شارح الدرس: إنتاج الحيوانات المنوية الأحياء • الصف الثالث الثانوي

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نَصِف تركيب مقطع عرضي في الخصية، وفي الأُنَيْبِيبة المنوية، وعملية إنتاج الحيوانات المنوية.

هل تعلم أن عملية إنتاج الحيوانات المنوية تتطلب درجة حرارة ثابتة حوالي أقل من درجة حرارة الجسم؟ وبحسب ما يرى العلماء، فهذا ما يفسر سبب وجود الخصيتين داخل كيس الصفن، وهو كيس يحتوي على الخصيتين وتحدُث فيه عملية إنتاج الحيوانات المنوية، ويوجد خارج جسم الإنسان. كما تفيد درجات الحرارة الأكثر برودة أيضًا في منع حدوث الطفرات في الحيوانات المنوية.

بوجه عام، لدى ذكر الإنسان خصيتان. والخصيتان هما موقع إنتاج الحيوانات المنوية، والعملية التي تنتُج فيها الحيوانات المنوية تعرف عادةً بعملية تكوين الحيوانات المنوية. الحيوانات المنوية (النُطَف) ه جاميتات الذكور، وتتمثَّل مهمتها في إخصاب بويضات الأنثى أثناء عملية التكاثر الجنسي.

الخصيتان مسئولتان أيضًا عن إنتاج معظم الهرمونات الجنسية للذكور، مثل التستوستيرون. تساعد هذه الهرمونات، التي تسمى أحيانًا الأندروجينات، في نمو الأعضاء الجنسية الذكرية، وظهور الصفات الجنسية الثانوية، مثل خشونة الصوت ونمو شعر الوجه عند البلوغ.

دعونا نلقِ نظرة على التركيب العام للخصية في الشكل 1، قبل تدقيق النظر في التراكيب المجهرية المتضمنة في تكوين الحيوانات المنوية.

تحدُث عملية تكوين الحيوانات المنوية في الأُنَيْبِيبات المنوية، وهي تراكيب تمثِّل الجزء الأكبر من الخصية التي نراها في الشكل 1.

تشبه كلُّ أُنَيْبِيبة منوية الأنبوبَ وتحتوي على قناة ومركز يسمى التجويف. يستخدم التجويف لنقل الحيوانات المنوية الناضجة إلى البربخ. إن البربخ، الموضَّح موقعه أيضًا في الشكل 1، مسئول عن تخزين الخلايا المنوية لحين الحاجة إليها. عند حدوث ذلك، تتحرك الحيوانات المنوية من البربخ إلى الوعاء الناقل. بعد ذلك، ينقل الوعاء الناقل الحيوانات المنوية إلى قناة مجرى البول، وفي نهايتها تُقذف الحيوانات المنوية خارج جسم الذكر. عادةً ما تُقذف الحيوانات المنوية إلى المهبل الأنثوي، حيث يمكنها السباحة في اتجاه البويضة لإخصابها.

توضِّح الصورة المجهرية في الشكل 2 مقطعًا عرضيًّا مكبرًا من خصية، وتظهر أُنَيْبِيبة منوية في المركز. يمكنك أن ترى حافات أربع أُنَيْبِيبات منوية أخرى حول محيط الصورة المجهرية. فالمقطع العرضي هو طريقة لعرض جزء من عينة أو جزء من الجسم. المقطع العرضي هو الصورة التي تحصل عليها بعد قطع شريحة من شيءٍ ما بزاوية قائمة على محوره الرأسي.

يمكنك أن ترى التجويف في صورة مساحة باللون الأبيض في مركز الأُنَيْبِيبة المنوية في الصورة المجهرية. ويمكنك أن ترى أيضًا أن هناك عددًا من الخلايا المختلفة المكوِّنة للنسيج الطلائي (البطانة) للأُنَيْبِيبة المنوية. سنناقش هذه الخلايا بمزيد من التفصيل لاحقًا. الخلايا ذات اللون الأزرق المائل إلى الأرجواني الغامق تنتمي إلى النسيج الطلائي للأُنَيْبِيبة المنوية.

