BIOSGD – Learn Biological Science with Santigopal Das

প্রজনন কোশ (Gametes)

• দুধরনের গ্যামেট (gametes) রয়েছে:
  • শুক্রাণু (Sperm) - পুরুষদের মধ্যে
  • ডিম্বাণু (Egg/Ovum) - মহিলাদের মধ্যে
• এই গ্যামেট এবং এদের উৎপাদনকারী কোশগুলিকে একত্রে জার্ম কোশ (Germ Cell) বলা হয়

সোমাটিক কোশ (Somatic Cells) এবং জার্ম কোশ (Germ Cell)

• যে কোশগুলি গ্যামেট উৎপাদনে অংশ নেয় না, তাদের সোমাটিক কোশ (Somatic Cells) বলে
• সমস্ত সোমাটিক কোশ একত্রে সোমা-প্লাজম (Soma-plasm) নামে পরিচিত
• জার্ম কোশ (Germ cell) বংশগত বৈশিষ্ট্য বহন করে এবং এক প্রজন্ম থেকে পরবর্তী প্রজন্মে স্থানান্তরিত হয়

গ্যামেটোজেনেসিস (Gametogenesis)

• যে প্রক্রিয়ায় জার্ম কোশ (Germ cell) পরিণত হয়ে গ্যামেট (Gametes)-এ রূপান্তরিত হয়
• এতে রয়েছে:
  • স্পার্মাটোজেনেসিস (Spermatogenesis) - পুরুষদের শুক্রাণু উৎপাদন
  • উজেনেসিস (Oogenesis) - মহিলাদের ডিম্বাণু উৎপাদন
• ডিপ্লয়েড (Diploid) জার্ম কোশ মিয়োসিস (Meiosis)-এর মাধ্যমে হ্যাপ্লয়েড (Haploid) গ্যামেটে পরিণত হয়

গ্যামেটোজেনেসিসের ধাপসমূহ (Stages of Gametogenesis)

গ্যামেটোজেনেসিস চারটি প্রধান ধাপে সম্পন্ন হয়:

1. প্রাইমর্ডিয়াল জার্ম সেল (PGC)-এর উৎপত্তি ও স্থানান্তর:
   • ভ্রূণের বিকাশের সময় PGCs গঠিত হয় এবং গোনাডে (শুক্রাশয়/ডিম্বাশয়) পৌঁছায়
2. মাইটোসিস (Mitosis)-এর মাধ্যমে সংখ্যা বৃদ্ধি:
   • গোনাডে জার্ম কোশগুলি মাইটোসিসের মাধ্যমে বিভক্ত হয়ে সংখ্যায় বৃদ্ধি পায়
3. মিয়োসিস (Meiosis)-এর মাধ্যমে ক্রোমোজোম সংখ্যা অর্ধেক হওয়া:
   • ডিপ্লয়েড (2n) কোশ হ্যাপ্লয়েড (n) গ্যামেটে পরিণত হয়
4. গ্যামেট পরিপক্বতা (Spermiogenesis/Ovulation):
   • স্পার্মাটোজেনেসিসে: স্পার্মাটিড (Spermatids) পরিণত হয়ে শুক্রাণু (Sperm) হয় (স্পার্মিয়োজেনেসিস/Spermiogenesis)
   • উজেনেসিসে: ডিম্বাণু (Ovum) পরিণত হয়ে ওভুলেশনের (Ovulation) জন্য প্রস্তুত হয়।

1. PGCs গঠন ও গোনাডে স্থানান্তর
(Formation & Migration of Primordial Germ Cells to Gonads)

প্রাথমিক পর্যায় (Initial Stage)

• Epiblast থেকে কিছু কোশ সংকেত পেয়ে Primordial Germ Cells (PGCs) এ পরিণত হয়। 

• এই PGC গুলো posterior yolk sac wall-এ চলে যায় — near the allantois।

• এরপর তারা migrate করে hindgut হয়ে genital ridge-এ পৌঁছায়।

• Genital ridge-এ তারা gonad (testis/ovary)-এর অংশ হয়।

আকার ও গঠন
(Morphology of PGCs)

