Spermatogenese

Spermatogenese

Die Spermatogenese ist die Bildung von Spermien, also männlichen Keimzellen. Bereits pränatal als auch während der Pubertät bilden sich Spermatogonien aus den Stammzellen im Hoden (den sog. Stammspermatogonien). Nach der Pubertät können Spermatogonien zu Spermatozyten 1. Ordnung differenzieren (Zellvergrößerung). Zuvor teilen sie sich jedoch mitotisch, so dass (im Gegensatz zur Oogenese) der Bestand an Keimzellen im Organismus zeitlebens regeneriert wird (Spermatozytogenese). Die Spermatogenese kann also in drei Stufen gegliedert werden: Die mitotische Vermehrung, die meiotische Reifung und schlussendlich die Differenzierung oder Spermiogenese.

Stufen

Vermehrung

Im geschlechtsreifen Hoden liegen als Vorrat Stamm-Spermatogonien, aus welchen sich zwei Arten von Spermatogonien bilden: A-Spermatogonien und B-Spermatogonien. Die A-Spermatogonien gehen direkt aus den Stamm-Spermatogonien hervor und teilen sich mitotisch in zwei Tochterzellen, von denen eine bei den Stamm-Spermatogonien verbleibt, um zeitlebens eine konstante Population zu gewährleisten, während die zweite Tochterzelle sich weiter teilt. Diese neuen Zellen, die B-Spermatogonien, gehen in die nächste Phase, die Reifung.

B-Spermatogonien sind durch Zytoplasmafortsätze verbunden und bilden so Gruppen, die zusammen und gleichzeitig durch die folgenden Stadien gehen.

Reifung

Die B-Spermatogonien wandern durch die Blut-Hoden-Schranke Richtung Hodenkanälchen (Tubuli seminiferi contorti). Jetzt werden sie als Spermatozyten 1. Ordnung (primäre Spermatozyten) bezeichnet. Diese durchlaufen dann die 1. Reifeteilung (Meiose I, Haploidisierung) und werden zu Spermatozyten 2. Ordnung (sekundäre Spermatozyten). Darauf folgend beginnt die 2. Reifeteilung (Meiose II, Äquationsteilung), woraus jeweils zwei Spermatiden hervor gehen. Es sind also aus einem Spermatozyt 1. Ordnung vier Spermatiden entstanden, welche sich durch den letzten Schritt – die Spermiogenese - zu Spermien entwickeln.

Spermiogenese

In der Spermiogenese reifen die Spermatiden zu Spermien. Dabei kommt es zu einer Kernkondensation, einem Zellplasmaverlust und der Ausbildung einer Kinozilie (eines Schwanzes). Außerdem entsteht das Akrosom, das später dem Eindringen in die Eizelle dient, aus der Golgi-Region. Aus einem einzelnen, diploiden Spermatogonium gehen also durch Meiose vier haploide Spermien hervor, wobei zwei davon ein X-Chromosom und zwei ein Y-Chromosom tragen.

Zeitlicher Ablauf

Der Vorgang der Spermatogenese dauert etwa 64 Tage. In dieser Zeit „wandern“ die sich entwickelnden Keimzellen von der Basis der Hodenkanälchen (Tubuli seminiferi) zum Lumen der Hodenkanälchen.

Wobei die mitotische Vermehrung der Spermatogonien ungefähr 16 Tage, die 1. Reifeteilung ungefähr 24 Tage, die 2. Reifeteilung nur wenige Stunden und die Spermiogenese wieder 24 Tage, dauert.

Hormonelle Regulation

Das hypophysäre LH (Luteinisierendes Hormon) steuert durch einen negativen Rückkoppelungsmechanismus unter Einbeziehung des Hypothalamus die Testosteronproduktion. Das gebildete Testosteron wird über Blut und Lymphe in sämtliche Gewebe transportiert, wirkt aber vor allem im Gehirn und in den Geschlechtsorganen. Dort muss das Testosteron durch die Blut-Hoden-Schranke, da es für die Spermatogenese entscheidend ist. Dies wird ermöglicht durch das ebenfalls hypophysäre FSH: Das FSH fördert in den Sertoli-Zellen den Bau von Testosteron-bindenden Proteinen, welche es durch die Blut-Hoden-Schranke transportiert.

