Gametogeneesi
1
2
Gametogeneesi eli sukusolujen syntyminen
1. Spermatogeneesi - siittiösolujen synty:
• testisten siementiehyissä tubuli seminiferi (yks. tubulus
seminiferus), pituus ihmisellä n. 50 cm, yhteispituus 350 m
• tiehyissä ei lumenia ennen puberteettia
• spermatogoniot eli kantasolut, jakaantuvat mitoottisesti
• spermatosyytit
• spermatidi haploidinen
• spermiogeesi = spermatidi � siittiö (mobiliteetti)
• Golgin laite � akrosomi (kr. 'kärkikappale')
• sentrioli � flagella, siima (lat. flagellum = ruoska)
• mitokondriot � spiraali flagellan tyvelle
• solun muu sisältö poistetaan
• nisäkkäillä liikkumis- ja hedelmöityskyky lisäkiveksessä
(epididymis)
Gametogeneesi
2
2
• siittiö: DNA-paketti, jossa "moottori" (flagellum) ja "lävistyskoneisto"
(akrosomi), pään kuivapainosta 40 % DNA:ta
• 3 pg DNA/siittiö (ihminen)
• siittiöiden tuotto jatkuvaa (+ vaihtelua vuodenajan mukaan), vrt. oogeneesi,
ihmisellä 2-3 °C alle 37 °C, myös sidekudoksen paine koholla!
• ihminen: n. 100 ×106/vrk, kypsyminen ihmisellä n. 64 vrk
• spermatogeneesi tapahtuu Sertolin solun sisällä ("ruokkijasolu")
spermatogonio �1. asteen spermatosyytti � 2. asteen spermatosyytti �
spermatidi � spermatozoidi
meioosi I meioosi II
Gametogeneesi
3
2
7 = Sertolin solu, huomaa tiiviit liitokset = blood-testis-barrier
Huomaa solujen yhteydet (syncytium*)
Gametogeneesi
4
2
Testis: siementiehyet ja spermatogeneesi
Gametogeneesi
5
spermatidit Sertolin solun sisällä
Spermatogeneesi etenee tiehyissä
spiraalimaisina aaltoina
Gametogeneesi
6
2
Gametogeneesi
7
2
Tubulus seminiferus SEM-kuva
(+ värjäys)
Gametogeneesi
8
2
Lisäkives (liikkumiskyky, hedelmöityskyky)
• Siittiöt + siemenplasma (eri rauhasista) = siemenneste (sperma)
• Huom: engl. sperm = siittiö, semen = siemenneste
epididymis testis
epididymis
Gametogeneesi
9
2
Teratozoospermia = siittiöiden epämuodostumat, ihmisellä n. 10 %
Gametogeneesi
10
2
Siemennesteen koostumus (nisäkkäillä)
• Siemennesteen tuottavat
• Rakkularauhanen
• Eturauhanen
• Bulbouretraalirauhanen
• Fruktoosi - pääasiallinen siittiöiden energianlähde
• Prostaglandiinit - estävät naaraspuolisten kudosten immuunivastetta
• Sinkki - stabiloi DNA:ta (Zn-vaje voi aiheuttaa hedelmättömyyttä)
• Tuman histonit korvataan protamiinilla
• Geelimäisiä proteoglykaaneja - koagulaatio � parantaa siittiöiden
”pysyvyyttä”
• Lisäksi mm. aminohappoja, entsyymejä, C-vitamiinia,
sitruunahappoa
• Prostata-spesifinen antigeeni (hajottaa geeliä) � siittiöt ”vapaiksi”
+ 200-500 miljoonaa siittiötä / ejakulaatti
Gametogeneesi
11
2
Golgin laitteen ja sentriolin merkitys, mitokondrioiden muuntuminen
Gilbert* (sentrioli � flagella, Golgin laite � akrosomi)
Gametogeneesi
12
2
Gametogeneesi
13
2 Gametogeneesi
14
2
tuma
akrosomi
keskikappale
mitokondrio
Siittiön rakenne (ihminen)
keskikappale
pää
häntä
"9 + 2" -rakenne(mikrotubulukset)
päätekappale
Gametogeneesi
15
2 Gametogeneesi
16
2
Siittiöiden liikkuvuus
Ihminen Merisiili
Dyneiinin liike �pitkittäisliike mikrotubulustenvastinpareissa �flagellan 'ruoskaliike'
Flagella-moottori
Gametogeneesi
17
2
Siittiöiden morfologia vaihtelee
Drosophila bifurca(häntä 7.5 x kärpäsen
pituus)
Kyyhky Kalkkuna
Gametogeneesi
18
2
Gametogeneesi
19
2
2. Oogeneesi: munasolun synty
Ihminen: munasolujen kehitys alkaa 2.–6. raskauskuukauden välillä
• 1000 primordiaalisolua � 7 milj. alkumunasolua (oogoniot) �
suurin osa kuolee �
• 2 milj. primaarista oosyyttiä primaarifollikkeleina � 1. meioottinen
jakautuminen � pysähtyy profaasin diploteenissa � jatkuu
puberteetissa (jäljellä n. 40 000) � n. 500 irtoaa ovulaatioissa, muut
surkastuvat (atresia)
• meioosin 1. jakautuminen loppuun juuri ennen ovulaatiota
• 1 munasolu/kk-kierto irtoaa (joskus >); useampi munasolu kehittyy
kunkin kierron aikana mutta yleensä vain 1 loppuun asti
• kumpi ovario ovuloi on sattumanvaraista
• ovulaatioita 35–40 v ajan (alkaa menarchesta, päättyy
menopaussiin)
Gametogeneesi
20
2
primaariset oosyytit: meioosi I+ 1. napakappale
sekundaariset oosyytit:meioosi II + 2. napakappale
Gametogeneesi
21
2
In vitro -hedelmöitys
Keinohedelmöitys
Intrasytoplasminen injektio
(1 siittiö per munasolu)
tai
Toisen napakappaleen
ilmestyminen osoittaa
hedelmöittymisen
onnistumisen - voidaan
käyttää preimplantaatio-
analyysiin (geenivirheet)
Huom. esitumat!
