معلومة

هل يحدث الانقسام الاختزالي للأنثى البشرية II بعد الإخصاب بالحيوانات المنوية؟

هل يحدث الانقسام الاختزالي للأنثى البشرية II بعد الإخصاب بالحيوانات المنوية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أقرأ الجواب وأشعر بالحيرة من الجملة:

في نهاية الانقسام الاختزالي ، يكون لدى الإناث خليتان ابنتان ويحدث الانقسام الاختزالي الثاني فقط عندما يحدث الإخصاب بواسطة خلية منوية.

تشير الفقرة إلى أن الانقسام الاختزالي الثاني يبدأ بعد أن أشعل الحيوان المنوي عملية الإخصاب عند الأنثى: لا أعرف كيف يعمل ذلك بالضبط.

ويكيبيديا تقول:

تتضمن عملية الإخصاب اندماج الحيوانات المنوية بالبويضة.

لذلك يجب أن يحدث الانقسام الاختزالي الأنثوي الثاني قبل أن يندمج الحيوان المنوي مع البويضة. يجب على الحيوانات المنوية أن تشعل بعض العمليات عند الأنثى التي تضع الانقسام الاختزالي الثاني للإناث قبل أن تندمج الحيوانات المنوية مع البويضة. هل هذا صحيح؟ كيف سيحدث ذلك؟


تتشكل البويضات الأولية قبل الولادة وتعلق ريين في طور الانقسام الاختزالي الأول لسنوات حتى بداية سن البلوغ. تكمل البويضة الانقسام الاختزالي الأول مع نضوج جريبها (أثناء الإباضة) مما ينتج عنه بويضة ثانوية وجسم قطبي أول. بعد الإباضة ، تستمر كل بويضة في الطور الثاني للانقسام الاختزالي. يكتمل الانقسام الاختزالي الثاني فقط في حالة حدوث الإخصاب ، مما ينتج عنه بويضة ناضجة مخصبة والجسم القطبي الثاني.

باختصار ، البويضة عالقة في الطور الثاني حتى الإخصاب.


حتى سن البلوغ ، يتم حبس البصيلات التي تنمو من المرحلة البدائية إلى المرحلة الغارية (الجريب الثانوي) والبويضات في دبلوتين من البروفاز الأول للانقسام الاختزالي الأول ، بدون جسم قطبي ، مع نواة تسمى الحويصلة الجرثومية. بعد البلوغ ، مع gonadotrophis ، يمكن أن تنمو أكثر وتحدث الإباضة. مع تدفق LH يتم تحفيزهم على استمرار الانقسام الاختزالي ويفقدون النواة ويصبحون metafase I البويضات (MI) ويخرجون أول جسم قطبي ليصبح بويضات ثانوية (بويضات MII) قبل الإباضة مباشرة. لذا ، فإن جراف Graaf ، المرحلة الأخيرة من تطور الحويصلة ، بها بويضة ثانوية تم القبض عليها في metafase II. فقط بعد الإباضة والتخصيب ، يمكن الهروب من توقيف MII وإخراج الجسم القطبي الثاني.


الانقسام الاختزالي ، كما تعلم ، له مرحلتان ، الانقسام الاختزالي الأول والثاني. تم القبض على البويضة خلال الطور الثاني من MEOISIS II. يتم تسهيل هذا الاعتقال بواسطة مركب يسمى "عامل تثبيط الخلايا" (CSF).

بعد الإخصاب ، تحفز الحيوانات المنوية ارتفاع في أيون الكالسيوم داخل الخلايا الذي ينشط وإنزيم ، Calmodulin Kinase II. هذا المركب ، من خلال سلسلة من الفسفرة والتواجد في كل مكان ، يحط من امتدادات السائل الدماغي الشوكي وينشط بدوره APC (مجمع تعزيز الطور). ستقوم APC بعد ذلك بتحطيم الأعاصير ، والسيكورين ، وهذا سيعزز إكمال Meiois II.

يجب على الحيوانات المنوية أن تشعل بعض العمليات عند الأنثى التي تضع الانقسام الاختزالي الثاني للإناث قبل أن تندمج الحيوانات المنوية مع البويضة.

أعتقد أن العبارة غير صحيحة بعض الشيء. ستشتعل الحيوانات المنوية (أفضل استحثاث) التغييرات المذكورة أعلاه و فتيل في نفس الوقت. لأن ما يبدأ كل العملية المذكورة أعلاه هو جزء من سيتوبلازم الحيوانات المنوية التي يجب استيعابها في سيتوبلازم البويضة.

آمل أن يوضح هذا كل شيء. أو إذا كنت مهتمًا ، فيمكنني تقديم قائمة طويلة من مسارات الإشارات التي تؤدي إلى تطور اللاقحة.


الانقسام الاختزالي

الانقسام الاختزالي هو العملية التي تحدث في الحيوانات حقيقية النواة التي تتكاثر جنسيًا والتي تقلل من عدد الكروموسومات في الخلية قبل التكاثر. تحزم العديد من الكائنات الحية هذه الخلايا في الأمشاج ، مثل البويضة والحيوانات المنوية. يمكن بعد ذلك أن تلتقي الأمشاج ، أثناء التكاثر ، وتندمج لتكوين زيجوت جديد. نظرًا لتقليل عدد الأليلات أثناء الانقسام الاختزالي ، فإن الجمع بين اثنين من الأمشاج سينتج عن الزيجوت مع نفس عدد الأليلات مثل الوالدين. في الكائنات ثنائية الصبغيات ، هذه نسختان من كل جين.


من الإخصاب إلى الزرع

تتضمن عملية التطور المبكر للجنين البشري سلسلة معقدة من الأحداث الرائعة. قبل اتحاد الأمشاج البشرية ، تتطلب البويضة أولاً إكمال الانقسام الاختزالي في الوقت المناسب. لا تحدث هذه الخطوة الحيوية طوال حياة المرأة حتى يوم الإباضة والتخصيب اللاحق. بمجرد دخول الحيوانات المنوية إلى البويضة ، يتم استبدال البروتينات المرتبطة بالحمض النووي بهستونات البويضات. يتم تغليف النوايتين بأغشية مشتقة من البويضات ، والتي تندمج وتبدأ دورة الخلية الانقسامية الزيجوت. يتبع الانقسام الخلوي دورة يمكن التنبؤ بها من 12 إلى 18 ساعة مما ينتج عنه ما قبل الأجنة من 2 إلى 16 خلية خلال الأيام العديدة الأولى. يتحكم الجسيم المركزي للحيوانات المنوية في الانقسامات الانقسامية الأولى حتى اليوم الرابع عندما يحدث التنشيط الجينومي داخل مرحلة التوتية. تكون المتفجرات الفردية مكتملة النمو حتى تبدأ التوتة بالانضغاط عندما تبدأ الخلايا في الاستقطاب. تتمايز الخلايا الخارجية نحو سلالة المشيمة الأديم الغاذي ، في حين أن الخلايا المتفجرة الداخلية تصبح كتلة الخلية الداخلية أو الجنين في النهاية. تتشكل الكيسة الأريمية بعد حوالي 24 ساعة من مرحلة التوتية عن طريق تكوين تجويف مملوء بسائل داخلي ، وهو القيلة الأريمية. يجب أن تفقس الكيسة الأريمية أولاً من المنطقة الشفافة الرقيقة بالتناوب بين التمدد والانكماش. يتطلب غرس الكيسة الأريمية الفقس عدة خطوات ، بما في ذلك التثبيت ، والتعلق ، والاختراق ، وغزو الأرومة الغاذية. سيناقش أعضاء الفريق التاليون كل خطوة من خطوات الزرع هذه بالتفصيل.


الانقسام الاختزالي في الإناث

عند النساء ، يبدأ الانقسام الاختزالي أثناء وجودهن في الرحم (المرحلة الجنينية) ولكن العوامل الهرمونية التي يتم إنتاجها خلال سن البلوغ تسمح للعملية بالانتهاء. في سن 9 & # 821116 سنة تبدأ المرأة في إنتاج البويضة (بداية البويضات). يتأثر العمر الذي يحدث فيه الحيض بالجوانب الوراثية والبيئية.

