Gametogenese

Die Gametogenese ist die Entwicklung von Gameten aus Urkeimzellen. Dieser Vorgang unterscheidet sich bei den Geschlechtern. Bei Männern entsteht bei der Spermatogenese Spermatozoen (Spermien). Bei Frauen führt die Oogenese zur Entstehung einer Eizelle. Der Prozess beginnt mit der Migration der Urkeimzellen vom Dottersack zur Gonadenleiste. Die Oogenese beginnt während der Embryonal- und Fetalperiode, während die Spermatogenese in der Pubertät Pubertät Pubertät beginnt. Die Phasen der Gametogenese sind jedoch ähnlich, wobei die Keimzellen Mitose, Meiose Meiose Meiose I, Meiose Meiose Meiose II und Reifung durchlaufen. Dieser Prozess führt zur Bildung von haploiden Gameten mit 23 Chromosomen.

Aktualisiert: 26.06.2023

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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Überblick

Auswanderung der Keimzellen

  • Urkeimzellen stammen aus dem Entoderm des Dottersacks.
  • Wanderung entlang des Hinterdarms → Erreichen der Gonadenleiste → Zellen werden jetzt Gametogonien genannt.
  • Verbindung mit der primitiven Genitalleiste

Gametogenese

  • Gametogonie und Gametogenese unterscheiden sich zwischen den Geschlechtern:
    • Frauen: Oogonium → Oogenese
    • Männer: Spermatogonium → Spermatogenese
  • Zellen durchlaufen im Allgemeinen die gleichen Phasen:
  • Beim Durchlaufen dieser Phasen erfolgt folgende Entwicklung:
Gametogenese bei Männern und Frauen

Gametogenese bei Männern und Frauen:
Diploide Gametogonien durchlaufen die Mitose. Einige Tochterzellen bleiben als Gametogonien erhalten, während andere sich zu primären Gametozyten differenzieren. Von dort wird die Meiose I durchlaufen, die zur Entstehung haploider sekundärer Gametozyten führt. In der Meiose II entwickeln sich Gametiden mit einem repräsentativen DNA-Strang von jedem Chromosom. Gametiden durchlaufen einen separaten Prozess zur Differenzierung/Reifung, damit reife Gameten entstehen.

Bild von Lecturio.

Oogenese

Oogenese ist der Prozess der Eizellenproduktion aus Urkeimzellen.

Hinweis: Diese Animation hat keinen Ton.

Bildung von Eizellen

  • Phasen der Oogenese:
  • Hinweis: Anders als bei der Spermatogenese ist die Zellteilung bei der Oogenese ungleichmäßig, was zur Bildung einer einzigen Eizelle und Polkörperchen führt.
  • Zeitraum:
    • Initiiert in der Embryonal- und Fetalperiode
    • Stopp in der Prophase der Meiose Meiose Meiose I
    • Fortsetzung während der Pubertät Pubertät Pubertät
    • 2. Pause in der Metaphase der Meiose Meiose Meiose II
    • Erneute Fortsetzung nach der Befruchtung
    • Monatlicher Prozess bis zur Menopause Menopause Menopause

Follikelentwicklung

Die Follikulogenese ist ein komplexer Prozess, bei dem ein Ovarialfollikel, der eine Eizelle enthält, in mehreren Stadien reift.

  • Primordialer Follikel:
    • Entwickelt sich in den Eierstöcken während der fetalen Periode
    • Umgebung der Oogonien von somatischen Epithelzellen aus der Genitalleiste
  • Primärfollikel:
    • Enthält eine primäre Oozyte
    • Entstehung einer Glykoproteinschicht (Zona pellucida)
    • Follikelzellen proliferieren zur Granulosazellschicht.
  • Sekundärfollikel:
  • Tertiärfollikel:
    • Granulosazellen produzieren:
      • Sekrete → erzeugen Antrum
      • Östrogen
    • Granulosazellen um die Eizelle herum = Cumulus oophorus
    • Thekalzellen differenzieren sich zu:
  • Reifer (Graaf`scher) Follikel:
    • In jedem Zyklus erreicht nur 1 Follikel dieses Stadium.
    • Primäre Eizelle → sekundäre Eizelle kurz vor dem Eisprung
    • Antrum vergrößert sich (macht den größten Teil des Follikels aus).
    • Innerste Schicht des Cumulus oophorus → Corona radiata
  • Corpus luteum (Gelbkörper):
Die Stadien der Follikulogenese

Die Stadien der Follikulogenese:
Beachte das Fortschreiten der Follikelzellproliferation, der Thekalzelldifferenzierung und der Antrumvergrößerung.