Gametogeneesi
22
2
Follikkelit
• primordiaalifollikkeli: oosyytti + litistyneet granulosa-solut, 1
kerros (= follikkeliepiteeli)
• primaarifollikkeli: oosyytti + zona pellucida + kuutiomainen
granulosa
• ovarion stroma muodostaa ympärille: theca interna ja t. externa
• sekundaarifollikkeli: follikkeliepiteeliin ontelo (antrum), johon
erittyy proteoglykaaneja (liquor folliculi)
• follikkeli siirtyy ovarion pintaan � preovulatorinen follikkeli
(Graafin follikkeli)
Gametogeneesi
23
2
Follikkelin kehitys (Gilbert*)
primaari sekundaari
Gametogeneesi
24
2
keltarauhanenjos hedelmöitys
valkorauhanenjos ei hedelmöitystä
Gametogeneesi
25
2
1 = primordiaalifollikkeli
2 = primaarifollikkeli
4 = sekundaarifollikkelin ontelo
5 = munasolu
puhkeava Graafin follikkelihuom: antrumin laajuus
Gametogeneesi
26
2
Gametogeneesi
27
2
theca
zona pellucida
3-15 µm
antrum
granulosa
tuma
cumulus oviger
= c. oviphorus
Graafin follikkeli (nisäkäs)
primaari
corona radiata
(mukaan ovulaatiossa)
Gametogeneesi
28
2
keltarauhanen
Gametogeneesi
29
2
Ovulaatio
1. Ympäristötekijöiden kontrolloima
• 1 tai muutama ajanjakso vuodessa (poro, karhu, linnut)
• Refleksiovulaatio: parittelu laukaisee (esim. kissa, kani,
minkki, kameli)
2. Endogeeninen
• ei riipu vuodenajasta
• ihminen 28 vrk
• rotta, hiiri n. 5 vrk (useita munasoluja irtoaa)
• estrus-kierto
• Molemmissa sisäinen hormonaalinen säätely sama, 1. kytkeytyy
ympäristön muutoksiin � seksuaalinen fotoperiodismi
• melatoniini l. pimeähormoni!
• (gametogeneesin hormonaalinen säätely fysiologian peruskurssi)
Gametogeneesi
30
2
Oogeneesi: munasolun koon kasvu, soluorganellien varastoituminen, vararavinto
• sammakko 27000 x
• hiiri 43 x
• vitellogeneesi: vararavinnon (ruskuainen) kertyminen
• sytoplasman osuus pieni (myös linnuilla)
• mitokondrioiden ja RNA:n määrä kasvaa
Kynsisammakko: solukomponenttien ylimäärä munasolussa (verrattuna
toukkavaiheen soluihin)
• Mitokondriot 100 000 x
• RNA polymeraasit 60 000-100 000 x
• DNA polymeraasit 100 000 x
• Ribosomit 200 000 x
• tRNA 10 000 x
• Histonit 15 000 x
• Deoksiribonukleosidi trifosfaatit 2 500 x
Gametogeneesi
31
2
Ruskuainen
• oligolesitaalinen munasolu: vararavintoa vähän, tasaisesti � isolesitaalinen:
nisäkkäät (paitsi Platypus), ympyräsuiset, merisiilit, kotilot
• megalesitaalinen munasolu: vararavintoa paljon, keskittynyt vegetatiiviseen
pooliin (vs. animaalinen) � telolesitaalinen: kalat, sammakkoeläimet*,
matelijat, linnut; tai keskelle: hyönteiset (sentrolesitaalinen)
• ruskuainen = vitelliini (fosfoproteiini) + lipidit
• vitellogeniini-geeni tuottaa ruskuaisen peruskomponentit useimmilla
selkärangattomilla ja selkärankaisilla nisäkkäitä lukuunottamatta, ekspressoituu
voimakkaasti maksassa
• follikkeliepiteeli ottaa osaa munasolun ravitsemukseen
• vitelliinikalvo
• nisäkkäillä z. pellucida
• linnuilla (ja matelijoilla) ympäröi ruskuaista, joka varsinainen munasolu
• muut kerrokset (valkuainen, kalvot, kuori) munanjohtimessa
Gametogeneesi
32
2
Kynsisammakko
Gametogeneesi
33
2
Megalesitaaliset munasolut
hyönteinen lintu kala
Oligolesitaalinen - isolesitaalinen (nisäkäs)
valkuainen
Gametogeneesi
34
2
Linnun oogeneesi I
Gametogeneesi
35
2
Linnun oogeneesi II
Gametogeneesi
36
2
Lajienvälisiä eroja
• linnuilla vain yksi ovario
• ulkosiittoisilla suuri määrä munasoluja
• turska: 7 miljoonaa munasolua/lis. kerta
Linnun muna
ruskuainen
alkiolevy
Gametogeneesi
37
2
Kaloilla ja sammakkoeläimillä munasolutuotanto jatkuu koko eliniän
Gametogeneesi
38
2
Sukusolujen kierto sammakolla (Xenopus)
ituplasma
Gametogeneesi
39
2 Gametogeneesi
40
2
http://www.johnwiley.net.au/highered/interactions/media/
Continuity/content/Continuity/c1a/screen0.swf
Gametogeneesi-animaatio