العامل المهم في النساء هو أن تكون البويضات تبدأ في المرحلة الجنينية وتتوقف عند الولادة وتعيد التمهيد في سن 9 & # 821116 ، وتستمر حتى سن 45 & # 821155 الذي يتوقف بعد ذلك (سن اليأس). تصل معظم النساء إلى سن اليأس بين سن 45 و 55 عامًا ، ومع ذلك قد يحدث انقطاع الطمث في وقت مبكر مثل سن 30 أو 40 عامًا ، أو قد لا يحدث حتى تصل المرأة إلى الستينيات من عمرها.


نتائج

غزو ​​السكان بواسطة أليل دافع يروج لنفسه

في النموذج القياسي أحادي الموضع ، النموذج biallelic لمحرك الانصهار الأنثوي ، ينتقل الأليل الدافع إلى البويضة في الزيجوت متغايرة الزيجوت مع الاحتمالية د & # x0003e 1/2 ، بغض النظر عن التركيب الوراثي للحيوانات المنوية (على سبيل المثال ، Ubeda and Haig ، 2004 ، وانظر النموذج 1 في الملحق لمزيد من التفاصيل). لتصوير حالة محرك انتصافي ذاتي الترويج ، نقوم بتعديل هذا النموذج القياسي بحيث يكون المحرك فعالاً فقط عندما يتم تخصيبه بواسطة حيوان منوي يحمل هذا الأليل (انظر الشكل 1 أ والنموذج 2 في الملحق والملف S1). ثم نحدد الشروط التي تسمح بانتشار هذا الدافع الذي يروج للذات ، ونقيم ما إذا كان محرك هذا النموذج يمكن أن يولد صراعًا مستدامًا لصالح تطور القامعين. نختتم نتائج الموضع الفردي الخاصة بنا بتحليل نموذج ذي صلة (نموذج 3) & # x02013 حيث يؤثر السائقون على انتقالهم في الإناث عبر النمط الجيني الأبوي ، بدلاً من النمط الفرداني للحيوانات المنوية.

أ. تصوير مرئي لنموذجنا & # x02018 تعزيز الذات & # x02019 driver. تعتمد احتمالات انتقال الأليلات من خلال الانقسام الاختزالي الأنثوي على التركيب الجيني للحيوانات المنوية. عدم القيادة أ-allele والترويج الذاتي بيتم تمثيل -allele بدوائر شاغرة ومليئة ، على التوالي. ب. تطور المروج الذاتي والسائق القياسي. بافتراض أن اللياقة البدنية لمحرك الزيجوت متجانسة الزيجوت ومتغايرة الزيجوت هي 1 & # x02212 س و 1 على التوالي. الشكل الرئيسي: الشروط الحدودية لغزو وتثبيت محركات الانتصاف المعيارية ذاتية التعزيز ، مع معامل القيادة ، د. تصور المناطق الملونة نتائج دقيقة ، بينما تمثل الخطوط تقديرات تقريبية تحليلية. ب 1: تدفع مسارات الأنثى المعتمدة على الحيوانات المنوية كل أليل س = 0.1 مقابل متجانسة الزيجوت. يُشار إلى معامل القيادة باللون.

لأغراض المقارنة ، نقدم أولاً بإيجاز نموذج محرك الأقراص القياسي (انظر على سبيل المثال Prout et al. ، 1973 Ubeda and Haig ، 2004 ، للحصول على نتائج إضافية). بافتراض أن الأليل الدافع ضار في كلا الجنسين ، ولكنه متنحي تمامًا (أي أن لياقة محرك متجانسة الزيجوت تساوي ثBB = 1 & # x02212 س واللياقة الجينية الأخرى متساوية ثAA = ثAB = 1) ، فإنه يغزو دائمًا لأنه ، عندما يكون نادرًا ، يحدث في الغالب في الزيجوت المتغايرة وبالتالي يقود بدون تكلفة لياقة. رغم ذلك، متى س هو كبير (س & # x0003e (2د & # x02212 1) / (2) ، خط أسود صلب في الشكل 1 ب) لا يمكن للسائق إصلاحه وسيتم الحفاظ عليه كتعدد أشكال محمي (Prout et al. ، 1973). تظهر مساحة المعلمة حيث يمكن للأليل أن يغزو ولكن لا يتم إصلاحها باللون الأبيض في الشكل 1 ب. عندما يتم الحفاظ على الأليل باعتباره تعدد الأشكال ، فإنه يوفر فرصة لتطوير مثبطات محرك الأقراص ، والتي تتوافق بشكل جيد مع الأمثلة التجريبية لمحرك الانقسام الاختزالي الأنثوي (تمت مراجعته في Burt and Trivers ، 2006).

على عكس السائق التقليدي ، الذي يقود لكنه لا يدفع أي تكلفة لياقة فعلية عندما يكون نادرًا ، فإن سائق الترويج الذاتي يخلق على وجه التحديد متجانسات منخفضة القوة من خلال توحيد الأمشاج الأنثوية مع الحيوانات المنوية لتمكين هذه القيادة. لذلك يجب أن يتغلب على تكلفة اللياقة المتماثلة اللواقح المرتبطة بالقيادة لمجرد الانتشار عندما يكون نادرًا. وبالتالي ، فإن الشروط التي تسمح بغزو سائق الترويج الذاتي هي أكثر تقييدًا بكثير من تلك الخاصة بالسائق العادي. عندما يكون ذلك نادرًا ، لا يمكن للسائق المتنحي تمامًا والذي يروج ذاتيًا أن يغزو إلا عندما س أقل من تقريبًا (2د & # x02212 1) / (4د) & # x02013 انظر الخط الأسود المتقطع في الشكل 1 ب. هذا التقريب التحليلي ، المشتق من المعادلة (1) بافتراض هاردي-واينبرغ ، يطابق بشكل وثيق النتائج التي تم الحصول عليها عن طريق التكرار العددي الدقيق (الشكل 1 ب. نذكر القراء بأن المعادلة 1 وجميع المعادلات التي تمت مناقشتها في النص الرئيسي معروضة في الملحق ومشتقة في ملف S2).

عندما يقوم سائق الترويج الذاتي بنشره ، فإنه يقضي معظم وقته بتردد منخفض ، لأن ندرة الحيوانات المنوية التكميلية تضعف قدرته على القيادة. ومع ذلك ، بمجرد شيوعها نسبيًا ، فإنها تحقق التثبيت بسرعة بسبب سلوكها المعتمد على التردد الإيجابي (الشكل 1 ب 1). يمكن أن يؤدي هذا الاعتماد الإيجابي على التردد إلى الثبات في انتشاره & # x02013 بعض قيم س السماح بتثبيت برنامج التشغيل هذا عندما يكون شائعًا ، ولكن يمنع غزوه عندما يكون نادرًا (المعادلة 2 والشكل 1 ب). في هذه الحالة ، سيتم إصلاح المحرك إذا تجاوز تردده بعض العتبة (تقريبًا في المعادلة 3 والمقدمة بالضبط في الشكل S2) وفقد بطريقة أخرى. بالنسبة لمعظم المعلمات ، من المحتمل أن تكون هذه العتبة عالية جدًا بحيث لا يمكن الوصول إليها عن طريق الانجراف ، وبالتالي يتم تحديد مصير سائق الترويج الذاتي من خلال معايير الغزو الأكثر تقييدًا بدلاً من معايير التثبيت.