الخلايا التي تُفرز التستوستيرون هي مثال على الخلايا البَيْنِيَّة التي توجد في الخصيتين، ويُطلق عليها أحيانًا خلايا ليديج. يمكنك رؤيتها أعلى الصورة المجهرية، وهي ملوَّنة بالوردي المائل إلى الأرجواني الفاتح، حيث تحيط بالأُنَيْبِيبة المنوية.

هيا نلقِ نظرة على المقطع العرضي من الأُنَيْبِيبات المنوية بمزيد من التفصيل، وهو ما يمكنك ملاحظته في الشكل 3.

بالإضافة إلى الخلايا البَيْنِيَّة التي يمكن ملاحظتها في الشكل 2، يوضِّح الشكل 3 مزيدًا من التفاصيل عن الخلايا المكوِّنة للنسيج الطلائي للأُنَيْبِيبات المنوية.

أحد أنواع الخلايا التي تحتوي عليها الأُنَيْبِيبات المنوية هو خلية سرتولي. تُفرز خلايا سرتولي سائلًا وظيفته تغذية ودعم الحيوانات المنوية أثناء نموِّها، وإمداد الحيوانات المنوية الناضجة بالسائل الذي يمكنها السباحة فيه. قد تلعب أيضًا خلايا سرتولي دورًا في الجهاز المناعي لمساعدة الحيوانات المنوية على البقاء لفترة أطول.

مثال ١: تحديد الخلية التي تُفرز التستوستيرون في الأُنَيْبِيبات المنوية في الخصيتين

يوضِّح الشكل رسمًا لمقطع عرضي للأُنَيْبِيبات المنوية في الخصيتين.

حدد الخلية التي تُفرز التستوستيرون.

الحل

الأُنَيْبِيبات المنوية تشكِّل الجزء الأكبر من خصيتَي ذكر الإنسان، وهي موقع إنتاج الحيوانات المنوية. هذه العملية تعرف أيضًا بتكوين الحيوانات المنوية، وتؤدي إلى تحويل الخلايا الجرثومية الأمية الثنائية الصيغة الصبغية إلى حيوانات منوية ناضجة أحادية الصيغة الصبغية. تحتوي الأُنَيْبِيبات المنوية أيضًا على خلايا سرتولي التي تُفرز سوائل لتغذية الحيوانات المنوية ودعم نموها.

يمكن أن توجد الخلايا البَيْنِيَّة في مناطق مختلفة من الجسم. على سبيل المثال، توجد بعض الخلايا البَيْنِيَّة بين الأُنَيْبِيبات المنوية في الخصيتين. وتعد خلايا ليديج مثالًا محددًا على هذه الخلايا البَيْنِيَّة في الخصيتين. خلايا ليديج هي المسئولة عن إنتاج هرمونات التستوستيرون وإفرازها. يلعب التستوستيرون دورًا مهمًّا في إكمال الانقسام الميوزي أثناء تكوين الحيوانات المنوية، وفي العمليات المختلفة الأخرى التي تساعده، مثل إفراز السائل من خلايا سرتولي.

وبالنظر إلى الشكل، يمكننا أن نلاحظ أن التركيب الكبير الموجود في المركز عبارة عن أُنَيْبِيبة منوية تتكون من العديد من الخلايا في مراحل النمو المختلفة، وبينها خلايا سرتولي. لا تقع الخلايا البَيْنِيَّة داخل الأُنَيْبِيبات المنوية نفسها، لذا لا بد أن تكون هي مجموعات الخلايا الدائرية الموجودة بين الأُنَيْبِيبة المنوية المركزية والأُنَيْبِيبات المجاورة.

