Un espermatozoide es una célula haploide que constituye el gameto masculino. Es una de las células más diferenciadas, y su función es la formación de un cigoto totipotente al fusionarse su núcleo con el del gameto femenino, fenómeno que dará lugar, posteriormente, al embrión y al feto. En la fecundación humana, los espermatozoides dan el sexo a la nueva célula diploide, pues pueden llevar cromosoma sexual X o Y, mientras que el óvulo lleva sólo el cromosoma X. Fueron identificados por primera vez en 1677 por Anton van Leeuwenhoek, inventor de los primeros microscopios potentes.
Los espermatozoides en el ser humano son de forma piriforme, sólo sobreviven en un medio ambiente cálido, aunque entre 1 y 3 ºC por debajo de la temperatura corporal, y son las únicas células en poseer flagelo; esto le ayuda a ser una célula con alta movilidad, capaz de nadar libremente. Se componen principalmente de dos partes: una cabeza y su flagelo, pero dentro de ellas podemos distinguir varias estructuras, las cuales, en orden cefálico-caudal (de la cabeza a la cola, es decir, de arriba a abajo), son: acrosoma, núcleo, membrana, cuello, pieza media, cola y pieza terminal. Viven de media 24 horas, aunque es posible que lleguen a fecundar el óvulo después de tres días.
Cabeza: acrosoma, membrana y núcleo
La cabeza contiene dos partes principales: el acrosoma, que cubre los dos tercios anteriores de la cabeza; y el núcleo, que contiene la carga genética del espermatozoide (23 cromosomas, en el pronúcleo, que, unidos a los 23 del óvulo dan lugar a la célula madre, al sumarse el total de 46 cromosomas, agrupados en pares). En los seres humanos la medida de la cabeza del espermatozoide es de 5 µm (micrómetros) de longitud. Tanto el pronúcleo como el acrosoma están envueltos en medio de una pequeña cantidad de citoplasma y revestidos por una membrana plasmática que une la cabeza al cuerpo del espermatozoide.El acrosoma es una capa formada por enzimas como la hialuronidasa y la acrosina, que favorecerán la rotura de la célula de granulosa para la penetración, debilitando mediante la degradación de las paredes del óvulo, concretamente, la zona pelúcida que rodea al ovocito. Esto facilita la fusión de la parte de la membrana del espermatozoide que contacta con la membrana del ovocito, de tal modo que se abre un canal al interior del óvulo.
El núcleo, después de que el acrosoma se abra paso por las barreras del óvulo, es la única parte que entra a su citoplasma, dejando atrás la membrana ya vacía, para luego fusionarse con el núcleo del óvulo, completarse como célula diploide y empezar la división celular (mitosis). Por lo tanto, como las mitocondrias y todo lo demás del gameto masculino no se unen al cigoto, todas las mitocondrias de la nueva célula provienen de la parte materna.
[editar] Flagelo: cuello, pieza media, cola, pieza terminal
El cuello es muy corto, por lo que no es visible mediante el microscopio óptico. Es ligeramente más grueso que las demás partes del flagelo y contiene residuos citoplasmáticos de la espermátida. Tras estos elementos contiene un centriolo, el distal, que origina la pieza media, y el otro, el proximal, desaparece luego de haber dado origen al flagelo. Contiene una placa basal de material denso que lo separa de la cabeza y es donde se anclan 9 columnas proteicas, que son centríolos modificados, continuándose por toda la cola. De uno de ellos (el distal) se origina la pieza media.- La pieza media (de unos 4 o 5 μm de longitud) posee una gran cantidad de mitocondrias concentradas en una vaina helicoidal, que proveen de energía al espermatozoide, produciendo ATP. El espermatozoide necesita esta energía para realizar su recorrido por el cérvix, el útero y las trompas de falopio femeninas hasta llegar al ovocito para fecundarlo.
- La cola(de 35 μm) le proporciona movilidad (zona flagélica funcional recubierta sólo de membrana).
Durante toda la vida sexual activa del hombre, en los túbulos seminíferos de los testículos se produce la espermatogénesis o formación de espermatozoides. Este proceso empieza aproximadamente a los 12 años y se extiende durante toda la vida.
Fases de la espermatogenesis:
Multiplicación: en los testículos están las células germinales, que cuando llega la pubertad, se empiezan a dividir por mitosis y dan lugar a las espermatogonias.
- Crecimiento: las espermatogonias crecen y dan lugar a espermatocitos de primer orden.
- Maduración: los espermatocitos de primer orden sufren la primera división meiótica y producen dos espermatocitos de segundo orden. Estos sufren la segunda meiosis y producen cuatro espermátidas, que poseen 23 cromosomas con una sola cromátida.
La producción de espermatozoides está regulada por las hormonas gonadotrofinas secretadas por la hipófisis -glándula situada en el cerebro-. Existen tres capas de células que proliferan continuamente, denominadas espermatogonias.
Cuando estas crecen y se vuelven más voluminosas, se convierten en espermatocitos primarios, los que se dividen en dos células llamadas espermatocitos secundarios. Todos tienen 23 pares de cromosomas, al igual que los anteriores.
En esta etapa ocurre la meiosis celular, por la que el núcleo del espermatocito secundario se divide dos veces, formándose cuatro gametos, cada uno con la mitad de los cromosomas (23) que tienen el resto de las células del cuerpo (46). Cada una de estas nuevas células, llamadas espermatide, comienzan a alargarse, convirtiéndose en espermatozoides al perder gran parte de su citoplasma.
Diariamente se almacenan en el epidídimo unos 500 millones de espermatozoides maduros provenientes de ambos testículos, los que son fértiles durante algunas semanas.
Este proceso de maduración tarda 72 días y está controlado por una compleja interacción de hormonas. Es posible gracias al escroto, que funciona como termostato, manteniendo a los espermatozoides a la temperatura correcta. Cuando hace calor, su músculo se relaja, para mantener los testículos alejados del cuerpo. Con el frío se contrae, para atraerlos hacia el calor.