تضمين تكلفة لياقة غير متجانسة الزيجوت (أي ثAB = 1 & # x02212 سح) يقيد أيضًا تطور محرك الترويج الذاتي. في الواقع ، مع أي تكلفة لياقة بدنية غير متجانسة ، يتم دائمًا اختيار سائق نادر معزز ذاتيًا. ومع ذلك ، تعرض هذه الحالة أيضًا الثبات & # x02013 عندما س صغير بما فيه الكفاية (المعادلة 4) هذا الأليل يثبت بشكل حاسم إذا تجاوز تردده بعض العتبة (المعادلة 5 ، النتائج الدقيقة في الشكل S3). تمنع هذه الثباتية السائقين الذين يروجون للذات من غزو مجموعات ذات حجم معقول ، ويؤكد أنهم إذا قاموا بغزو ، فسوف يصلحون بسرعة. لذلك يتنبأ نموذجنا بأن الدوافع المعززة للذات لن يتم ملاحظتها على أنها تعدد أشكال مستقر في التجمعات الطبيعية. هذا النقص في تعدد الأشكال المتوازن يحول دون تطور الأليل الذي يقمع هذا الشكل من الدافع الانتصافي في الإناث. إن تخفيف افتراضاتنا عن panmixia من خلال السماح بمستويات تعسفية من زواج الأقارب (في شكل إخصاب ذاتي ، يتم تنفيذه في الملف S3) ، يوفق بشكل أكثر شمولاً مصالح كل من الوالدين والكروموسومات الأبوية ، مما يقيد بشكل أكبر إمكانية غزو كل من السائقين التقليديين و & # x02019 الترويج الذاتي & # x02019 السائقين (الشكل S5). بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن زواج الأقارب يقلل من تواتر الزيجوت المتغايرة ، فإن معايير الغزو والتثبيت تتقارب ، حيث يصبح كلاهما أكثر صرامة مع زيادة معدلات زواج الأقارب.

على الرغم من أن الهوية الأليلية للحيوانات المنوية يمكن أن تؤثر بشكل معقول على نتيجة الانقسام الاختزالي الأنثوي ، إلا أن التعبير الجيني المحدود في الحيوانات المنوية (مثل جوزيف وكيركباتريك ، 2004) يشير إلى نموذج تؤثر فيه الحيوانات المنوية على الانقسام الاختزالي الأنثوي عبر التعبير عن النمط الجيني للذكور المخصب و # x02019s (ربما يرجع ذلك إلى يتم حزم البروتينات و RNAs في الحيوانات المنوية) ، بدلاً من النمط الفرداني للحيوانات المنوية. يتطلب هذا النموذج المعتمد على النمط الوراثي الأبوي (النموذج 3 في الملحق) معلمة إضافية واحدة ، كما نقوم بالتبادل د في حالة تعتمد على الحيوانات المنوية ل دهيت و دهوم التي تصف انتقال أليل القيادة في تزاوج أنثى متغاير الزيجوت مع ذكور متغاير الزيجوت ومتماثل الزيجوت لأليل محرك التعزيز الذاتي ، على التوالي. هنا ، عندما يغزو سائق نادر س اقل من (دهيت & # x02212 1/2) /دهيت، وعادة ما يتم إصلاحه عندما يغزو. ومع ذلك ، عندما يظهر التأثير المشوه للنمط الجيني هيمنة قوية في تأثيره على الانقسام الاختزالي للإناث (دهيت قريب من دهوم) ، يحافظ الجزء الضيق من مساحة المعلمة على تعدد الأشكال عندما تكون تكلفة محرك الأقراص متنحية (انظر الشكل S4 والمعادلة 6). على الرغم من كونه مثيرًا للاهتمام رياضيًا ، إلا أنه لا يبدو واقعيًا بشكل خاص التفكير في أن تأثير أليل المحرك سيكون هو المسيطر في عمله من خلال النمط الجيني الذكري ، في حين أن التكلفة ستكون متنحية. لذلك ، على الرغم من أن النموذج 3 يمكن أن يحافظ على تعدد الأشكال ، فإن الافتقار إلى الواقع البيولوجي الكامن وراء الجزء الصغير من قيم المعلمات المطلوبة لتعدد الأشكال هذا يجعلنا نشك في قابليته للتطبيق العام.

نظرًا للصعوبة التي يواجهها السائقون الانتصافيون المعززون ذاتيًا في الدخول إلى السكان ، والسرعة التي يتم إصلاحها بها إذا حدث ذلك ، ونطاق المعلمات الضيق الذي يسمح بتعدد الأشكال المتوازنة في مثل هذه المواقع ، يبدو من غير المحتمل جدًا أن تؤدي هذه الأليلات إلى تطور الكابتات الأنثوية من الدافع الانتصافي الأنثوي الممكّن للحيوانات المنوية.

نموذجان موضعيان لمحرك الأنثى المعتمد على الحيوانات المنوية

يستكشف النموذجان 2 و 3 أعلاه ديناميكيات الأليل الذي تحرك في الإناث عندما يتم تسجيله بواسطة إشارة تكميلية في الحيوانات المنوية. نحن نكمل هذا النهج أحادي الموضع بنماذج بديلة لموضعين & # x02013 أحدهما سائق أنثى ، والآخر ، أليل يعمل بالحيوانات المنوية والذي يعدل تأثير الدافع عند الإخصاب. في هذا النموذج ، تصل سائقة الانقسام الاختزالية التي لا تعتمد على الحيوانات المنوية مبدئيًا إلى توازن قابلية القيادة (مع أليلين) أ و ب هي أليلات الأجداد غير السائقين والسائقين ، الشكل 2A1). بعد ذلك ، ينشأ معدل تأثير الحيوانات المنوية لمحرك الانتصافي الأنثوي في موضع آخر. في هذه النماذج ثنائية الموقع ، يتم نقل السائق إلى د0 من الأمشاج من الإناث متغايرة الزيجوت عند إخصابها بواسطة حيوانات منوية من النوع البري ، و د1 = د0 + & # x003b5 عندما يتم إخصابها بواسطة معدل محرك فعال للحيوانات المنوية.

نماذج لمعدِّل محرك يعمل بالحيوان المنوي مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بسائق انتصافي. (أ) الحيوانات المنوية التي تحمل الأليل المشتق في موضع المعدل (المربعات المملوءة) تغير الانتقال عند الأليل الدافع (الدوائر الممتلئة) أثناء الانقسام الاختزالي الأنثوي. تشكل الأليلات في هذين الموقعين المرتبطين بإحكام ثلاثة أنماط فردانية (أعلى A). A1) في النموذج القياسي للقيادة ، لا يوجد اختلاف في المعدل ، ويتم نقل السائق إلى البويضة مع الاحتمال د0. أ 2) يزيد أليل المعدل من انتقال أليل محرك الأقراص (د1 & # x0003e د0) ، وبسبب خلفيتهم الجينية المشتركة ، يزيد أيضًا من دافعها. A3 & # x00026 A4) يعمل المعدل المفعول للحيوانات المنوية على تقليل القيادة (د1 = 1/2 في A3 & # x00026 A4 ، أو بشكل أكثر عمومية ، د1 & # x0003c د0) وينشأ على نفس الخلفية أو الخلفية المقابلة لبرنامج التشغيل (A3 & # x00026 A4 على التوالي). (ب) غزو ​​مثبط محرك للحيوانات المنوية مرتبط بالسائق. بعد السائق (ب haplotype) يصل إلى توازن اختيار محرك الأقراص ، فنحن نقدم معدل محرك يعمل بالحيوان المنوي. نفترض القيادة الكاملة (د0 = 1) ، تكلفة لياقة مميتة متنحية للقيادة (حس = 0, س = 1) وأن معدل تأثير الحيوانات المنوية يؤدي إلى انقسام عادل. ب 1) ال ب & # x02212 الأليل يحل محل النمط الفرداني لمحرك الأسلاف ، ولكنه يفصل بتردد توازن أقل. B2) ال أ & # x02212 الأليل يحل محل النمط الفرداني السلفي غير الدافع ، وفي هذه الحالة ، يزيل السائق من السكان.

نفترض أولاً أن المُعدِّل مرتبط ارتباطًا وثيقًا بموضع محرك الأقراص (يُنشئ بشكل فعال أليلًا ثالثًا / نمط فرداني في هذا المكان) وينشأ في خلفية محرك الأقراص. يوفر الارتباط الضيق أفضل فرصة لتطوير التعاون بين السائق ومحسن محرك الحيوانات المنوية ، حيث يؤدي إعادة التركيب إلى تفكيك أنماط الفردانية (Thomson and Feldman، 1974 Charlesworth and Hartl، 1978 Haig and Grafen، 1991). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الارتباط الوثيق بين السائقة الأنثوية ومعدل الحيوانات المنوية يتوافق مع طبيعة أنظمة القيادة المميزة جيدًا والتي غالبًا ما يتم الحفاظ عليها على أنها انقلابات متعددة الأشكال مع العديد من المعدلات المرتبطة Burt and Trivers (2006). نختتم بتحليل النماذج ذات علاقة الارتباط البديلة بين مُعدِّل المحرك ومحرك الأقراص & # x02013 في النموذج 5 ، ينشأ المُعدِّل مرتبطًا بإحكام بالأليل غير الدافع ، وفي النموذج 6 يكون غير مرتبط بالسائق.