• বড় আকারের (Large Size)
• স্পষ্ট সাইটোপ্লাজম (Prominent Cytoplasm)

বায়োকেমিক্যাল মার্কার
(Biochemical Markers)

• স্তন্যপায়ী: Alkaline Phosphatase (+ve)
• পাখি: Glycogen (+ve)

স্থানান্তর প্রক্রিয়া
(Migration of PGCs)

Epiblast

                                    ↓ (BMP4/BMP8 signals)

Some cells become PGC (Primordial Germ Cells)

   ↓

Move to yolk sac wall

   ↓

Migrate to genital ridge

   ↓

Form gonads → testis or ovary

PGCs অ্যামিবয়িড চলন (Amoeboid Movement) এবং SDF-1 প্রোটিনের সংকেত দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।

শুক্রাণু উৎপাদন (Spermatogenesis)

• → প্রাইমর্ডিয়াল জার্ম সেল (PGCs) পুরুষ ভ্রূণের জেনিটাল রিজ (Genital Ridge)-এ পৌঁছানোর পর
• → সেক্স কর্ড (Sex Cords)-এ সংযুক্ত হয় এবং বয়ঃসন্ধি (maturity) পর্যন্ত সেখানেই থাকে।
• → পিউবার্টিতে, সেক্স কর্ডগুলি ফাঁপা হয়ে সেমিনিফেরাস টিউবুল (Seminiferous Tubules) গঠন করে।
• → টিউবুলের এপিথেলিয়াম (আবরণী) সার্টোলি কোশ (Sertoli Cells)- এ রূপান্তরিত হয়।

BMP8B প্রোটিনের ভূমিকা (Role of BMP8B Protein)

• বয়ঃসন্ধিকালে শুক্রাণু উৎপাদন শুরু হওয়ার প্রক্রিয়া BMP8B নামক প্রোটিন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।
• যখন BMP8B একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বে (critical concentration) পৌঁছায় তখন জার্ম কোশগুলো বিভেদিত (differentiate) হতে শুরু করে অর্থাৎ germ cells পরিণত হতে শুরু করে।
• ইতিবাচক ফিডব্যাক (Positive Feedback): বেশি differentiation → বেশি BMP8B (Bone Morphogenetic Protein 8B)

Sertoli কোশ ও N-cadherin :-

• Spermatogenic germ cells (যেগুলি থেকে শুক্রাণু তৈরি হয়) ও Sertoli cells (testis-এর ভিতরের একধরনের সহায়ক কোশ) একে অপরের সাথে যুক্ত থাকে N-cadherin নামক একধরনের আঠালো প্রোটিন (adhesion molecule)-এর মাধ্যমে। এই N-cadherin প্রোটিনটি দুই ধরনের কোশের plasma membrane-এর উপর অবস্থান করে এবং একে অপরের সাথে দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত রাখে।

🔗 এই সংযোগের মাধ্যমে—

∆ Sertoli কোশ developing sperm cells-দের পুষ্টি (nourishment) ও সুরক্ষা (protection) প্রদান করে।

∆ এর ফলে Spermatogenesis (শুক্রাণু উৎপাদনের প্রক্রিয়া) হয় Sertoli কোষের ভাঁজ বা recesses-এর মধ্যে।

স্পার্মাটোজেনেসিস-এর তিনটি ধাপ
(Three Stages of Spermatogenesis)

১

মাইটোটিক মাল্টিপ্লিকেশন (Mitotic Multiplication)

→ স্পার্মাটোগোনিয়া (Spermatogonia) তৈরি হয়

ক্রোমোজোম অবস্থা: ডিপ্লয়েড (Diploid, 2n)

২

মিয়োসিস (Meiosis)

