22.4: Funciones del Sistema Reproductivo Masculino

Colorido Esperma

La imagen de color falso en la Figura\(\PageIndex{1}\) muestra espermatozoides humanos reales. Los pequeños gametos obviamente se magnifican mucho en la imagen porque en realidad son la más pequeña de todas las células humanas. De hecho, los espermatozoides humanos son pequeños, incluso cuando se comparan con los espermatozoides de otros animales. Los espermatozoides de los ratones son aproximadamente el doble de la longitud de los espermatozoides Los espermatozoides humanos pueden ser pequeños en tamaño, pero en un hombre normal y sano, generalmente se liberan grandes cantidades de ellos durante cada eyaculación. Puede haber cientos de millones de espermatozoides en una sola cucharadita de semen. La producción de esperma es una de las principales funciones del sistema reproductivo masculino.

Figura\(\PageIndex{1}\): Espermatozoides humanos (espermatozoides)

Anatomía de Esperma

Figura\(\PageIndex{2}\): Cada espermatozoide maduro normal tiene las estructuras etiquetadas en esta imagen. El acrosoma está en la parte delantera, justo detrás del núcleo. La pieza media conecta el núcleo con la cola.

Un espermatozoide maduro tiene varias estructuras que le ayudan a alcanzar y penetrar un óvulo. Éstas están etiquetadas en el dibujo de un espermatozoide que se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\).

• La cabeza es la parte del esperma que contiene el núcleo —y no mucho más. El núcleo, a su vez, contiene ADN fuertemente enrollado que es la contribución del progenitor masculino a la composición genética de un cigoto (si se forma). Cada esperma es una célula haploide, que contiene la mitad del complemento cromosómico de una célula corporal normal, diploide.
• El frente de la cabeza es una zona llamada acrosoma. El acrosoma contiene enzimas que ayudan a que el esperma penetre en un óvulo (si llega a uno).
• La pieza media es la parte del esperma entre la cabeza y la cola del flagelo. La pieza media está repleta de mitocondrias que producen la energía necesaria para mover el flagelo.
• El flagelo (también llamado cola) puede girar como una hélice, permitiendo que los espermatozoides “naden” a través del tracto reproductivo femenino para llegar a un óvulo si hay uno presente.

Espermatogénesis

El proceso de producción de esperma se conoce como espermatogénesis. La espermatogénesis normalmente comienza cuando un niño llega a la pubertad, y por lo general continúa ininterrumpidamente hasta la muerte, aunque una disminución en la producción de esperma generalmente ocurre a edades más avanzadas. ¡Un macho joven y sano puede producir cientos de millones de espermatozoides al día! Solo alrededor de la mitad de estos, sin embargo, es probable que se conviertan en espermatozoides maduros y viables.

Dónde se producen los espermatozoides

La espermatogénesis ocurre en los túbulos seminíferos de los testículos. La espermatogénesis requiere altas concentraciones de testosterona. La testosterona es secretada por las células de Leydig, que son adyacentes a los túbulos seminíferos en los testículos.

La producción de esperma en los túbulos seminíferos es muy sensible a la temperatura. Esta puede ser la razón más importante por la que los testículos se encuentran fuera del cuerpo en el escroto. La temperatura dentro del escroto es generalmente de aproximadamente 2 grados Celsius (casi 4 grados Fahrenheit) más fría que la temperatura corporal central. Esta temperatura más baja es óptima para la espermatogénesis. El escroto regula su temperatura interna según sea necesario por las contracciones de los músculos lisos que recubren el escroto. Cuando la temperatura dentro del escroto se vuelve demasiado baja, los músculos escrotales se contraen. La contracción de los músculos tira del escroto más alto contra el cuerpo, donde la temperatura es más cálida. Lo contrario ocurre cuando la temperatura dentro del escroto se vuelve demasiado alta.

Eventos de Espermatogénesis

La figura\(\PageIndex{3}\) resume los principales eventos celulares que ocurren en el proceso de espermatogénesis. El proceso comienza con una célula madre diploide llamada espermatogonio (plural, espermatogonia), e involucra varias divisiones celulares. Todo el proceso tarda al menos diez semanas en completarse, incluida la maduración en el epidídimo.

Figura\(\PageIndex{3}\): La espermatogénesis incluye una división mitótica y dos divisiones meióticas. También a la derecha, la sección transversal del túbulo seminífero muestra las ubicaciones del lumen, células de espermatogénesis, células de Sertoli y Leydig en el tubo.