Bild von Lecturio.

Ovulation

  • Tritt auf, wenn die Spiegel des luteinisierenden Hormons (LH) und des follikelstimulierenden Hormons (FSH) ihren Höhepunkt erreichen
  • Cumulus oophorus Zellen lösen sich → ermöglicht die Ablösung von Eizelle und Corona radiata vom Follikel
  • Proteolytische Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme schwächen die Follikelwand.
  • Bruch der Follikelwand → Freisetzung der Eizelle

Spermatogenese

Spermatogenese ist der Prozess der Spermienproduktion aus Urkeimzellen.

Hinweis: Diese Animation hat keinen Ton.

Ort

Überblick:

  • Die Spermatogenese findet in den Samenkanälchen (Tubuli seminiferi) der Hoden Hoden Hoden statt.
  • Prepubertät: Samenkanälchen bestehen aus:
    • Sertoli-Zellen
    • Urkeimzellen (Spermatogonien)

Sertoli-Zellen:

  • Kontrollieren die Umgebung innerhalb der Samenkanälchen
  • Regulieren die Spermatogenese
  • Enthalten FSH- und Androgenrezeptoren → notwendig zur Stimulierung der Spermatogenese
  • Sekrete:
    • Antimüller-Hormon (AMH) → Rückbildung der Müller-Gänge während der Embryonalentwicklung
    • Inhibin B → hemmt die FSH-Sekretion → hilft bei der Regulierung des Hormonspiegels
  • Bildung der Blut-Hoden-Schranke → schützt die Spermienentwicklung vor:

Bildung von Spermatozoen

  • Beginn: Pubertät Pubertät Pubertät
  • Induziert durch FSH und Testosteron Testosteron Androgene und Antiandrogene (produziert von Leydig-Zellen als Reaktion auf LH)
  • Phasenhafter Verlauf:
  • Reife Spermien werden in das Lumen der Samenkanälchen abgegeben. → im Nebenhoden (Epididymis) gespeichert
  • Gesamter Prozess dauert ungefähr 2 Monate.
Der Prozess der Spermatogenese

Der Prozess der Spermatogenese, indem sich die Zellen von primären Spermatozyten zu sekundären Spermatozyten zu Spermatiden zu Spermien entwickeln

Bild : “Illustration from Anatomy & Physiology, Connexions” von OpenStax College. Lizenz: CC BY 4.0

Struktur der Spermatozoen

Die Spermiogenese führt zu charakteristischen morphologischen Veränderungen, welche Spermatozoen auszeichnen.

  • Kopf:
    • Nukleus:
      • Enthält Chromosomen
      • Kondensiert
    • Akrosom:
      • Kappenartige Struktur, die den vorderen Kopfbereich bedeckt
      • Hergestellt durch Transformation des Golgi-Apparats
      • Enthält Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme, die für die Befruchtung benötigt werden
  • Körper (Mittelstück):
    • Enthält Mitochondrien
    • Liefert ATP für die Bewegung der Geißel (Flagellum)
  • Schwanz (Geißel, Flagellum):
    • Verschafft Beweglichkeit
    • Besteht aus Mikrotubuli
Aufbau der Spermien

Aufbau einer Spermienzelle

Bild : “Structure of Sperm: Sperm cells are divided into a head, containing DNA; a mid-piece, containing mitochondria; and a tail, providing motility. The acrosome is oval and somewhat flattened.” von OpenStax College. Lizenz: CC BY 4.0

Kapazitation

  • Spermatozoen sind nach der Spermiogenese funktionell unreif.
  • Ein abschließender Reifungsprozess ist erforderlich, um:
    • Stoffwechselaktiv zu werden
    • Eizelle zu befruchten
  • Prozess:
    • Beginn im Nebenhoden
    • Endet im weiblichen Fortpflanzungstrakt
  • Änderungen umfassen:
    • Beweglichkeit
    • Enzymgehalt des Akrosoms
    • Zelloberflächenproteine