عندما يظهر معدّل محرك الأقراص على خلفية محرك الأقراص (أي في مرحلة الاقتران) ، يكون مرتبطًا بإحكام بالسائق ، ويعزز محرك الأقراص ، فإننا نطلق على هذا النمط الفرداني غير المعاد توحيد محرك الأقراص / المعدل على أنه ب + أليل. ال ب + يعمل الأليل في الحيوانات المنوية لزيادة فعالية الدافع لكل من ب و ب + الأليلات بتنسيق AB و AB + متغاير الزيجوت (انظر الشكل 2A2 والنموذج 4 في الملحق والملف S1). Na & # x000efvely ، ب + قد ينتشر من خلال الاستفادة من محرك الأقراص الإضافي الذي يسببه ، ولكن هذا ليس هو الحال لعدة أسباب بسيطة. أولاً ، الرواية ب + ينشأ النمط الفرداني عندما يكون السائق الأسلاف في توازن اختيار محرك الأقراص ، وبالتالي يعاني على الفور من تكلفة لياقة نمطية وراثية مكافئة لـ BB متماثل الزيجوت. الأسوأ من ذلك ، رواية ب + النمط الفرداني في أغلب الأحيان يساعد في ب محرك أليل (ب + اجتماع الحيوانات المنوية AB البيض) ، لأن ب في البداية أكثر شيوعًا من ب +. لذلك ، فإن الأليلات الميسرة للحيوانات المنوية تواجه عيبًا عميقًا في هذا السيناريو ، حتى أكثر من نموذج الأليل السابق. لم نعثر على أي نطاق معلمات لنظام الأليل الثلاثة هذا الذي يسمح لمُيسِّر قيادة الحيوانات المنوية ب + لغزو السكان (الملحق نموذج 4 ، eqn. (8) ، الملف S2).

في حين أن تعزيز الحيوانات المنوية للقيادة الأنثوية لا يمكن أن يحل محل سائقة متعددة الأشكال ، فإن مثبطات محرك الحيوانات المنوية يمكنها ذلك. تخيل أن أليلًا مؤثرًا للحيوانات المنوية يعيد الإنصاف إلى الانقسام الاختزالي الأنثوي ينشأ على خلفية محرك الأقراص ، مكونًا أليلًا ثالثًا ب & # x02212 (الشكل 2A3 ، النموذج 4 في الملحق). لا يزال هذا الأليل الجديد يعاني من الدافع الأنثوي عندما يتم تخصيبه بواسطة حيوان منوي من النوع A أو B ، ولكنه لا يقود عندما يتم تخصيبه بواسطة حيوان منوي آخر. ب & # x02212 لذلك يتجنب التكوين الزائد للأنماط الجينية منخفضة اللياقة. هذا يسمح لـ ب & # x02212 لإزاحة سائق الأجداد (الشكل 2B1 ، المعادلة 8) ، وغالبًا ما يعود إلى تردد توازن أقل من تردد ب الأليل (على الأرجح لأنه يفاجئ محركه الخاص) ، مما يقلل من مدى القيادة في السكان. إذا نشأ مثبط محرك الحيوانات المنوية هذا على غير القيادة أ الخلفية (أي في مرحلة التنافر ، مما يؤدي إلى تكوين أليل ثالث أ & # x02212 ، الشكل 2A4 ، النموذج 5) ، أو غير مرتبط بموضع محرك الأقراص (الطراز 6) ، فإنه يغزو بسهولة مجموعة سكانية تفصل نظام محرك الأقراص (المعادلتان 9 و 10). نلاحظ أن تطور مثبطات محرك الحيوانات المنوية غير المرتبطة بالسائق (الطراز 6) يشبه من حيث النوعية والكمية تطور مثبط محرك النطاف (نموذج 6 & # x02032 & # x02013 قارن المعادلتين 10 و 11).

يقلل محرك النطاف المفعول الذي يقمع الأليل من وتيرة المحرك الأصلي (ربما إلى الصفر) ، وينتشر إلى التثبيت إذا لم يكن يحمل تكاليف لياقة عالية (الشكل 2 ب 2). تتوافق هذه النتيجة مع العمل السابق الذي يُظهر أن مثبطات محرك الأقراص غير المرتبطة أو في مرحلة التنافر مع السائقين عادةً ما تغزو أنظمة القيادة متعددة الأشكال (على سبيل المثال ، Brandvain and Coop ، 2012). لذلك ، تشير جميع النماذج ذات الموضعين لتأثير الحيوانات المنوية على الدافع الأنثوي إلى أن الحيوانات المنوية ستتطور لمقاومة الدافع الانتصافي الأنثوي ، ويمكنها القيام بذلك بشكل فعال (أو أكثر فاعلية) من معدّلات الدافع للإناث.


الاتصال بين الحيوانات المنوية والبويضات

عند الإباضة ، تندفع البويضة التي يفرزها المبيض إلى - وعلى طول - أنبوب الرحم. يجب أن يحدث الإخصاب في أنبوب الرحم البعيد لأن البويضة غير المخصبة لا يمكنها البقاء على قيد الحياة خلال الرحلة التي تستغرق 72 ساعة إلى الرحم. كما ستتذكر من دراستك لتكوين البويضات ، فإن هذه البويضة (على وجه التحديد البويضة الثانوية) محاطة بطبقتين واقيتين. ال الاكليل رديتا هي طبقة خارجية من الخلايا الجريبية (الحبيبية) التي تتكون حول بويضة نامية في المبيض وتبقى معها عند الإباضة. الأساسي المنطقة الشفافة (شفاف = "شفاف") هو غشاء بروتين سكري شفاف ، ولكنه سميك ، يحيط بغشاء البلازما للخلية.

عندما تجتاح البويضة على طول أنبوب الرحم البعيد ، تصادف البويضة الحيوانات المنوية المكثفة الباقية ، والتي تتدفق نحوها استجابةً للجاذبات الكيميائية التي تطلقها خلايا الإكليل المشع. للوصول إلى البويضة نفسها ، يجب أن تخترق الحيوانات المنوية الطبقتين الواقيتين. تحفر الحيوانات المنوية أولاً عبر خلايا الهالة المشعة. ثم ، عند ملامسة المنطقة الشفافة ، ترتبط الحيوانات المنوية بالمستقبلات في المنطقة الشفافة. هذا يبدأ عملية تسمى رد فعل جسيم حيث يسمى "غطاء" الحيوانات المنوية المملوء بالإنزيم ، و طولي، تطلق إنزيمات الجهاز الهضمي المخزنة. تمهد هذه الإنزيمات مسارًا عبر المنطقة الشفافة التي تسمح للحيوانات المنوية بالوصول إلى البويضة. أخيرًا ، يتلامس حيوان منوي واحد مع مستقبلات ملزمة للحيوانات المنوية على غشاء البلازما في البويضة. ثم يندمج غشاء البلازما لهذا الحيوان المنوي مع غشاء البلازما للبويضة ، ويدخل الرأس والجزء الأوسط من الحيوانات المنوية "الفائزة" إلى داخل البويضة.

كيف تخترق الحيوانات المنوية الاكليل المشع؟ تخضع بعض الحيوانات المنوية لرد فعل أكروسومي عفوي ، وهو رد فعل جسيم لا ينجم عن ملامسة المنطقة الشفافة. تقوم الإنزيمات الهاضمة المنبعثة من هذا التفاعل بهضم المصفوفة خارج الخلية لإشعاع الإكليل. كما ترى ، فإن أول حيوان منوي يصل إلى البويضة ليس هو الشخص الذي يقوم بتخصيبها. بدلاً من ذلك ، يجب أن تخضع مئات من خلايا الحيوانات المنوية للتفاعل الأكرزومي ، حيث يساعد كل منها في تحلل الإكليل المشع والمنطقة الشفافة حتى يتم إنشاء مسار للسماح لحيوان منوي واحد بالاتصال بغشاء البلازما في البويضة والاندماج معه. إذا كنت تفكر في فقدان ملايين الحيوانات المنوية بين دخول المهبل وتدهور المنطقة الشفافة ، يمكنك أن تفهم سبب تسبب انخفاض عدد الحيوانات المنوية في العقم عند الذكور.

