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정자발생과정(Spermatogenesis)

Spermatogenesis

    -Spermatocytogenesis(정자 발생): 정원 세포→정자 세포
      -Spermiogenesis (정자 완성): 정자 세포→정자

*Duration of spermatogenesis: 각 동물마다 조금씩 차이는 있지만 1개월~2개월 내

*정자의 형성량은 최종적으로 만들어지는 것의 50~100% 더 만들어지지만, 미성숙, 장애정자 발생

곡세정관의 기저막을 따라 위치해 있는 두가지 종류의 세포들

1. Germ Cell : Spermatogonia(정원세포, 복수형)→Spermatozoa(정자세포, 복수형)
        (정원세포: 크기는 작고 숫자는 많음, 정자가 될 가능성을 가진 배우자)

2. Sertoli Cell : Somatic cell(체세포) - 정자발생과 정자완성 기간 동안 지지역할

Meiosis (감수분열)

Prphase(전기)
    Leptotene(세사기): 염색질 응축->염색체, 중앙에 구슬 모양의 중심립
    Zygotene(접합기): 상동염색체(homologous chromosome)의 조합
    Pachytene(태사기): 각 상동염색체가 2개 씩의 염색 분체(sister chromatid로 나누어져 4분체를 형성하며
    Diplotene(복사기): 각 염색분체의 접합점인 키아즈마(Chiasma)에서 상동 염색체간의 교차
    Diakinesis(분리기, 이동기)

Metaphase(중기): 2가염색체가 중앙(적도면)에 모이고 양극의 미세소관이 붙어 끌어당길 준비
Anaphase(후기): 2가염색체가 양극으로 이동하여 갈라짐, 염색체 수가 반으로 줄어듬
Telophase(말기): 핵막이 형성되고 세포질이 분열하여 2개의 딸세포가 생김

Spermiogenesis(정자 완성 과정)
    Spermatid(정자세포)->Spermatozoon(정자, 단수)
        1. 핵(nucleus)의 신장과 염색질(chromatin)의 농축
        2. 첨체(acrosome)의 형성
        3. 정자미부의 형성

1. 골지기 (Golgi phase)
    1. 전첨체과립(Pro-acrosomal granule)
    2. 첨체과립(Acrosomal granule)
    3. 핵막에 부착
    4. 반대쪽에서 미부(tail)의 초기발생
2. 두모기 (Cap phase)
    정자세포의 핵 표면에 접착된 첨체 과립이 확대

3. 첨체기 (Acrosomal phase)
    핵과 첨체, 미부의 현저한 변화
    첨체: 세정관의 기저막(basement membrane)또는 외벽 방향으로 향함
    미부: 관강 방향(중앙 쪽)을 향하여 정자세포가 회전
    핵은 고밀도로 농축, 구형 -> 가늘고 긴 편평한 구조
    첨체 농축->핵의 변형에 대응하여 가늘고 길어진다.
    Sertoli Cell 이 지지 해줌

4. 성숙기(Maturation phase)
    곡세정관강으로 방출(유리)될 수 있는 형태로 바뀌는 단계
    핵과 첨체의 변형이 계속되어 각 동물 종 특유의 정자 형태 완성
    Cytoplasmic Droplet(세포질 소적): 세포질 대부분이 근소한 세포질소적으로 남는데 성숙의 최종단계에 사라진다
                                                중편부와 경부 사이에 조그맣게 남아 있다가 사라짐->성숙 완료

Spermiation(정자 유리)
    Sertoli Cell 에서 유리되어 곡세정관강 내로 방출되는 현상

정자: 정자세포가 곡세정관강 내로 유리된 시점에서부터 전체가 Sertolicell->세포질병(Cytoplasmic Stalk)->
잔류체 제거->세포질소적(Cytoplasmic Droplet)->정자 분리, 완성

세정관상피 주기와 정자형성파

정자형성은 암컷에 있어서의 주기적 난자 형성과는 다르다.

-새로운 정자들은 끊임없이 형성되어 관조직으로 방출된다.

성숙된 수컷의 곡세정관 내에 연합되어진 세포 type이 조직적이고 동기화되어 존재하는 이유

- 주기적으로 규칙성 있게 연속해서 다시 나타나기 때문

- 첨체의 발달상태의 변화에 근거 -> 12단계

- 생식세포 핵의 조직적 변화는 정낭세포의 공간적 배려에 근거 -> 8단계

같은 장소에 있는 정원세포들은 시기를 달리하여 정자 형성을 시작함

- 일정시간 후에는 연속적으로 발생

곡세정관을 가로로 절단-> 생식세포들의 몇몇 발생을 발견

- 곡세정관 벽쪽: 정원세포층이 집중적으로 배열됨

- lumen(내강) 쪽: 정낭세포와 발달된 정모 세포들의 층이 존재

세정관상피주기(Seminiferous Epithelial Cycle):
    곡세정관의 특정 부분에 연합된 세포의 연속된 디음 출현까지 사이의 시간

-한주기의 기간: 8.6일(돼지), 10.3일(양), 12.2일(말), 13.5일(소)

활동 정원세포(A3)가 형성되는 시간으로부터 곡세정관의 내강 속에 64개의 정자로 발생하여 방출 될 때 까지는 4~5 곡세정관 상피주기가 일어나야 한다.

*정자형성파 - 곡세정관 길이에 따라 관찰

->곡세정관을 따라 8단계의 연합된 세포조직이 완전한 조를 이루어 연속적으로 나타나는 것

Intracellular Mechanism of Hormone Action
(호르몬 작용의 세포내 기전)

1) Protein Hormone

- First messenger(제1messenger)는 호르몬 그자체이다

- Gonadotropins(FSH, LH)이 어떤 세포로부터 특별한 반응을 자극하는 기전은 2nd messenger     system(제2messenger, 보조 물질)계를 수반한다.

- Gonadotropin이 세포막에 붙어 있는 수용체(receptor)에 결합하게 되면,
    →membrane-bound Enzyme(adenylate cyclase)을 활성화 시킨다.
    →활성화 된 이 enzyme(adenylate cyclase)이 ATP(adenosine Triphosphate)을 자극해 
        cAMP(cyclic adenosine monophosphate, 2nd messenger)전환 된다.(세포의 세포질에서)
    → 몇 단계를 통해서 cAMP는 steroid계 번식호르몬(estradiol, progesterone)의 생산에 필요한          enzyme을 활성화 시킨다.

- LH - Leydig cell(정소 세정관 간질세포)이나 thecal cell(난소)에 결합 → 2nd Messenger계를
    활성화 시켜 → testosterone 생산

- LH - 황체의 granulosa cell에 있는 membrane-bound receptor에 결합→progesterone을 생산

- 세포에서 cAMP의 형성을 자극한 후의 hormone-receptor complex는 어떻게 되는지 잘모른다.

(추측: 세포질 내에 흡수되어 붕괴되는 몇가지 증거가 있다.)

2) Steroid Hormone

- Steroid - 스테로이드계 번식 호르몬(estradiol, progesterone, testosterone)
            → 세포내 활동 기전 : membrane receptor나 2nd messenger system을 포함하지 않음

- Steroid hormone→세포막통과→표적세포의 세포질에 있는 protein receptor에 결합
    →steroid-receptor complex→세포질에서 핵으로 이동(침투)→염색체에 있는 DNA로부터
    → 특별한 mRNA분자의 합성 시작→ 다시 세포질로 이동 →거기서 새로운 단백질 합성→새롭게     합성된 단백질은 표적세포에 있는 steroid계 호르몬의 생리적 활성을 가함