Quá trình tạo noãn và tạo tinh trùng

Tạo noãn (oogenesis) và tạo tinh trùng (spermatogenesis) là hai dạng của quá trình tạo giao tử (gametogenesis), là các quá trình mà trong đó các tế bào mầm lưỡng bội trải qua quá trình giảm phân và trưởng thành để tạo ra các giao tử đơn bội cái và đực. Chúng khác biệt đáng kể về thời gian, số lượng sản phẩm và tổ chức tế bào, nhưng cả hai đều làm giảm một nửa số lượng nhiễm sắc thể và chuẩn bị giao tử tham gia vào quá trình thụ tinh.

Definition

Tạo noãn là quá trình các noãn nguyên bào phát triển thành noãn bào trưởng thành thông qua giảm phân, và tạo tinh trùng là quá trình các tinh nguyên bào phát triển thành tinh trùng thông qua giảm phân và quá trình tạo tinh tử (spermiogenesis); cùng với nhau, chúng tạo thành quá trình tạo giao tử, tức là sản xuất các giao tử đơn bội.

Scope

Chủ đề này bao gồm các sự kiện tế bào của quá trình giảm phân trong dòng tế bào mầm, sự trưởng thành của noãn bào và tinh trùng, cũng như những khác biệt chính giữa quá trình tạo giao tử cái và đực. Đây là tài liệu giáo dục tham khảo về giải phẫu học phát triển và không cung cấp hướng dẫn đánh giá hoặc điều trị vô sinh.

Core questions

• Giảm phân làm giảm bộ gen của tế bào mầm xuống trạng thái đơn bội và tạo ra sự biến đổi di truyền như thế nào?
• Quá trình tạo noãn và tạo tinh trùng khác nhau như thế nào về thời gian, số lượng tế bào và tổ chức tế bào chất?
• Noãn bào và tinh trùng thu nhận các đặc điểm cần thiết cho quá trình thụ tinh như thế nào?

Key concepts

• Giảm phân I và giảm phân II
• Tế bào mầm nguyên thủy
• Noãn nguyên bào, noãn bào sơ cấp và thứ cấp
• Tinh nguyên bào, tinh bào và tinh tử
• Quá trình tạo tinh tử
• Sự ngừng giảm phân ở noãn bào
• Giao tử đơn bội và tái tổ hợp di truyền

Mechanisms

Cả hai loại giao tử đều có nguồn gốc từ các tế bào mầm nguyên thủy cư trú tại tuyến sinh dục. Trong quá trình giảm phân, một vòng sao chép DNA được theo sau bởi hai lần phân chia, với sự bắt cặp và tái tổ hợp của các nhiễm sắc thể tương đồng trong giảm phân I, tạo ra các tế bào đơn bội với các nhiễm sắc thể đã tái tổ hợp. Trong quá trình tạo noãn, tế bào mầm cái đi vào giảm phân trước khi sinh và dừng lại ở kỳ đầu của giảm phân I; giảm phân tiếp tục trở lại vào khoảng thời gian rụng trứng và chỉ hoàn thành khi thụ tinh, với các phân chia không đối xứng giúp bảo tồn tế bào chất trong trứng và đẩy các thể cực ra ngoài. Trong quá trình tạo tinh trùng, bắt đầu từ tuổi dậy thì và tiếp tục sau đó, các tinh nguyên bào trải qua quá trình đổi mới nguyên phân liên tục và sau đó là giảm phân để tạo ra bốn tinh tử từ mỗi tinh bào; quá trình tạo tinh tử sau đó tái cấu trúc tinh tử thành một tinh trùng di động với nhân cô đặc, thể cực đầu (acrosome) và roi (flagellum). Sự phân ly nhiễm sắc thể trong giảm phân một cách chính xác là rất cần thiết, và các sai sót có thể góp phần gây ra lệch bội (aneuploidy).

Clinical relevance

Quá trình tạo giao tử là nền tảng của khả năng sinh sản và chất lượng di truyền của giao tử, và các sai sót trong giảm phân là một nguyên nhân được công nhận gây ra lệch bội nhiễm sắc thể. Chủ đề này cung cấp kiến thức nền tảng tham khảo liên quan đến việc hiểu về vô sinh và sinh học sinh sản, và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Giải phẫu mô tả và các giai đoạn của quá trình tạo noãn và tạo tinh trùng được củng cố trong các sách giáo khoa phôi học tiêu chuẩn, trong khi di truyền học và sự điều hòa của quá trình giảm phân ở động vật có vú được tóm tắt trong các bài đánh giá đã được bình duyệt và chứng minh trong các nghiên cứu tế bào mầm thực nghiệm.

History

Mô tả tế bào học về quá trình tạo giao tử và giảm phân đã được thiết lập thông qua mô học và di truyền học tế bào vào thế kỷ XIX và XX. Các công trình phân tử và di truyền gần đây đã làm rõ sự điều hòa của quá trình giảm phân và sự biệt hóa tế bào mầm, bao gồm việc tạo ra các giao tử chức năng in vitro từ các tế bào giống tế bào mầm trong các sinh vật mô hình.

Seminal works

• handel-schimenti-2010
• hayashi-2012

Frequently asked questions

Quá trình tạo noãn và tạo tinh trùng khác nhau như thế nào về số lượng sản phẩm?

Một tinh bào sơ cấp tạo ra bốn tinh trùng chức năng, trong khi một noãn bào sơ cấp tạo ra một trứng duy nhất cộng với các thể cực, bởi vì quá trình tạo noãn phân chia không đối xứng để bảo tồn tế bào chất trong giao tử.

Giảm phân xảy ra khi nào ở mỗi giới tính?

Ở nữ giới, giảm phân bắt đầu trước khi sinh và ngừng lại, chỉ hoàn thành khi rụng trứng và thụ tinh; ở nam giới, giảm phân bắt đầu ở tuổi dậy thì và tiếp tục như một quá trình đổi mới sau đó.