الشكل 1. قبل الإخصاب ، يجب أن تخترق مئات من الحيوانات المنوية المكثفة عبر الاكليل المشع والمنطقة الشفافة المحيطة بحيث يمكن للمرء أن يتلامس مع غشاء البلازما البويضة ويندمج معها.

عندما يندمج الحيوان المنوي الأول مع البويضة ، تنشر البويضة آليتين للوقاية متعدد النطافوهو اختراق أكثر من حيوان منوي. هذا أمر بالغ الأهمية لأنه إذا قام أكثر من حيوان منوي بتخصيب البويضة ، فإن الزيجوت الناتج سيكون كائنًا ثلاثي الصبغيات به ثلاث مجموعات من الكروموسومات. هذا لا يتوافق مع الحياة.

الآلية الأولى هي الكتلة السريعة ، والتي تنطوي على تغيير شبه فوري في نفاذية أيون الصوديوم عند ربط الحيوانات المنوية الأولى ، وإزالة استقطاب غشاء بلازما البويضة ومنع اندماج خلايا الحيوانات المنوية الإضافية. يتم تثبيت الكتلة السريعة على الفور تقريبًا وتستمر لمدة دقيقة تقريبًا ، وخلال هذه الفترة يؤدي تدفق أيونات الكالسيوم بعد اختراق الحيوانات المنوية إلى تشغيل الآلية الثانية ، وهي الكتلة البطيئة. في هذه العملية ، يشار إليها باسم رد فعل قشري، الحبيبات القشرية الموجودة مباشرة أسفل غشاء البلازما البويضة تندمج مع الغشاء وتطلق البروتينات المثبطة للمناطق وعديدات السكاريد المخاطية في الفراغ بين غشاء البلازما والمنطقة الشفافة. تتسبب البروتينات المثبطة للمنطقة في إطلاق أي حيوانات منوية أخرى مرتبطة بها وتدمر مستقبلات الحيوانات المنوية في البويضة ، وبالتالي تمنع المزيد من الحيوانات المنوية من الارتباط. ثم تقوم عديدات السكاريد المخاطية بتغطية البيضة الملقحة الناشئة في حاجز غير قابل للاختراق والذي يسمى مع المنطقة الشفافة المتصلبة غشاء الإخصاب.


موسوعة مشروع الجنين

يعتبر الانقسام الاختزالي ، وهو العملية التي تولد بها الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا الأمشاج (الخلايا الجنسية) ، شرطًا مسبقًا أساسيًا للتكوين الطبيعي للجنين. نظرًا لأن حقيقيات النوى متعددة الخلايا ، ثنائية الصبغيات ، تتكاثر جنسيًا ، يعتمد البشر على الانقسام الاختزالي لخدمة عدد من الوظائف المهمة ، بما في ذلك تعزيز التنوع الجيني وخلق الظروف المناسبة للنجاح الإنجابي. ومع ذلك ، فإن الوظيفة الأساسية للانقسام الاختزالي هي تقليل الصبغيات (عدد الكروموسومات) من الأمشاج من ثنائي الصبغيات (2 ن ، أو مجموعتين من 23 كروموسوم) إلى أحادي العدد (1 ن أو مجموعة واحدة من 23 كروموسوم). في حين أن أجزاء من الانقسام الاختزالي تشبه العمليات الانقسامية ، فإن نظامي الانقسام الخلوي ينتجان نتائج مختلفة بوضوح. يمكن أن توقف المشاكل أثناء الانقسام الاختزالي النماء الجنيني وتتسبب أحيانًا في إجهاض تلقائي وأخطاء وراثية وعيوب خلقية مثل متلازمة داون.

تم وصف عملية الانقسام الاختزالي لأول مرة في منتصف سبعينيات القرن التاسع عشر من قبل أوسكار هيرتويج ، الذي لاحظها أثناء العمل مع بيض قنفذ البحر. توسع إدوارد فان بينيدن في أوصاف هيرتويج ، مضيفًا ملاحظاته حول حركات الكروموسومات الفردية داخل الخلايا الجرثومية. ومع ذلك ، لم يتم التعرف على دور الاختزال الذي لعبه الانقسام الاختزالي وفهمه على أنه أساسي حتى عمل August Weismann في عام 1890. بعد حوالي عشرين عامًا ، في عام 1911 ، فحص توماس هانت مورغان الانقسام الاختزالي في ذبابة الفاكهة, مما مكنه من تقديم دليل على عبور الكروموسومات.

يستخدم كل من الذكور والإناث الانقسام الاختزالي لإنتاج الأمشاج ، على الرغم من وجود بعض الاختلافات الرئيسية بين الجنسين في مراحل معينة. في الإناث ، تسمى عملية الانقسام الاختزالي تكوين البويضات ، لأنها تنتج البويضات وتنتج في النهاية بويضات ناضجة (بيض). نظير الذكر هو تكوين الحيوانات المنوية ، إنتاج الحيوانات المنوية. بينما تحدث في أوقات مختلفة ومواقع مختلفة اعتمادًا على الجنس ، تبدأ كلتا العمليتين الانقسام الاختزالي في الأساس بنفس الطريقة.

يحدث الانقسام الاختزالي في الخلايا الجرثومية البدائية ، وهي خلايا مخصصة للتكاثر الجنسي ومنفصلة عن الخلايا الجسدية الطبيعية في الجسم. استعدادًا للانقسام الاختزالي ، تمر الخلية الجرثومية عبر الطور البيني ، حيث تخضع الخلية بأكملها (بما في ذلك المادة الوراثية الموجودة في النواة) للتكاثر. من أجل الخضوع للنسخ المتماثل خلال الطور البيني ، يتم تفكيك الحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكليك ، الناقل للمعلومات الوراثية والتعليمات التنموية) في شكل كروماتين. أثناء تكرار الخلايا الجسدية يتبع الطور البيني مع الانقسام ، تخضع الخلايا الجرثومية بدلاً من ذلك للانقسام الاختزالي. من أجل الوضوح ، يتم تقسيم العملية بشكل مصطنع إلى مراحل وخطوات في الواقع ، وهي مستمرة وتتداخل الخطوات عمومًا عند التحولات.

تبدأ عملية الانقسام الاختزالي ذات المرحلتين بالانقسام الاختزالي I ، المعروف أيضًا باسم قسم الاختزال لأنه يقلل عدد الكروموسومات في كل خلية ابنة بمقدار النصف. تنقسم هذه الخطوة الأولى أيضًا إلى أربع مراحل رئيسية: المرحلة الأولى ، الطور الأول ، الطور الأول ، الطور الأول. يتم تحديد كل مرحلة من خلال الأحداث المميزة الرئيسية في امتدادها والتي تسمح للخلية المنقسمة بالتقدم نحو إكمال الانقسام الاختزالي. يستغرق Prophase I أكبر قدر من الوقت ، خاصة في تكوين البويضات. قد تقضي الخلية المنقسمة أكثر من 90 بالمائة من الانقسام الاختزالي في الطور الأول. نظرًا لأن هذه الخطوة الخاصة تتضمن العديد من الأحداث ، يتم تقسيمها أيضًا إلى ست محطات فرعية ، أولها leptonema. أثناء اللبتونيما ، يبدأ الكروماتين المنتشر بالتكثف في الكروموسومات. كل من هذه الكروموسومات مزدوجة الجديلة ، وتتكون من كروماتيدات متطابقة متطابقة والتي يتم ربطها معًا بواسطة مركز مركزي ، سيعطي هذا الترتيب لاحقًا كل كروموسوم تباينًا على شكل يشبه X ، اعتمادًا على موضع السنترومير. Leptonema هي أيضًا النقطة التي يبدأ عندها كل كروموسوم في "البحث" عن متماثله (الكروموسوم الآخر من نفس الشكل والحجم الذي يحتوي على نفس المادة الجينية).