→ স্পার্মাটোসাইট (Spermatocytes) থেকে স্পার্মাটিড (Spermatids) তৈরি হয়

ক্রোমোজোম অবস্থা: হ্যাপ্লয়েড (Haploid, n) এ রূপান্তর

এখানেই ক্রোমোজোম সংখ্যা অর্ধেকে কমে

৩

স্পার্মিওজেনেসিস (Spermiogenesis)

→ স্পার্মাটিড (Spermatids) পরিণত হয়

পরিণতি: পরিণত শুক্রাণু (Mature Spermatozoa) তৈরি হয়

গঠনগত পরিবর্তন: অ্যাক্রোজোম (Acrosome) ও ফ্ল্যাজেলাম (Flagellum) গঠন

স্পার্মাটোগোনিয়াল ডিফারেন্সিয়েশন
(Spermatogonial Differentiation)

Mitotic Multiplication (মাইটোটিক বিভাজন)

PGCs → Type A₁ Spermatogonia তৈরি করে

বিভিন্ন ধাপ ও কোষের বিবরণ:

Type A₁ Spermatogonia

• PGC-এর তুলনায় ছোট
• Ovoid nucleus (ডিম্বাকৃতির নিউক্লিয়াস)
• Basement membrane-এর কাছাকাছি
• Stem cell-এর মতো কাজ করে

A₂ → A₃ → A₄

• ধীরে ধীরে হালকা বর্ণের হয়
• Self-renewal করতে পারে
• A₄ থেকে ৩টি পথ:
  1. Self-renewal
  2. Apoptosis
  3. Intermediate Spermatogonia

Intermediate → Type B

• Intermediate spermatogonia → Type B
• Type B → Primary spermatocytes
• এরপর meiosis শুরু হয়

ফ্লো চার্ট (Flow Chart)

PGCs

↓

Type A₁ Spermatogonia (Stem cell)

↓

Self-renewal → Type A₁

↓

Differentiation

↓

Type A₂ Spermatogonia

↓

Type A₃ Spermatogonia

↓

Type A₄ Spermatogonia

↓

1.Self-renewal

2.Apoptosis

3.Intermediate Spermatogonia

↓

Type B Spermatogonia

↓

Primary Spermatocyte (Meiosis শুরু)

মিয়োসিস ধাপে স্পার্ম উৎপাদন প্রক্রিয়া
(Meiotic Phase of Spermatogenesis)

মিয়োসিস ধাপের সারসংক্ষেপ

Primary Spermatocyte → Meiosis-I → Secondary Spermatocytes → Meiosis-II → Spermatids

Meiosis-I (সংখ্যাগত হ্রাসকারী বিভাজন)

• Reductional Division
• Diploid (2n) → Haploid (n)
• 1 Primary Spermatocyte → 2 Secondary Spermatocytes
• ক্রোমোজোম সংখ্যা অর্ধেক

Meiosis-II (সমান বিভাজন)

• Equational Division
• Mitosis-এর মতো
• 2 Secondary Spermatocytes → 4 Spermatids
• সবই Haploid (n)

Cytoplasmic Bridges (সাইটোপ্লাজমিক সেতু)

• Spermatids একে অপরের সাথে cytoplasmic bridges দিয়ে সংযুক্ত
• সিঙ্ক্রোনাইজড(synchronized) বিকাশ
• আয়ন ও অণু আদান-প্রদান
• Diameter : about 1 μm

• Seminiferous tubules এর Basement membrane থেকে Spermatids আরও দূরে সরে যেতে যেতে Lumen দিকে চলে আসে।
• প্রতিটি ধাপের কোশ আলাদা স্তরে

সময়কাল (Duration)

• Meiosis-I: কয়েক সপ্তাহ
• Meiosis-II: ~8 ঘণ্টা
• সম্পূর্ণ spermatogenesis: ~65 দিন

ফ্লোচার্ট (Flowchart)

Primary Spermatocyte (2n)