Klinische Relevanz

Quellen

  1. Gilbert, S.F. Spermatogenesis (2000). In Developmental Biology, 6th ed. Sunderland (MA): Sinauer Associates. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095/
  2. Matsumoto, A.M., Anawalt, B.D. (2020). Male reproductive physiology. UpToDate. Zugriff am 5. September 2021, von https://www.uptodate.com/contents/male-reproductive-physiology
  3. Suede, S.H., Malik, A., Sapra, A. (2021). Histology, spermatogenesis. StatPearls. Zugriff am 5. September 2021, von https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK553142/
  4. Waters, M., Tadi, P. (2020). Genetics, female gametogenesis. StatPearls. Zugriff am 9. September 2021, von https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK555917/
  5. Holesh, J.E., Bass, A.N., Lord, M. (2021). Physiology, ovulation. StatPearls. Zugriff am 9. September 2021, von https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441996/
  6. Desai, N., Ludgin., et al. (2013). Female and male gametogenesis. Chapter 3 of Falcone, T., Hurd, W.W. (Eds.), Clinical Reproductive Medicine and Surgery. Springer Science+Business Media New York. https://www.clevelandclinic.org/ReproductiveResearchCenter/docs/publications/180_Female_and_male_gametogenesis.pdf
  7. Swerdloff, R.S., Wang, C. (2020). The testis and male hypogonadism, infertility, and sexual dysfunction. In: Goldman, L., Schafer, A. I. (Eds.), Goldman-Cecil Medicine, 26th ed., pp. 1537–1547. Elsevier.
  8. Connor, J.M., Ferguson-Smith, M.A. (1988). Gametogenese. In: Leitfaden der Humangenetik. Steinkopff. https://doi.org/10.1007/978-3-642-72401-5_4

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Simon Veiser

Simon Veiser beschäftigt sich seit 2010 nicht nur theoretisch mit IT Service Management und ITIL, sondern auch als leidenschaftlicher Berater und Trainer. In unterschiedlichsten Projekten definierte, implementierte und optimierte er erfolgreiche IT Service Management Systeme. Dabei unterstützte er das organisatorische Change Management als zentralen Erfolgsfaktor in IT-Projekten. Simon Veiser ist ausgebildeter Trainer (CompTIA CTT+) und absolvierte die Zertifizierungen zum ITIL v3 Expert und ITIL 4 Managing Professional.

Dr. Frank Stummer

Dr. Frank Stummer ist Gründer und CEO der Digital Forensics GmbH und seit vielen Jahren insbesondere im Bereich der forensischen Netzwerkverkehrsanalyse tätig. Er ist Mitgründer mehrerer Unternehmen im Hochtechnologiebereich, u.a. der ipoque GmbH und der Adyton Systems AG, die beide von einem Konzern akquiriert wurden, sowie der Rhebo GmbH, einem Unternehmen für IT-Sicherheit und Netzwerküberwachung im Bereich Industrie 4.0 und IoT. Zuvor arbeitete er als Unternehmensberater für internationale Großkonzerne. Frank Stummer studierte Betriebswirtschaft an der TU Bergakademie Freiberg und promovierte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe.

Sobair Barak

Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.

Wolfgang A. Erharter

Wolfgang A. Erharter ist Managementtrainer, Organisationsberater, Musiker und Buchautor. Er begleitet seit über 15 Jahren Unternehmen, Führungskräfte und Start-ups. Daneben hält er Vorträge auf Kongressen und Vorlesungen in MBA-Programmen. 2012 ist sein Buch „Kreativität gibt es nicht“ erschienen, in dem er mit gängigen Mythen aufräumt und seine „Logik des Schaffens“ darlegt. Seine Vorträge gestaltet er musikalisch mit seiner Geige.

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Holger Wöltje ist Diplom-Ingenieur (BA) für Informationstechnik und mehrfacher Bestseller-Autor. Seit 1996 hat er über 15.800 Anwendern in Seminaren und Work-shops geholfen, die moderne Technik produktiver einzusetzen. Seit 2001 ist Holger Wöltje selbstständiger Berater und Vortragsredner. Er unterstützt die Mitarbeiter von mittelständischen Firmen und Fortune-Global-500- sowie DAX-30-Unternehmen dabei, ihren Arbeitsstil zu optimieren und zeigt Outlook-, OneNote- und SharePoint-Nutzern, wie sie ihre Termine, Aufgaben und E-Mails in den Griff bekommen, alle wichtigen Infos immer elektronisch parat haben, im Team effektiv zusammenarbeiten, mit moderner Technik produktiver arbeiten und mehr Zeit für das Wesentliche gewinnen.

Frank Eilers

Frank Eilers ist Keynote Speaker zu den Zukunftsthemen Digitale Transformation, Künstliche Intelligenz und die Zukunft der Arbeit. Er betreibt seit mehreren Jahren den Podcast „Arbeitsphilosophen“ und übersetzt komplexe Zukunftsthemen für ein breites Publikum. Als ehemaliger Stand-up Comedian bringt Eilers eine ordentliche Portion Humor und Lockerheit mit. 2017 wurde er für seine Arbeit mit dem Coaching Award ausgezeichnet.

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Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.

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