في المرحلة الفرعية التالية ، zygonema ، هناك مزيد من التكثيف للكروموسومات. الكروموسومات المتجانسة (الكروموسومات المطابقة ، واحد من كل مجموعة) "تجد" بعضها البعض وتصطف في عملية تسمى الاقتران الخشن. عندما يقتربون من الاتصال الوثيق ، يتشكل مركب بروتيني يسمى مركب سينابتونيمال بين كل زوج من الكروموسومات مزدوجة الشريطة.

مع استمرار Prophase I في المرحلة الفرعية التالية ، pachynema ، تتحرك الكروموسومات المتجانسة أقرب إلى بعضها البعض حيث يصبح المركب synaptonemal أكثر تعقيدًا وتطورًا. تسمى هذه العملية بالتشابك ، وتسمى الكروموسومات المتشابكة رباعي. يتكون الرباعي من أربعة كروماتيدات تشكل اثنين من الكروموسومات المتجانسة. أثناء pachynema والمحطة الفرعية التالية ، الدبلونية ، غالبًا ما تصبح مناطق معينة من الكروموسومات المتشابكة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا وتتبادل الأجزاء المقابلة من الحمض النووي في عملية تُعرف باسم chiasma. في هذه المرحلة ، بينما لا تزال مرتبطة في chiasmata ، تبدأ الكروماتيدات الشقيقة بالانفصال عن بعضها البعض (على الرغم من أنها لا تزال مرتبطة بقوة في المركز ، فإن هذا يخلق الشكل X المرتبط بشكل شائع بالكروموسومات المكثفة).

يبدأ الغشاء النووي في الذوبان بنهاية الدبلونية وتكمل الكروموسومات تكثيفها استعدادًا للمرحلة الفرعية الأخيرة من المرحلة الأولى ، وهي التحريك. خلال هذا الجزء ، ينتهي chiasmata (يتحرك نحو نهايات الكروماتيدات الخاصة بهما) وينجرف بعيدًا ، حيث يحمل كل كروماتيد الآن بعض المواد الوراثية المكتسبة حديثًا نتيجة العبور. في نفس الوقت ، تتحرك المريكزات ، أزواج من العضيات الأنبوبية الأسطوانية ، إلى أقطاب متقابلة وتصبح المنطقة التي تحتوي عليها مصدر ألياف المغزل. ترتكز ألياف المغزل هذه على kinetochore ، وهو جزيء ضخم ينظم التفاعل بينها وبين الكروموسوم خلال المراحل التالية من الانقسام الاختزالي. ترتبط الحركات الحركية بالوسط لكل كروموسوم وتساعد في تحريك الكروموسومات لتوضع على طول مستوى ثلاثي الأبعاد في منتصف الخلية ، تسمى لوحة الطور الطوري. تستعد الخلية الآن للطور الأول ، وهي الخطوة التالية بعد الطور الأول.

أثناء الطور الأول ، تنتهي الرباعي من المحاذاة على طول لوحة الطور ، على الرغم من أن اتجاه الكروموسومات التي تصنعها عشوائي. تكثفت الكروموسومات بالكامل بالنقطة وترتبط ارتباطًا وثيقًا بألياف المغزل استعدادًا للخطوة التالية ، الطور الأول. خلال هذه المرحلة الثالثة من الانقسام الاختزالي الأول ، يتم تفكيك الرباعي بواسطة ألياف المغزل ، حيث يصبح كل نصف صبغًا ( في الواقع ، كروموسوم أو كروماتيدات شقيقة متصلة بالسنترومير). بافتراض عدم حدوث عدم انفصال (فشل فصل الكروموسومات) ، سيتم مناورة نصف الكروموسومات في الخلية إلى قطب واحد بينما سيتم سحب الباقي إلى القطب المقابل. يتبع هجرة الكروموسومات هذه الخطوة النهائية (والموجزة) للانقسام الاختزالي الأول ، الطور النهائي الأول ، والتي ، إلى جانب التحريك الخلوي (الفصل المادي للخلية الأم بأكملها) ، تنتج خليتين ابنتيتين. تحتوي كل خلية من هذه الخلايا الوليدة على 23 ثنائيًا ، والتي تلخص ما يصل إلى 46 موناد أو كروموسومات أحادية الجديلة.

يتبع الانقسام الاختزالي الثاني مع عدم وجود المزيد من النسخ المتماثل للمادة الوراثية. تتفكك الكروموسومات لفترة وجيزة في نهاية الانقسام الاختزالي الأول ، وفي بداية الانقسام الاختزالي الثاني يجب إعادة تشكيلها إلى كروموسومات في الخلايا التي تم إنشاؤها حديثًا. هذه المرحلة الأولية القصيرة [مدمجة في] يتبعها الطور الثاني ، حيث تهاجر الكروموسومات نحو لوحة الطور الطوري. During anaphase II, the spindle fibers again pull the chromosomes apart to opposite poles of the cell however, this time it is the sister chromatids that are being split apart, instead of the pairs of homologous chromosomes as in the first meiotic step. A second round of telophase (this time called telophase II) and cytokinesis splits each daughter cell further into two new cells. Each of these cells has 23 single-stranded chromosomes, making each cell haploid (possessing 1N chromosomes).

As mentioned, sperm and egg cells follow roughly the same pattern during meiosis, albeit a number of important differences. Spermatogenesis follows the pattern of meiosis more closely than oogenesis, primarily because once it begins (human males start producing sperm at the onset of puberty in their early teens), it is a continuous process that produces four gametes per spermatocyte (the male germ cell that enters meiosis). Excluding mutation and mistakes, these sperm are identical except for their individual, unique genetic load. They each contain the same amount of cytoplasm and are propelled by whip-like flagella.

In females, oogenesis and meiosis begin while the individual is still in the womb. The primary oocytes, analogous to the spermatocyte in the male, undergo meiosis I up to diplonema in the womb, and then their progress is arrested. Once the female reaches puberty, small clutches of these arrested oocytes will proceed up to metaphase II and await fertilization so that they may complete the entire meiotic process however, one oocyte will only produce one egg instead of four like the sperm. This can be explained by the placement of the metaphase plate in the dividing female germ cell. Instead of lying across the middle of the cell like in spermatogenesis, the metaphase plate is tucked in the margin of the dividing cell, although equal distribution of the genetic material still occurs. This results in a grossly unequal distribution of the cytoplasm and associated organelles once the cell undergoes cytokinesis. This first division produces a large cell and a small cell. The large cell, the secondary oocyte, contains the vast majority of the cytoplasm of the parent cell, and holds half of the genetic material of that cell as well. The small cell, called the first polar body, contains almost no cytoplasm, but still sequesters the other half of the genetic material. This process repeats in meiosis II, giving rise to the egg and to an additional polar body.

These differences in meiosis reflect the roles of each of the sex cells. Sperm must be agile and highly motile in order to have the opportunity to fertilize the egg—and this is their sole purpose. For this reason, they hardly carry any cellular organelles (excluding packs of mitochondria which fuel their rapid motion), mostly just DNA. The egg, on the other hand, is “in charge” of providing the necessary structures and environment for supporting cell division once it is fertilized. For this reason, only a single, well-fortified egg is produced by each round of meiosis.

Meiosis is a process that is conserved, in one form or another, across all sexually-reproducing organisms. This means that the process appears to drive reproductive abilities in a variety of organisms and points to the common evolutionary pathway for those organisms that reproduce sexually. It is vitally important for the maintenance of genetic integrity and enhancement of diversity. Since humans are diploid (2N) organisms, failure to halve the ploidy before fertilization can have disastrous effects. For this reason, only very select types of abnormal ploidy survive (and do so with noticeable defects) most combinations containing abnormal ploidy never make it into the world. The correct reduction of the number of chromosomes insures that once fertilization takes place, the correct amount of genetic material is established in the fertilized egg and, eventually, in the person resulting from it.


Male Reproductive Anatomy

Figure 1. The reproductive structures of the human male are shown.