1. Un espermatogonio se somete a mitosis para producir dos células diploides llamadas espermatocitos primarios. Uno de los espermatocitos primarios pasa a producir esperma. El otro repone la reserva de espermatogonia.
2. El espermatocito primario sufre meiosis I para producir dos células hijas haploides llamadas espermatocitos secundarios.
3. Los espermatocitos secundarios experimentan rápidamente meiosis II para producir un total de cuatro células hijas haploides llamadas espermátidas.
4. Las espermátidas comienzan a formar una cola, y su ADN se vuelve altamente condensado. El citoplasma y los orgánulos innecesarios se eliminan de las células, y forman una cabeza, una pieza media y un flagelo. Las células resultantes son espermatozoides (espermatozoides).

Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\), los eventos de espermatogénesis comienzan cerca de la pared del túbulo seminífero —donde se encuentran las espermatogonias— y continúan hacia adentro hacia el lumen del túbulo. Las células de Sertoli se extienden desde la pared del túbulo seminífero hacia adentro hacia el lumen, por lo que están en contacto con espermatozoides en desarrollo en todas las etapas de la espermatogénesis. Las células de Sertoli desempeñan varios papeles en la espermatogénesis:

• Secretan hormonas endocrinas que ayudan a regular la espermatogénesis.
• Secretan sustancias que inician la meiosis.
• Concentran la testosterona (de células de Leydig), la cual es necesaria en niveles altos para mantener la espermatogénesis.
• Fagocitan el citoplasma extra que se desprende de los espermatozoides en desarrollo.
• Secretan un líquido testicular que ayuda a transportar espermatozoides al epidídimo.
• Mantienen una barrera sangre-testículo, por lo que las células del sistema inmune no pueden alcanzar y atacar a los espermatozoides

Maduración en el Epidídimo

Aunque los espermatozoides producidos en los testículos tienen colas, aún no son móviles (capaces de “nadar”). Los espermatozoides no móviles son transportados al epidídimo en el líquido testicular que es secretado por las células de Sertoli con la ayuda de contracciones peristálticas. En el epidídimo, los espermatozoides ganan motilidad, por lo que son capaces de nadar por el tracto genital femenino y llegar a un óvulo. Los espermatozoides maduros se almacenan en el epidídimo hasta que ocurre la eyaculación.

Eyaculación

Los espermatozoides se liberan del cuerpo durante la eyaculación, lo que suele ocurrir durante el orgasmo. Cientos de millones de espermatozoides maduros —contenidos dentro de una pequeña cantidad de líquido espeso y blanquecino llamado semen— son propulsados desde el pene durante una eyaculación normal.

Cómo ocurre la eyaculación

La eyaculación ocurre cuando la peristalsis de las capas musculares de los conductos deferentes y otras estructuras accesorias impulsan los espermatozoides desde los epidídimos, donde se almacenan los espermatozoides maduros. Las contracciones musculares obligan a los espermatozoides a través de los conductos deferentes y los conductos eyaculatorios, y luego a salir del pene a través de la uretra. Debido a la acción peristáltica de los músculos, la eyaculación se produce en una serie de brotes.

El papel del semen

A medida que los espermatozoides viajan por los conductos eyaculatorios durante la eyaculación, se mezclan con las secreciones de las vesículas seminales, la glándula prostática y las glándulas bulbouretrales para formar semen (Figura\(\PageIndex{4}\)). La cantidad promedio de semen por eyaculado es de aproximadamente 3.7 mL, que es un poco menos que una cucharadita. La mayor parte de este volumen de semen consiste en secreciones glandulares, con los cientos de millones de espermatozoides que en realidad contribuyen relativamente poco al volumen total.

Figura\(\PageIndex{4}\): Esta placa de Petri muestra semen humano normal en una eyaculación típica.

Las secreciones en el semen son importantes para la supervivencia y motilidad de los espermatozoides. Proporcionan un medio a través del cual los espermatozoides pueden nadar. También incluyen sustancias que sostienen el esperma, como las altas concentraciones del azúcar fructosa, que es la principal fuente de energía para los espermatozoides. Además, el semen contiene muchas sustancias alcalinas que ayudan a neutralizar el ambiente ácido en la vagina femenina. Esto protege el ADN en los espermatozoides de ser desnaturalizado por el ácido y prolonga la vida de los espermatozoides en el tracto reproductor femenino.

Erección

Además de proporcionar una forma para que los espermatozoides salgan del cuerpo, el papel principal del pene en la reproducción es la intromisión o el depósito de esperma en la vagina del tracto reproductor femenino. La intromisión depende de la capacidad del pene para volverse rígido y erecto, un estado que se conoce como erección. El pene humano, a diferencia del de la mayoría de los otros mamíferos, no contiene hueso eréctil. En cambio, para alcanzar su estado erecto, se basa enteramente en la congestionación con la sangre de sus columnas de tejido esponjoso. Durante la excitación sexual, las arterias que suministran sangre al pene se dilatan, permitiendo que más sangre llene el tejido esponjoso. El tejido esponjoso ahora lleno presiona y contrae las venas que llevan la sangre lejos del pene. En consecuencia, entra más sangre que la que sale del pene, hasta lograr un tamaño eréctil constante.