Ebenfalls wichtig für die Spermatogenese sind die Leydig-Zwischenzellen: Sie durchlaufen zwei Blütenstadien. Das Erste noch während der Embryonalentwicklung der Hoden. Das Zweite - LH induzierte - in der Pubertät. Sie können nun Testosteron produzieren.

Vergleich zur Oogenese

Das weibliche Gegenstück zur Spermatogenese ist die Oogenese. Im Vergleich zur Oogenese werden bei der Spermatogenese hydromobile kompakte Zellen gebildet, die dem Zweck der Befruchtung einer Eizelle dienen. Außerdem gehen aus der Spermatogenese vier Spermien hervor, während bei der Oogenese nur eine Eizelle gebildet wird. Auch ausgeprägte Zyklen bei der Hormonregulation, wie bei der Frau, gibt es nicht.

Literatur

  • A. Benninghoff und D. Drenckhahn: Anatomie 1. Verlag Elsevier, Urban & Fischer, 2008, ISBN 3-437-42342-8 S. 806–807.
  • Renate Lüllmann-Rauch: Taschenlehrbuch Histologie Verlag Thieme, 2009, ISBN 978-3131292438 S. 471-477.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News

02.03.2021
Zytologie | Genetik
Genetisches Material in Taschen verpacken
Alles Leben beginnt mit einer Zelle.
02.03.2021
Biodiversität
Artenspürhunde - Schnüffeln für die Wissenschaft
Die Listen der bedrohten Tiere und Pflanzen der Erde werden immer länger.
28.02.2021
Anthropologie | Genetik
64 menschliche Genome als neue Referenz für die globale genetische Vielfalt
Eine internationale Forschungsgruppe hat 64 menschliche Genome hochauflösend sequenziert.
28.02.2021
Neurobiologie | Insektenkunde
Wie Insekten Farben sehen
Insekten und ihre hochentwickelte Fähigkeit Farben zu sehen und zum Beispiel Blüten unterscheiden zu können, sind von zentraler Bedeutung für die Funktion vieler Ökosysteme.
28.02.2021
Genetik | Virologie
Retroviren schreiben das Koala-Genom um
Koalas sind mit zahlreichen Umwelt- und Gesundheitsproblemen konfrontiert, die ihr Überleben bedrohen.
26.02.2021
Ökologie | Paläontologie
Student entwickelt ein neues Verfahren, um Millionen Jahre alte Ökosysteme zu rekonstruieren
Niklas Hohmann, Masterstudent der Geowissenschaften an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), hat einen neuen Algorithmus entwickelt, mit dem sich die Abfolge von Ökosystemen durch die Erdgeschichte besser rekonstruieren lässt.
26.02.2021
Klimawandel | Biodiversität | Land-, Forst- und Viehwirtschaft
Unterirdische Biodiversität im Wandel
Durch den globalen Wandel wird die Vielfalt der Bakterien auf lokaler Ebene voraussichtlich zunehmen, während deren Zusammensetzung sich auf globaler Ebene immer ähnlicher wird.
25.02.2021
Botanik | Ökologie | Klimawandel | Video
Wald im Trockenstress: Schäden weiten sich weiter aus
Ergebnisse der Waldzustandserhebung 2020 zeigen: Die anhaltenden Dürrejahre fordern Tribut.
24.02.2021
Physiologie | Primatologie
Geophagie: Der Schlüssel zum Schutz der Lemuren?
Kürzlich wurde eine transdisziplinäre Forschung über die Interaktionen zwischen Böden und Darm-Mykobiom (Pilze und Hefen) der Indri-Indri-Lemuren veröffentlicht.
24.02.2021
Mikrobiologie | Evolution
Vom Beginn einer evolutionären Erfolgsstory
Unser Planet war bereits lange von Mikroorganismen besiedelt, bevor komplexere Lebewesen erstmals entstanden und sich nach und nach zur heute lebenden Tier- und Pflanzenwelt entwickelten.
24.02.2021
Genetik
Cre-Controlled CRISPR: konditionale Gen-Inaktivierung wird einfacher