In the male reproductive system, the كيس الخصيتين houses the testicles or testes (singular: testis), including providing passage for blood vessels, nerves, and muscles related to testicular function. ال الخصيتين are a pair of male reproductive organs that produce sperm and some reproductive hormones. Each testis is approximately 2.5 by 3.8 cm (1.5 by 1 in) in size and divided into wedge-shaped lobules by connective tissue called septa. ملفوف في كل إسفين عبارة عن أنابيب منوية تنتج الحيوانات المنوية.

Sperm are immobile at body temperature therefore, the scrotum and penis are external to the body, as illustrated in Figure 1 so that a proper temperature is maintained for motility. In land mammals, the pair of testes must be suspended outside the body at about 2 ° C lower than body temperature to produce viable sperm. Infertility can occur in land mammals when the testes do not descend through the abdominal cavity during fetal development.

سؤال الممارسة

أي العبارات التالية خاطئة عن الجهاز التناسلي الذكري؟

  1. The vas deferens carries sperm from the testes to the penis.
  2. Sperm mature in seminiferous tubules in the testes.
  3. تنتج كل من البروستاتا والغدد البصلية الإحليلية مكونات السائل المنوي.
  4. تقع غدة البروستاتا في الخصيتين.

Sperm mature in الأنابيب المنوية that are coiled inside the testes, as illustrated in Figure 1. The walls of the seminiferous tubules are made up of the developing sperm cells, with the least developed sperm at the periphery of the tubule and the fully developed sperm in the lumen. The sperm cells are mixed with “nursemaid” cells called Sertoli cells which protect the germ cells and promote their development. Other cells mixed in the wall of the tubules are the interstitial cells of Leydig. These cells produce high levels of testosterone once the male reaches adolescence.

When the sperm have developed flagella and are nearly mature, they leave the testicles and enter the epididymis, shown in Figure 1. This structure resembles a comma and lies along the top and posterior portion of the testes it is the site of sperm maturation. The sperm leave the epididymis and enter the vas deferens (or ductus deferens), which carries the sperm, behind the bladder, and forms the ejaculatory duct with the duct from the seminal vesicles. During a vasectomy, a section of the vas deferens is removed, preventing sperm from being passed out of the body during ejaculation and preventing fertilization.

Semen is a mixture of sperm and spermatic duct secretions (about 10 percent of the total) and fluids from accessory glands that contribute most of the semen’s volume. Sperm are haploid cells, consisting of a flagellum as a tail, a neck that contains the cell’s energy-producing mitochondria, and a head that contains the genetic material. Figure 2 shows a micrograph of human sperm as well as a diagram of the parts of the sperm. An acrosome is found at the top of the head of the sperm. This structure contains lysosomal enzymes that can digest the protective coverings that surround the egg to help the sperm penetrate and fertilize the egg. An ejaculate will contain from two to five milliliters of fluid with from 50–120 million sperm per milliliter.

Figure 2. Human sperm, visualized using scanning electron microscopy, have a flagellum, neck, and head. (credit b: modification of work by Mariana Ruiz Villareal scale-bar data from Matt Russell)

يأتي الجزء الأكبر من السائل المنوي من الغدد الإضافية المرتبطة بالجهاز التناسلي الذكري. These are the seminal vesicles, the prostate gland, and the bulbourethral gland, all of which are illustrated in Figure 1. The الحويصلات المنوية are a pair of glands that lie along the posterior border of the urinary bladder. The glands make a solution that is thick, yellowish, and alkaline. As sperm are only motile in an alkaline environment, a basic pH is important to reverse the acidity of the vaginal environment. The solution also contains mucus, fructose (a sperm mitochondrial nutrient), a coagulating enzyme, ascorbic acid, and local-acting hormones called prostaglandins. The seminal vesicle glands account for 60 percent of the bulk of semen.

ال penis, illustrated in Figure 1, is an organ that drains urine from the renal bladder and functions as a copulatory organ during intercourse. The penis contains three tubes of erectile tissue running through the length of the organ. These consist of a pair of tubes on the dorsal side, called the corpus cavernosum, and a single tube of tissue on the ventral side, called the corpus spongiosum. This tissue will become engorged with blood, becoming erect and hard, in preparation for intercourse. يتم إدخال العضو في المهبل ويبلغ القذف ذروته. During intercourse, the smooth muscle sphincters at the opening to the renal bladder close and prevent urine from entering the penis. An orgasm is a two-stage process: first, glands and accessory organs connected to the testes contract, then semen (containing sperm) is expelled through the urethra during ejaculation. بعد الجماع ، يستنزف الدم من أنسجة الانتصاب ويصبح القضيب مترهلًا.

The walnut-shaped غدة البروستات surrounds the urethra, the connection to the urinary bladder. It has a series of short ducts that directly connect to the urethra. The gland is a mixture of smooth muscle and glandular tissue. The muscle provides much of the force needed for ejaculation to occur. The glandular tissue makes a thin, milky fluid that contains citrate (a nutrient), enzymes, and prostate specific antigen (PSA). PSA is a proteolytic enzyme that helps to liquefy the ejaculate several minutes after release from the male. Prostate gland secretions account for about 30 percent of the bulk of semen.

ال bulbourethral gland, or Cowper’s gland, releases its secretion prior to the release of the bulk of the semen. It neutralizes any acid residue in the urethra left over from urine. This usually accounts for a couple of drops of fluid in the total ejaculate and may contain a few sperm. Withdrawal of the penis from the vagina before ejaculation to prevent pregnancy may not work if sperm are present in the bulbourethral gland secretions. The location and functions of the male reproductive organs are summarized in Table 1.

Table 1. Male Reproductive Anatomy
عضو موقع وظيفة
كيس الخصيتين خارجي Carry and support testes
قضيب خارجي Deliver urine, copulating organ
الخصيتين داخلي إنتاج الحيوانات المنوية والهرمونات الذكرية
الحويصلات المنوية داخلي المساهمة في إنتاج السائل المنوي
غدة البروستات داخلي المساهمة في إنتاج السائل المنوي
Bulbourethral Glands داخلي Clean urethra at ejaculation


Does Human Female Meiosis II occur after fertilization with sperm? - مادة الاحياء

Meiosis & Sex at the Cellular Level

I. Asexual vs. Sexual Reproduction
In animals, sexual reproduction involves the production of sex cells (gametes) during meiosis followed by their subsequent fusion (fertilization) to yield a zygote. This process, meiosis followed by fertilization, allows for genetic recombination, so that offspring are genetically different than their parents.

Asexual reproduction occurs when an organism makes a copy of itself without undergoing meiosis and fertilization. The prefix a means without , hence, this literally translates into reproduction without sex. Asexual reproduction is well-developed in plants. For example, Spider plants produce "babies", strawberries send out runners, the Mother-of-thousands plant has plantlets on the leaf margins and the Piggyback plant has plantlets at the base of the leaf by the end of the petioles. Some animals are also capable of asexual reproduction (i.e., starfish, hydra). Asexually produced offspring are "carbon-copies", i.e. are genetically identical to the parents.


II. Typical Sexual Life Cycle. See diagram in class/powerpoint. Some take home lessons:

A. Part of the sexual life cycle is haploid, the other portion is diploid. Some definitions:

B. Gametes, the sex cells, are haploid. Body cells, somatic cells, are diploid.

C. The zygote results from fertilization (fusion of the sperm and egg). على سبيل المثال in our yeast lab, we ll learn that shmoos of opposite mating type will serve as gametes and will fuse to form the zygote.

D. Note that there are various modifications of the sexual life cycle - not all organisms follow the same pattern as, say, the mammal pattern that is described above. For example, in plants and yeast meiosis yields haploid spores which grow into separate structures that produce gametes mitotically.

E. Meiosis reduces the chromosome in number in half. In other words, a diploid cell produces haploid daughter cells after meiosis.


ثالثا. Meiosis.
In the previous lecture we described one type of nuclear division, mitosis. During mitosis, the nucleus divides resulting in two daughter cells each with the same chromosome number as the parent. If a haploid cell divides mitotically, it results in haploid daughters. If a diploid cell divides mitotically, diploid daughters result. If a parental cell has 1000 chromosomes, or even just 1 chromosome, the daughter cells have 1000 and 1 chromosomes, respectively after mitosis.