ومن ثم، فإن الخلية التي تُفرز التستوستيرون هي خلية بَيْنِيَّة والتي يشار إليها بالرمز (هـ).

الأُنَيْبِيبات المنوية توضِّح عملية إنتاج الحيوانات المنوية. إذا فحصتَ مقطع عرضي لأُنَيْبِيبة تحت المجهر، فستتمكن من رؤية الخلايا في كل مرحلة من المراحل المختلفة لتكوين الحيوانات المنوية. توجد الخلايا الناتجة في المرحلة الأولى من تكوين الحيوانات المنوية في المنطقة الخارجية من الأُنَيْبِيبة المنوية، وتستمر المراحل كلما تحركت إلى الداخل نحو تجويف الأُنَيْبِيبة.

تكوين الحيوانات المنوية بوجه عام يحوِّل الخلايا الجرثومية الأمية الثنائية الصيغة الصبغية إلى حيوانات منوية ناضجة أحادية الصيغة الصبغية.

يمكنك أن تلاحظ من الشكل 3 أن الخلايا الخارجية، الموجودة في النسيج الطلائي للأُنَيْبِيبة المنوية، أي أمهات المني، ثنائيةُ الصيغة الصبغية، مثل معظم خلايا الجسم الأخرى. أما الخلايا الأقرب للتجويف، أي الطلائع المنوية والحيوانات المنوية الناضجة، فهي أحادية الصيغة الصبغية. وهذا لأن تكوين الحيوانات المنوية يتضمن عملية الانقسام الميوزي، وهو نوع من الانقسام الخلوي الذي يقسم المادة الوراثية للخلايا إلى النصف.

تعني كلمة «ثنائي الصيغة الصبغية» أن الخلايا تحتوي على مجموعة كاملة من الكروموسومات في نواتها، ويشار إليها عادة بالرمز «2n». في الإنسان، يكون للخلايا الثنائية الصيغة الصبغية 23 زوجًا من الكروموسومات في نواتها، ليصبح المجموع 46 كروموسومًا. بينما تعني كلمة «أحادية الصيغة الصبغية» أن الخلايا تحتوي على نصف المجموعة الكاملة من الكروموسومات (23 إجمالًا) في نواتها. كلٌّ من الجاميتات والحيوانات المنوية والبويضات أحاديةُ الصيغة الصبغية ويشار إليها عادة بالرمز «n».

تُطلَق الحيوانات المنوية الناضجة من خلايا سرتولي إلى تجويف الأُنَيْبِيبة المنوية في عملية تعرف بالتنطُّف (تحرُّر الحيوانات المنوية من خلايا سرتولي). وبمجرد وصولها إلى التجويف، يمكن نقل الحيوانات المنوية إلى البربخ لتخزينها.

مثال ٢: التعرف على الخلايا الأحادية الصيغة الصبغية في الأُنَيْبِيبات المنوية للخصيتين

يوضِّح الشكل التالي رسمًا لمقطع عرضي للأُنَيْبِيبات في الخصيتين.

حدد الخلايا الأحادية الصيغة الصبغية.

1. (أ)، (ج)
2. (ب)، (ج)
3. (ب)، (ج)، (د)
4. (ج) فقط
5. (ج)، (هـ)

الحل

معظم الخلايا في جسم الإنسان ثنائية الصيغة الصبغية. وتكون الخلية البشرية ثنائية الصيغة الصبغية إذا كانت تحتوي على مجموعة كاملة مكوَّنة من 23 زوجًا من الكروموسومات أو إجمالي 46 كروموسومًا داخل نواتها.

والجاميتات، والتي تعرف أيضًا بالخلايا الجنسية أو الخلايا التناسلية، أحادية الصيغة الصبغية. وتعني كلمة «أحادية الصيغة الصبغية» أن هذه الجاميتات (البويضات والحيوانات المنوية) تحتوي على نصف عدد الكروموسومات الموجود في خلية الجسم العادية الثنائية الصيغة الصبغية. هذا لأنه عند حدوث الإخصاب، تندمج البويضة والحيوان المنوي معًا. وتكوِّن عملية الإخصاب زيجوت ثنائي الصيغة الصبغية يحتوي على مجموعة كاملة من 46 كروموسومًا: 23 من الأب البيولوجي، و23 من الأم البيولوجية.