↓ Meiosis-I

Secondary Spermatocyte (n)

Secondary Spermatocyte (n)

↓ Meiosis-II

↓ Meiosis-II

Spermatid (n)

Spermatid (n)

Spermatid (n)

Spermatid (n)

স্পার্মিওজেনেসিস
(Spermiogenesis)

স্পার্মাটিড (Spermatid) থেকে স্পার্মাটোজুন (Spermatozoon)-এ রূপান্তরের প্রক্রিয়া

স্পার্ম উৎপাদনের চূড়ান্ত ধাপ, যেখানে কোষটি অতিরিক্ত অংশ বাদ দিয়ে কার্যকরী গ্যামেটে পরিণত হয়

অ্যাক্রোজোম গঠন (Acrosome Formation)

• গলজি বস্তু (Golgi apparatus) থেকে অ্যাক্রোজোমাল ভেসিকেল (Acrosomal vesicle) তৈরি হয় 
• এরপর এতে proacrosomal granule তৈরি হয় যেটি acrosomal granule-এ পরিণত হয়। 
• নিউক্লিয়াসের সামনে অংশ ঢেকে দেয়
• গঠন করে অ্যাক্রোজোমাল ক্যাপ
• অবশিষ্ট গলজি অংশ "Golgi rest" নামে পরিত্যক্ত হয়

নিউক্লিয়ার পরিবর্তন (Nuclear Changes)

• তরল পদার্থ, নিউক্লিওলাস ও RNA বাদ যায়
• ক্রোমাটিন সংকুচিত হয়ে গাঢ় ও দৃঢ় হয় → স্ফটিকের মতো ঘন nucleus তৈরি হয়।
• হিস্টোন প্রোটিনের পরিবর্তে Protamines (প্রোটামিন) আসে – এগুলো ছোট ও বেশি পরিমাণে arginine-যুক্ত।
• নিউক্লিয়াস লম্বা ও চাপা আকার ধারণ করে যা তরলে চলাচলের জন্য উপযোগী।

ফ্লাজেলাম গঠন
(Tail/Flagellum Formation)

সেন্ট্রিওলের চলন (Movement of Centrioles)

Centrioles (সেন্ট্রিওল): Spermatid-এর সাইটোপ্লাজমে ২টি সিলিন্ডার আকৃতির গঠন দৃশ্যমান হয় — একে অপরের সাথে 90° কোণে থাকে।

প্রক্সিমাল সেন্ট্রিওল (Proximal Centriole)

• নিউক্লিয়াসের নিচে অবস্থান
• স্পার্মের ঘাড় (neck) গঠন করে
• এর অক্ষ sperm-এর অক্ষের সাথে সমকোণ।

ডিস্টাল সেন্ট্রিওল (Distal Centriole)

• এর অবস্থান proximal-এর ঠিক পিছনে।
• এটি sperm-এর অক্ষ বরাবর থাকে।
• এটি basal body হিসেবে কাজ করে এবং এখান থেকেই Axial filament (অ্যক্সিয়াল ফিলামেন্ট) বের হয় যা sperm-এর ফ্ল্যাজেলা (tail ) তৈরি করে।

অতিরিক্ত গঠন

Terminal ring / Ring centriole : একে অজানা কার্যসম্পাদনকারী একটি গাঢ় রিং হিসেবে দেখা যায় মিড-পিসের শেষ প্রান্তে।

মাইটোকন্ড্রিয়ার পরিবর্তন (Mitochondrial Changes)

Spermatid-এর সাইটোপ্লাজম থেকে mitochondria ফ্ল্যাজেলার মধ্যবর্তী অংশে এসে জড়ো হয়।

স্তন্যপায়ী প্রাণী (Mammals)

• মাইটোকন্ড্রিয়া স্পাইরাল আকারে বিন্যস্ত
• অ্যক্সিয়াল ফিলামেন্টকে ঘিরে রাখে

অন্যান্য প্রাণী (Other Animals)