Además de los espermatozoides, el pene también transporta la orina fuera del cuerpo. Estas dos funciones no pueden ocurrir simultáneamente. Durante una erección, los esfínteres que impiden que la orina salga de la vejiga son controlados por centros en el cerebro por lo que no pueden relajarse y permitir que la orina ingrese a la uretra.

Producción de Testosterona

La función principal final del sistema reproductor masculino es la producción de la hormona sexual masculina testosterona. En los machos maduros, esto ocurre principalmente en los testículos. La producción de testosterona está bajo el control de la hormona luteinizante (LH) de la glándula pituitaria. La LH estimula las células de Leydig en los testículos para secretar testosterona.

La testosterona es importante para el desarrollo sexual masculino en la pubertad. Estimula la maduración de los órganos reproductores masculinos, así como el desarrollo de características sexuales masculinas secundarias (como el vello facial). La testosterona también es necesaria en varones maduros para que la espermatogénesis normal se mantenga en los testículos. La hormona folículo estimulante (FSH) de la glándula pituitaria también es necesaria para que ocurra la espermatogénesis, en parte porque ayuda a que las células de Sertoli en los testículos concentren la testosterona a niveles lo suficientemente altos como para mantener la producción de esperma. La testosterona también es necesaria para el correcto funcionamiento de la glándula prostática. Además, la testosterona juega un papel en la erección, permitiendo que los espermatozoides se depositen dentro del tracto reproductor femenino.

Característica: Mi cuerpo humano

Si eres hombre y usas una computadora portátil en tu regazo por largos periodos de tiempo, es posible que estés disminuyendo tu fertilidad. ¿La razón? Una computadora portátil genera calor considerable, y su proximidad al escroto durante el uso típico da como resultado un aumento significativo de la temperatura dentro del escroto. La espermatogénesis es muy sensible a las altas temperaturas, por lo que puede verse afectada negativamente por el uso de computadoras portátiles. Si desea evitar el efecto potencialmente deprimente de la fertilidad del uso de computadoras portátiles, es posible que desee considerar usar su computadora portátil en una mesa u otra superficie en lugar de en su regazo, al menos cuando inicie sesión para largas sesiones de computadora. Otras actividades que elevan la temperatura escrotal y tienen el potencial de reducir la espermatogénesis, incluyendo remojarse en jacuzzis, usar ropa ajustada y andar en bicicleta. Aunque los efectos del calentamiento escrotal a corto plazo sobre la fertilidad parecen ser temporales, años de dicha exposición al calor pueden causar efectos irreversibles en la producción de esperma.

Figura\(\PageIndex{5}\): Un varón con un portátil en el regazo

Revisar

1. Enumere partes de esperma maduro.
2. ¿Qué es la espermatogénesis? ¿Cuándo ocurre?
3. ¿Dónde tiene lugar la espermatogénesis? Anotar un papel de las células de Sertoli en la espermatogénesis.
4. Resumir los pasos de producción espermática, nombrando las células y procesos involucrados.
5. ¿Qué debe pasar con los espermatozoides antes de que puedan “nadar”?
6. ¿Qué es la eyaculación?
7. Describir el semen y sus componentes.
8. Definir la intromisión. ¿Cómo se relaciona con la erección?
9. Explicar cómo ocurre una erección.
10. ¿Qué células secretan testosterona? ¿Qué controla este proceso?
11. Identificar las funciones de la testosterona en varones.
12. ¿Cuáles de las siguientes células son haploides? Elige todas las que correspondan.
1. espermátidas
2. espermatogonia
3. espermatocitos primarios
4. espermatocitos secundarios
5. esperma maduro
13. Describir una forma en que las células de Leydig y Sertoli trabajan juntas para mantener la espermatogénesis.
14. Verdadero o Falso: Cuando hace frío fuera del cuerpo, los músculos escrotales se relajan.
15. Verdadero o Falso: Durante una erección, las arterias y venas del pene se dilatan.

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Mira este video para conocer más sobre la espermatogénesis:

Atribuciones

1. Esperma de Gilberto Santa Rosa con licencia CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
2. anatomía espermática por Anatomía y Fisiología OpenStax CNX. CC BY 4.0 a través del aprendizaje de lumen
3. espermatogénesis y túbulo seminífero por OpenStax College licenciado CC BY 3.0 vía Wikimedia.org
4. Semen humano en una placa de Petri de Digitalkil, dominio público vía Wikimedia Commons
5. Tarea de Tony Alter, CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
6. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0