تكوين الحيوانات المنوية هي عملية إنتاج الحيوانات المنوية، والتي تكوِّن جاميتات ذكرية أحادية الصيغة الصبغية. تكون الخلايا الجرثومية الأمية التي تدخل في عملية تكوين الحيوانات المنوية، ثنائية الصيغة الصبغية، وتنقسم في البداية من خلال الانقسام الميتوزي لإنتاج أمهات المني، التي تكون ثنائية الصيغة الصبغية أيضًا. مراحل تكوين الحيوانات المنوية موضَّحة في الأُنَيْبِيبة المنوية، التي تحتوي على المزيد من أمهات المني غير الناضحة في منطقتها الخارجية.

ثم تنقسم أمهات المني لتكوين عدد كبير من الطلائع المنوية الأحادية الصيغة الصبغية التي تتحول إلى حيوانات منوية ناضجة أحادية الصيغة الصبغية. كلا هذين النوعين من الخلايا أحاديُّ الصيغة الصبغية؛ حيث يقسم الانقسام الميوزي عدد الكروموسومات في الخلايا التي تُنتجها إلى النصف. للحيوانات المنوية ذيل، وتنطلق إلى تجويف الأُنَيْبِيبة المنوية حيث تنتقل إلى البربخ لتخزينها.

هيا نلقِ نظرة على الشكل حتى يمكننا من خلاله التعرف على الخلايا الأحادية الصيغة الصبغية.

معظم الخلايا الموجودة في الصورة ثنائيةُ الصيغة الصبغية، لأن معظم الخلايا داخل الجسم البشري تحتوي على مجموعة من 46 كروموسومًا. نعلم أن الخلايا الأحادية الصيغة الصبغية هي فقط تلك التي توجد بالقرب من تجويف الأُنَيْبِيبة المنوية، لأن هذه الخلايا تكون قد اقتربت من نهاية عملية تكوين الحيوانات المنوية وخضعت للانقسام الميوزي.

يشار للطلائع المنوية الأحادية الصيغة الصبغية بالرمز (ب)، والحيوانات المنوية الناضجة التي أطلقت إلى تجويف الأُنَيْبِيبة المنوية يشار إليها بالرمز (ج).

وبناءً عليه، فإن الخلايا الأحادية الصيغة الصبغية الموجودة في الأُنَيْبِيبة المنوية هي الطلائع المنوية والحيوانات المنوية الناضجة المشار إليها بالرمزين (ب)، (ج) على الترتيب.

تظل عملية تكوين الحيوانات المنوية مستمرة بعد ما يصل الذكر إلى مرحلة النضج الجنسي عند بداية البلوغ. وتحدُث هذه العملية بعد ذلك باستمرار خلال حياته. يتسبب البلوغ في حدوث العديد من التغيرات في جسم الذكر نتيجة لتأثير الهرمونات. دعونا نطَّلع على بعض الهرمونات التي تساعد في تحفيز الخلايا المتضمَّنة في عملية تكوين الحيوانات المنوية، وتنظيم العملية كلها. يمكنك أن ترى تأثير هذه الهرمونات موضَّحًا في الشكل 4 فيما يلي.

عند البلوغ، يُفرَز الهرمون المنشِّط للجسم الأصفر (LH) من الفص الأمامي من الغدة النخامية في الدماغ. يرتبط هذا الهرمون بالمستقبِلات في الخلايا البَيْنِيَّة للخصيتين (خلايا ليديج)، وهو ما يحفِّزها على البدء في إنتاج التستوستيرون وإفرازه. يعد كلٌّ من التستوستيرون والهرمون المنشِّط للجسم الأصفر (LH) هرمونات أساسية في عملية تكوين الحيوانات المنوية؛ لأنه في حالة عدم وجود أيٍّ منهما، تتوقف عملية تكوين الحيوانات المنوية.