Meiosis is the second type of nuclear division, which, as we said above, results in each daughter having half the number of chromosomes as the parent. Thus if the parental cell has 46 chromosomes, each daughter has 23. Meiosis is usually restricted in occurrence, typically to sex cells. Its purpose is to reduce chromosome number in half for completion of the sexual life cycle.

The basic mechanics of the meiotic division process is similar in many ways to mitosis. The main differences between meiosis and mitosis are summarized below:

رابعا. Mechanics of meiosis.
During interphase, the DNA replicates, just as in mitosis. Then, at the beginning of prophase of the first meiotic division, called prophase I, the chromosomes condense and become visible. This phase is very similar to prophase in mitosis, EXCEPT the homologous chromosomes pair up during prophase I of meiosis. The paired chromosomes, called a tetrad, align along the cell equator during metaphase I. The homologous pairs are then separated during anaphase I, which is followed by telophase I. Note that the function of the first meiotic division is to separate the homologous chromosomes. The daughter cells are now haploid but each chromosome is comprised of two chromatids.

In the second set of meiotic divisions, the chromatids are separated, resulting in four cells, each with half of the original chromosome number. See the diagram in your text for details.

رابعا. Some Laws.
Gregor Mendel, working with peas first formulated some ideas concerning how genes work. Although he didn't use the same terms we will, he understood the basic processes:

V. Crossing Over.
During synapsis of the homologous chromosomes, pieces of chromosomes can exchange with one another. This allows for exchange of genetic information. The ultimate result is to increase genetic variability. This phenomonon is common. Approximately 2-3 crossover occur per chromosome pair in humans.


السادس. تكوين الحيوانات المنوية.
This process occurs in the testis. It begins at puberty and continues unabated throughout a males lifetime. The process is summarized as follows:

spermatogonium (2n, in testis) → mitotic division to produce primary spermatocyte (2n the function of this division is to increase sperm numbers) → divide by meiosis I to produce secondary spermatocytes (n takes about 16 days → meiosis II (takes about 16 days) → spermatids (n, no tails, etc.) → maturation (about 16 days) → sperm


سابعا. تكوّن البويضات

egg production. Occurs in ovary. This process is summarized as follows:

Oogonium (2n, in ovary, prenatal) → mitosis → primary oocyte (2n, approximately 400,000 in an ovary, all are formed by 3 months prior to birth, they are suspended at prophase I) → meiosis I (first occurs at puberty, then monthly thereafter) → secondary oocyte (n, released from ovary at ovulation) and a polar body (note, the egg gets all the "good stuff", this is an unequal cytoplasmic division) → meiosis II (only occurs after fertilization) → egg and polar body.

A. Autosomes vs. sex chromosomes.
Sex chromosomes are those that carry important information for determining sex. There are two sex chromosomes in mammals, X and Y. The X chromosome, which is much larger than the Y, has a centrally positioned centromere. All other chromosomes are termed autosomes. Thus humans have 44 autosomes and 2 sex chromosomes. Or, 22 homologous pairs of autosomes and 1 pair of sex chromosomes. The sex chromosomes are homologous to one another.

Normal females have two X chromosomes (symbolized XX), normal males have an X and Y chromosome (XY). Nettie Sloan first discovered this is 1900. Note that other species have different systems for determining sex (see text).

B. Predicting offspring
Thus, after meiosis, each egg will have one X chromosome, whereas, 50% of sperms will carry the X chromosome and 50% the Y chromosome (see diagram). When sperm and egg recombine, there is a 50% chance of having a female, and 50% chance of having a male. See punnett square. Thus, there is 1:1 ratio of male to female offspring or 1 in 2 (1/2 or 50%) chance of having either a boy or a girl. In practice slightly more males are conceived, possibly because the Y-chromosome carrying sperm swims faster.

It is said that the male determines the sex of the child. This is true in the sense that sperms come in two "flavors", X and Y, whereas eggs in only one, X. Thus, depending upon which sperm fertilizes the egg, that will determine the sex of the offspring.

التاسع. عدم الانفصال
Nondisjunction is the failure of chromosomes to properly segregate during meiosis (or mitosis) It is responsible for unusual combinations of chromosomes. A cell/individual with odd numbers of chromosomes is termed aneuploid. In other words, it is a violation of the Law of Segregation. Nondisjunction can occur at meiosis I or II. (see diagrams in class/text). Common aneuploids include:

Cells can tolerate imbalances of sex chromosomes better than imbalances of autosomes. With the exception of trisomy 21 and a couple of others (e.g., Edward's syndrome -trisomy 18 or Patau's -trisomy 13), there are few live births of autosomal aneuploids and those that do survive are severely afflicted.

X. Karyotype
A karyotype is used to determine the chromosome composition of an individual. White blood cells are typically used (red cells lack a nucleus), they are treated with colchicine which prevents the formation of microtubules. Thus, cell division stops at metaphase, allowing a good view of the spread chromosomes. The chromosomes are stained, photographed and arranged from large to small, matching the homologous chromosomes (see karyotype info).

Some parents want to know if the offspring they are carrying is "normal." Amniocentesis (removal of amniotic fluid containing fetal cells is obtained) or chorionic villi biopsy (remove some of fringe around embryo) permit sampling of fetal tissue to determine karyotype and other genetic conditions.

الحادي عشر. Why Sex?
We started this lecture talking about asexual and sexual reproduction. One question, for which a definitive answer is still missing, is why do organisms bother with sexual reproduction, especially when you consider that asexual reproduction seems to suit many organisms just fine and that sexual reproduction is riskier. One answer is that sexual reproduction provides a mechanism to allow for genetic variability, which is the raw material of evolutionary change. We have seen that genetic variability is obtained: (1) as a result of independent assortment of homologous chromosomes during meiosis I (2) crossing over during meiosis I and (3) random fertilization.


Gamete Transport

Ovulation

Under the influence of estrogen released during the first half of the menstrual cycle, three changes take place in the uterine tubes to facilitate its capture of the egg:

1. The uterine tubes move closer to the ovaries (physical approximation)

2. The fimbriae on the ends of the tubes beat more rapidly (زيادة fluid current)

3. The number of ciliated cells in the epithelium of the fimbriae increase (increase in ciliation)

Transport of Sperm in Female

Sperm are deposited in the upper vagina and must overcome several obstacles to reach an egg in the ampulla of one of the uterine tubes.

Sperm lose their ability to fertilize an egg after 3 - 3 days. The egg itself is viable for only about 24 ساعة.

ال alkaline seminal fluid temporarily neutralizes the normal acidity (pH 4.3 pH 7 7.2) to allow the sperm to survive in the upper vagina.

تكوين cervical mucus changes during menstrual cycle. Sperm can most easily penetrate the thinner E-mucus that predominates during the last few days before ovulation, as opposed to the thicker G-mucus.

سريعون some sperm travel from the vagina to the upper 1/3 of the uterine tube in as little as 30 minutes. Since sperm normally swim only 2-3 mm/hr, it is thought that they are actively transported by smooth muscle contractions of the female or some other mechanism.

Slow the rest of the sperm swim their way up the last part of the cervical tube, are stored in cervical crypts (folds of the cervix), and are slowly released into the uterus over 2-3 days.


البروجسترون

البروجسترون stands for “pro-gestational hormone.” It is synthesized and secreted primarily by the corpus luteum in the ovary. Progesterone plays many physiological roles, but is best known for its role during pregnancy. In fact, it is sometimes called the “hormone of pregnancy.” Among other functions, progesterone prepares the uterus for pregnancy each month by building up the uterine lining. If a pregnancy occurs, progesterone helps maintain the pregnancy in a number of ways, such as decreasing the maternal immune response to the genetically different embryo, and decreasing the ability of uterine muscle tissue to contract. Progesterone also prepares the mammary gland s for lactation during pregnancy, and withdrawal of progesterone after birth is one of the triggers of milk production.


شاهد الفيديو: كيف يحدث الحمل وكيف يتكون الجنين - التربية الجنسية (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Zulura

    أنا آسف ، ولكن ، في رأيي ، ترتكب أخطاء.

  2. Archer

    أوافق ، هذه معلومات مضحكة.

  3. Kazragore

    أخشى أنني لا أعرف.

  4. Maukus

    إجابة مهمة :)



اكتب رسالة