• ক্লাম্পড মাইটোকন্ড্রিয়াল বডি
• স্পাইরাল বিন্যাস নেই

ম্যানচেট (Manchette): সাইটোপ্লাজম ঘন হয়ে মিডল পিস ও হেডের পিছনে স্তর তৈরি করে

লেজের অংশসমূহ (Tail Components)

মিডল পিস (Middle Piece)

Axial filament ঘিরে থাকে mitochondria

মাইটোকন্ড্রিয়া + অ্যক্সিয়াল ফিলামেন্ট

প্রিন্সিপাল পিস (Principal Piece)

Axial filament-এর বাইরের দিকে পুরু ফাইবার (fibrous sheath) থাকে (বিশেষ করে স্তন্যপায়ীদের ক্ষেত্রে)।

fibrous sheath

এন্ড পিস (End Piece)

অ্যক্সিয়াল ফিলামেন্ট

শেষ ধাপ: সাইটোপ্লাজমিক ড্রপলেট অপসারণ
(Final Step: Cytoplasmic Droplet Removal)

Spermatogenesis-এর শেষে অবশিষ্ট cytoplasm (যাকে cytoplasmic droplet বলে) Sertoli cells দ্বারা ফ্যাগোসাইটোসিস করা হয়।

ফলাফল: একটি পরিপূর্ণ, হালকা ও গতিশীল spermatozoon।

EXTRA NOTE 

স্পার্মাটিড নিউক্লিয়ার পরিবর্তন
(Spermatid Nuclear Changes)

1

Spermatid (haploid)

→

Transcription of protamine genes begins
হিস্টোন দ্বারা DNA সংবদ্ধ (DNA is packed with histones)

→

Spermiogenesis শুরু

→

নিউক্লিয়াস থেকে তরল বের হয়ে যায় (Nuclear sap loss)

→

নিউক্লিয়াস সংকুচিত হয় (Nucleus condenses)

→

হিস্টোন ধীরে ধীরে সরিয়ে দেওয়া হয়

→

প্রোটামিন দ্বারা হিস্টোন প্রতিস্থাপন (Histones → Protamines)

→

প্রোটামিন DNA-কে আরও শক্ত করে বাঁধে

→

নিউক্লিয়াস স্ফটিক সদৃশ গঠনে পরিণত

→

Transcription সম্পূর্ণ বন্ধ (Complete transcriptional shutdown)

→

Highly condensed nucleus

→

Mature sperm enters seminiferous tubule lumen

গুরুত্বপূর্ণ তথ্য

• প্রোটামিন হলো বিশেষ ধরনের আর্জিনিন-সমৃদ্ধ প্রোটিন
• এই পরিবর্তন DNA-কে অধিক সংকুচিত করে
• ফলাফল: সুরক্ষিত নিউক্লিয়াস যা ডিম্বাণুতে প্রবেশের সময় ক্ষতিগ্রস্ত হয় না

স্পার্মাটোজেনেসিস সময়কাল ও উৎপাদন
(Spermatogenesis Duration & Production)

🐭

Mouse

মোট সময়: 34.5 দিন

• Spermatogonial stage: 8 দিন
• Meiosis: 13 দিন
• Spermiogenesis: 13.5 দিন

👨

Human

মোট সময়: ~65 দিন

• Mouse-এর প্রায় দ্বিগুণ সময়
• Type A₁ spermatogonia stem cell হিসেবে কাজ করে
• প্রক্রিয়াটি চলমান থাকে

স্পার্ম উৎপাদন (Human) (Sperm Production)

প্রতিদিন

প্রতি testis-এ 100 মিলিয়ন
sperm তৈরি হয়

একবার ejaculation-এ

200 মিলিয়ন
sperm নির্গত হয়

সারাজীবনে

10¹²-10¹³
sperm উৎপাদন

Unused sperm: শরীর পুনঃশোষণ করে বা প্রস্রাবের মাধ্যমে বের হয়ে যায়