يُفرَز الهرمون المنشِّط للحويصلة (FSH) من الفص الأمامي للغدة النخامية، ويلعب دورًا في تكوين الجاميتات الذكرية والأنثوية. يوجد لدى خلايا سرتولي في الجهاز التناسلي الذكري، مستقبِلات للهرمون المنشِّط للحويصلة (FSH). يحفِّز الهرمونُ المنشِّطُ للحويصلة (FSH) عمليةَ تكوين الحيوانات المنوية ويساعد على إنتاج البروتينات الرابطة للأندروجين، التي تعمل كمستقبِلات للتستوستيرون على سطح خلايا سرتولي. وهذا مهم أيضًا؛ إذ يمكن أن يرتبط التستوستيرون بهذه المستقبِلات ويؤثِّر على هذه الخلايا، وهو ما يساعد أيضًا في الحفاظ على تركيز مرتفع للتستوستيرون في الخصيتين. ينظِّم كلٌّ من التستوستيرون والهرمون المنشِّط للحويصلة (FSH) تكوين الحيوانات المنوية من خلال تأثيرهما على خلايا سرتولي عن طريق مساعدة الخلايا على النضوج وأداء وظيفتها بكفاءة.

على سبيل المثال، يحفِّز التستوستيرون والهرمون المنشِّط للحويصلة (FSH) إفراز السوائل المليئة بالمغذيات، وإنتاج الجزيئات المنظمة من خلايا سرتولي لتساعد في عملية تكوين الحيوانات المنوية. كما يساعد التستوستيرون خلايا سرتولي على دعم نمو الحيوانات المنوية النامية المجاورة لها حتى تنضج بدرجة كافية وتنفصل عن النسيج الطلائي للأُنَيْبِيبة المنوية. ووُجد أن نقص هرمون التستوستيرون يؤدي إلى انفصال الحيوانات المنوية وهي غير ناضجة أو عدم انفصالها مطلقًا. قد يكون التستوستيرون أيضًا مسئولًا عن إكمال عملية الانقسام الميوزي، من ضمن وظائفه الأخرى في تكوين الحيوانات المنوية.

تلخيصًا لما سبق، يحفِّز الهرمون المنشِّط للجسم الأصفر (LH) إنتاج التستوستيرون في الخلايا البَيْنِيَّة (خلايا ليديج). بينما يحفِّز الهرمون المنشِّط للحويصلة (FSH) إنتاج مستقبِلات التستوستيرون (البروتينات الرابطة للأندروجين) من قِبل خلايا سرتولي. وهذا يسمح للتستوستيرون بأن يرتبط بمستقبِلات خلية سرتولي وينشِّط التأثيرات مثل إفراز السوائل من خلايا سرتولي، بالإضافة إلى الانقسام الميوزي في تكوين الحيوانات المنوية.

دعونا الآن نلقِ نظرة على مراحل تكوين الحيوانات المنوية والخلايا المختلفة التي تُنتجها.

توجد أربع مراحل أساسية لتكوين الحيوانات المنوية: (1) التضاعف، (2) النمو، (3) النضج، (4) التشكُّل النهائي. يمكنك أن ترى هذه المراحل الأربع موضَّحة في الشكل 5.

أولًا، دعونا ننظر إلى مرحلة التضاعف.