Die Fähigkeit, ein Gen nur in einem bestimmten Zelltyp auszuschalten, ist für die modernen Lebenswissenschaften wesentlich.
24.02.2021
Land-, Forst- und Viehwirtschaft | Fischkunde
Bald nur noch ängstliche Fische übrig?
Über die Fischerei werden vor allem größere und aktivere Fische aus Populationen herausgefangen.
23.02.2021
Anthropologie | Neurobiologie
Placebos wirken auch bei bewusster Einnahme
Freiburger Forschende zeigen: Scheinmedikamente funktionieren auch ohne Täuschung. Probanden waren über Placebo-Effekt vorab informiert.
23.02.2021
Botanik | Klimawandel
Auswirkungen des Klimas auf Pflanzen mitunter erst nach Jahren sichtbar
Die Auswirkungen von Klimaelementen wie Temperatur und Niederschlag auf die Pflanzenwelt werden möglicherweise erst Jahre später sichtbar.
23.02.2021
Ökologie | Klimawandel
Biologische Bodenkrusten bremsen Erosion
Forschungsteam untersucht, wie natürliche „Teppiche“ Böden gegen das Wegschwemmen durch Regen schützen.
23.02.2021
Mikrobiologie | Meeresbiologie
Süße Algenpartikel widerstehen hungrigen Bakterien
Eher süß als salzig: Mikroalgen im Meer produzieren jede Menge Zucker während der Algenblüten.
21.02.2021
Evolution | Biochemie
Treibstoff frühesten Lebens – organische Moleküle in 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinen nachgewiesen
Erstmalig konnten biologisch wichtige organische Moleküle in archaischen Fluideinschlüssen nachgewiesen werden. Sie dienten sehr wahrscheinlich als Nährstoffe frühen Lebens auf der Erde.
21.02.2021
Evolution | Biochemie
Origin of Life - Begann die Darwin’sche Evolution schon, bevor es Leben gab?
Ehe Leben auf der Erde entstand, gab es vor allem eines: Chaos.
21.02.2021
Anthropologie | Neurobiologie
Kommunikationsfähigkeit von Menschen im REM-Schlaf
Mit schlafenden Versuchspersonen lassen sich komplexe Nachrichten austauschen. Das haben Wissenschaftler jetzt in Studien gezeigt.
21.02.2021
Paläontologie | Insektenkunde
Fossile Larven - Zeitzeugen in Bernstein
Eine ungewöhnliche Schmetterlingslarve und eine große Vielfalt an Fliegenlarven. LMU-Zoologen haben in Bernstein fossile Bewohner Jahrmillionen alter Wälder entdeckt.
21.02.2021
Ethologie | Ökologie
Wölfe in der Mongolei fressen lieber Wild- als Weidetiere
Wenn das Angebot vorhanden ist, ernähren sich Wölfe in der Mongolei lieber von Wildtieren als von Weidevieh.
21.02.2021
Meeresbiologie
Neuer Wohnort im Plastikmüll: Biodiversität in der Tiefsee
Ein internationales Forscherteam findet einen neuen Hotspot der Biodiversität – und zwar ausgerechnet im Plastikmüll, der sich seit Jahrzehnten in den Tiefseegräben der Erde ansammelt.
19.02.2021
Meeresbiologie | Land-, Forst- und Viehwirtschaft
Durch Aquakultur gelangt vom Menschen produzierter Stickstoff in die Nahrungskette
Ausgedehnte Aquakulturflächen entlang der Küsten sind in Südostasien sehr verbreitet.
19.02.2021
Anthropologie | Paläontologie
Das Aussterben der größten Tiere Nordamerikas wurde wahrscheinlich vom Klimawandel verursacht
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Überjagung durch den Menschen nicht für das Verschwinden von Mammuts, Riesenfaultieren und anderen nordamerikanischen Großtieren verantwortlich war.
18.02.2021
Anthropologie | Virologie
Neandertaler-Gene und Covid-19 Verläufe
Letztes Jahr entdeckten Forscher, dass wir den wichtigsten genetischen Risikofaktor für einen schweren Verlauf der Krankheit Covid-19 vom Neandertaler geerbt haben.