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Anatomie und Produktion von Geschlechtszellen

Organismen,  die sich sexuell vermehren,  tun dies über die Produktion von Geschlechtszellen, auch  Gameten genannt. Diese Zellen sind für das Männchen und das Weibchen einer Art sehr unterschiedlich. Beim Menschen sind männliche Geschlechtszellen oder Spermatozoen (Spermien) relativ beweglich. Weibliche Geschlechtszellen, Eizellen oder Eier genannt, sind unbeweglich und im Vergleich zum männlichen Gameten viel größer.

Wenn diese Zellen in einem als Befruchtung bezeichneten Prozess verschmelzen  , enthält die resultierende Zelle (Zygote) eine Mischung aus vererbten Genen von Vater und Mutter. Menschliche Geschlechtszellen werden in den  als Gonaden bezeichneten Organen  des Fortpflanzungssystems produziert  . Gonaden produzieren  Sexualhormone,  die für das Wachstum und die Entwicklung der primären und sekundären Fortpflanzungsorgane und -strukturen benötigt werden.

Wichtige Imbissbuden: Sexzellen

  • Die sexuelle Fortpflanzung erfolgt durch die Vereinigung von Geschlechtszellen oder Gameten.
  • Gameten unterscheiden sich stark zwischen Männern und Frauen für einen bestimmten Organismus.
  • Für den Menschen werden männliche Gameten als Spermatozoen bezeichnet, während weibliche Gameten als Eizellen bezeichnet werden. Spermatozoen werden auch als Spermien und Eizellen auch als Eier bezeichnet.

 

Anatomie menschlicher Geschlechtszellen

Die männlichen Gameten (Spermien) nähern sich vor der Empfängnis einer weiblichen Gamete (einer unbefruchteten Eizelle). Bildnachweis: Science Picture Co / Subjects / Getty Images

Männliche und weibliche Geschlechtszellen unterscheiden sich in Größe und Form dramatisch voneinander. Männliches Sperma ähnelt langen, beweglichen Projektilen. Es sind kleine Zellen, die aus einer Kopfregion, einer Mittelstückregion und einer Schwanzregion bestehen. Die Kopfregion enthält eine kappenartige Hülle, die als Akrosom bezeichnet wird. Das Akrosom enthält Enzyme, die der Samenzelle helfen, die äußere Membran einer Eizelle zu durchdringen. Der Kern befindet sich im Kopfbereich der Samenzelle. Die DNA im Kern ist dicht gepackt und die Zelle enthält nicht viel Zytoplasma. Die Mittelstückregion enthält mehrere Mitochondrien. die die Energie für die bewegliche Zelle liefern. Die Schwanzregion besteht aus einem langen Vorsprung, der als Flagellum bezeichnet wird und die Fortbewegung der Zellen unterstützt.

Weibliche Eizellen sind einige der größten Zellen im Körper und haben eine runde Form. Sie werden in den weiblichen Eierstöcken produziert und bestehen aus einem Kern, einer großen zytoplasmatischen Region, der Zona pellucida und der Corona radiata. Die Zona pellucida ist eine Membranabdeckung, die die Zellmembran  der Eizelle umgibt . Es bindet Spermien und hilft bei der Befruchtung der Zelle. Die Corona radiata sind äußere Schutzschichten von Follikelzellen, die die Zona pellucida umgeben.

 

Sexualzellproduktion

Durch Meiose entstehen vier Tochterzellen. Ed Reschke / Fotobibliothek / Getty Images

Menschliche Geschlechtszellen werden durch einen zweiteiligen  Zellteilungsprozess  namens  Meiose hergestellt. Durch eine Abfolge von Schritten wird das replizierte genetische Material in einer Elternzelle auf vier  Tochterzellen verteilt. Meiose produziert Gameten mit der Hälfte der  Chromosomenzahl  als Elternzelle. Da diese Zellen die Hälfte der Chromosomenzahl als Elternzelle haben, handelt es sich um  haploide  Zellen. Menschliche Geschlechtszellen enthalten einen vollständigen Satz von 23 Chromosomen.

Es gibt zwei Stadien der Meiose: Meiose I und Meiose II. Vor der Meiose replizieren sich die Chromosomen und existieren als  Schwesterchromatiden. Am Ende der Meiose I werden zwei Tochterzellen produziert. Die Schwesterchromatiden jedes Chromosoms in den Tochterzellen sind immer noch an ihrem  Zentromer verbunden. Am Ende der Meiose II trennen sich Schwesterchromatiden und es werden vier Tochterzellen produziert. Jede Zelle enthält die Hälfte der Chromosomenzahl der ursprünglichen Elternzelle.

Die Meiose ähnelt dem Zellteilungsprozess von nichtgeschlechtlichen Zellen, der als  Mitose bekannt ist. Mitose produziert zwei Zellen, die genetisch identisch sind und die gleiche Anzahl von Chromosomen enthalten wie die Elternzelle. Diese Zellen sind  diploide  Zellen, da sie zwei Chromosomensätze enthalten. Humane diploide Zellen enthalten zwei Sätze von 23 Chromosomen für insgesamt 46 Chromosomen. Wenn sich Geschlechtszellen während der Befruchtung vereinigen, werden die haploiden Zellen zu einer diploiden Zelle.

Die Produktion von Spermien wird als Spermatogenese bezeichnet. Dieser Prozess findet kontinuierlich statt und findet innerhalb der männlichen Hoden statt. Hunderte Millionen Spermien müssen freigesetzt werden, damit eine Befruchtung stattfinden kann. Die überwiegende Mehrheit der freigesetzten Spermien erreicht niemals die Eizelle. Bei der Oogenese oder Eizellenentwicklung sind die Tochterzellen in der Meiose ungleich verteilt. Diese asymmetrische Zytokinese führt zu einer großen Eizelle (Eizelle) und kleineren Zellen, die als Polkörper bezeichnet werden. Die Polkörper werden abgebaut und nicht befruchtet. Nach Abschluss der Meiose I wird die Eizelle als sekundäre Eizelle bezeichnet. Die sekundäre Eizelle wird das zweite meiotische Stadium nur abschließen, wenn die Befruchtung beginnt. Sobald die Meiose II abgeschlossen ist, wird die Zelle als Eizelle bezeichnet und kann mit der Samenzelle verschmelzen. Wenn die Befruchtung abgeschlossen ist, werden das vereinigte Sperma und die Eizelle zu einer Zygote.

 

Geschlechtschromosomen

Dies ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM) der menschlichen Geschlechtschromosomen X und Y (Paar 23). Das X-Chromosom ist viel größer als das Y-Chromosom. Power and Syred / Wissenschaftsfotobibliothek / Getty Images

 

Männliche Spermien bei Menschen und anderen Säugetieren sind heterogametisch und enthalten eine von zwei Arten von  Geschlechtschromosomen. Sie enthalten entweder ein X-Chromosom oder ein Y-Chromosom. Weibliche Eizellen enthalten jedoch nur das X-Geschlechtschromosom und sind daher homogametisch. Die Samenzelle bestimmt das Geschlecht eines Individuums. Wenn eine Samenzelle, die ein X-Chromosom enthält, eine Eizelle befruchtet, ist die resultierende Zygote XX oder weiblich. Wenn die Samenzelle ein Y-Chromosom enthält, ist die resultierende Zygote XY oder männlich.

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