عندما يكون الذكر جنينًا، فإن النسيج الطلائي لأُنَيْبِيباته المنوية يتكون في الغالب من خلايا جرثومية أمية. وتخضع هذه الخلايا الجرثومية الأمية (2n) للانقسام الميتوزي والتكاثر لتُنتج عددًا كبيرًا من أمهات المني الأولية، التي تتحول إلى أمهات المني (2n) بعد الولادة. هذه المرحلة تسمى مرحلة التضاعف. يمكنك أن ترى أمهات المني في الطبقة الخارجية من النسيج الطلائي للأُنَيْبِيبات المنوية في الشكل 5؛ لأنها أول ما يبدأ في النمو.

دعونا ننظر بعد ذلك إلى مرحلة النمو.

المرحلة الثانية من تكوين الحيوانات المنوية تسمى أحيانًا مرحلة النمو. خلال هذه المرحلة، تنقسم بعض أنواع أمهات المني من خلال الانقسام الميتوزي، وتتمايز إلى خلايا منوية أولية (2n). توجد هذه الخلايا على مسافة قريبة نسبيًّا من تجويف الأُنَيْبِيبة المنوية، الأمر الذي يُفقدها التلامس مع الغشاء السفلي للأُنَيْبِيبات المنوية كما هو موضَّح في الشكل 5.

المرحلة الثالثة من تكوين الحيوانات المنوية هي مرحلة النضج.

عند البلوغ، تزيد مستويات التستوستيرون. وهو ما يحفِّز الخلايا المنوية الأولية للانقسام الميوزي أثناء مرحلة النضج. لعلك تتذكر أن الانقسام الميوزي يتكون من مرحلتين: الانقسام الميوزي الأول والانقسام الميوزي الثاني. في الانقسام الميوزي الأول، تصبح الخلايا المنوية الأولية خلايا منوية ثانوية أحادية الصيغة الصبغية (n). الخلايا المنوية الثانوية هي خلايا أحادية الصيغة الصبغية، إذن يوجد في هذه الخلايا نصف عدد كروموسومات الخلايا المنوية الأولية. في الانقسام الميوزي الثاني، تنقسم الخلايا المنوية الثانوية مرة أخرى لتكوين الطلائع المنوية الأحادية الصيغة الصبغية (n).

المرحلة الأخيرة من تكوين الحيوانات المنوية هي مرحلة التشكُّل النهائي.

أثناء مرحلة التشكُّل النهائي، يصبح للطلائع المنوية الدائرية (n) ذيولٌ وخواص أخرى لتصبح حيوانات منوية ناضجة (n) قادرة على إخصاب البويضات الأنثوية. أحد هذه الخواص هي إنتاج إنزيمات، مثل إنزيم الهيالورونيديز، في رءوس الحيوانات المنوية، وهو ما يساعدها في النهاية على اختراق البويضة. بعد ذلك، تُطلَق هذه الحيوانات المنوية إلى داخل تجويف الأُنَيْبِيبات المنوية ثم تنتقل إلى البربخ ليكتمل نموها النهائي ويتم تخزينها.

تلخيصًا لما سبق، تتكون عملية تكوين الحيوانات المنوية من مرحلة التضاعف، التي تنقسم خلالها الخلايا الجرثومية الأمية (2n) عدة مرات عن طريق الانقسام الميتوزي لتكوين العديد من أمهات المني الأولية، التي تتحول بعد ذلك إلى أمهات المني (2n) بعد الولادة. ثم يلي ذلك مرحلة النمو، التي تنقسم فيها أمهات المني عن طريق الانقسام الميتوزي، وتتمايز لتتحول إلى الخلايا المنوية الأولية. وخلال مرحلة النضج، تخضع الخلايا المنوية الأولية للانقسام الميوزي الأول، والذي يقسم عدد كروموسوماتها إلى النصف لتكوين خلايا منوية ثانوية. وبعد ذلك، تخضع هذه الخلايا للانقسام الميوزي الثاني لتكوين الطلائع المنوية. ثم تخضع الطلائع المنوية للتشكُّل النهائي وتتحول إلى حيوانات منوية ناضجة.

لنلخص بعض النقاط الأساسية التي تناولناها في هذا الشارح.