Jądra
Męskie gonady, jądra lub jąderka, rozpoczynają swój rozwój wysoko w jamie brzusznej, w pobliżu nerek. W ciągu ostatnich dwóch miesięcy przed urodzeniem, lub krótko po urodzeniu, schodzą one przez kanał pachwinowy do moszny, worka, który rozciąga się poniżej brzucha, za prąciem. Chociaż może się wydawać, że taka lokalizacja jąder, poza jamą brzuszną, czyni je podatnymi na urazy, to jednak zapewnia im temperaturę o około 3° C niższą od normalnej temperatury ciała. Ta niższa temperatura jest niezbędna do produkcji zdolnych do życia plemników.
Ilustracja przedstawiająca przekrój strzałkowy jądra i najądrza
Moszna składa się ze skóry i tkanki podskórnej. Pionowa przegroda, czyli przegroda z tkanki podskórnej w centrum dzieli mosznę na dwie części, z których każda zawiera jedno jądro. Włókna mięśni gładkich, zwanych mięśniami rzutkimi, w tkance podskórnej kurczą się, nadając mosznie pomarszczony wygląd. Kiedy te włókna są rozluźnione, moszna jest gładka. Inny mięsień, mięsień cremaster, składa się z włókien mięśni szkieletowych i kontroluje położenie moszny i jąder. Kiedy jest zimno lub mężczyzna jest pobudzony seksualnie, mięsień ten kurczy się, aby przyciągnąć jądra bliżej ciała w celu uzyskania ciepła.
Struktura
Każde jądro jest owalną strukturą o długości około 5 cm i średnicy 3 cm. Twarda, biała, włóknista kapsułka łącznotkankowa, tunika albuginea, otacza każde jądro i rozciąga się do wewnątrz, tworząc przegrody, które dzielą narząd na zraziki. W każdym jądrze znajduje się około 250 zrazików. Każdy zrazik zawiera od 1 do 4 silnie zwiniętych kanalików seminiferacyjnych, które zbiegają się, tworząc pojedynczy kanalik prosty, prowadzący do jądra trzonowego. Krótkie kanaliki eferentne opuszczają jądra. Komórki śródmiąższowe (komórki Leydiga), które produkują męskie hormony płciowe, znajdują się pomiędzy kanalikami seminiferacyjnymi w obrębie zrazika.
Spermatogeneza
Plemniki są wytwarzane w procesie spermatogenezy w kanalikach nasiennych. Przekrój poprzeczny kanalika nasiennego pokazuje, że jest on wypełniony komórkami w różnych stadiach rozwoju. Pomiędzy tymi komórkami znajdują się duże komórki, które rozciągają się od obwodu kanalika do jego światła. Te duże komórki są komórkami podporowymi lub sustentacyjnymi (komórki Sertoliego), które wspierają i odżywiają pozostałe komórki.
We wczesnym okresie rozwoju zarodkowego, pierwotne komórki płciowe dostają się do jąder i różnicują się w spermatogonia, niedojrzałe komórki, które pozostają uśpione aż do okresu dojrzewania. Spermatogonia są komórkami diploidalnymi, każda z 46 chromosomami (23 pary), zlokalizowanymi na obrzeżach kanalików nasiennych. W okresie dojrzewania hormony stymulują te komórki do rozpoczęcia podziałów mitotycznych. Niektóre z komórek potomnych powstających w wyniku mitozy pozostają na obrzeżach jako spermatogonia. Inne są przesuwane w kierunku światła, ulegają pewnym zmianom i stają się spermatocytami pierwotnymi. Ponieważ powstają one w wyniku mitozy, spermatocyty pierwotne, podobnie jak spermatogonia, są diploidalne i mają 46 chromosomów.
Każdy spermatocyt pierwotny przechodzi przez pierwszy podział mejotyczny, mejozę I, w wyniku którego powstają dwa spermatocyty wtórne, każdy z 23 chromosomami (haploidalne). Tuż przed tym podziałem materiał genetyczny jest replikowany, tak że każdy chromosom składa się z dwóch nici, zwanych chromatydami, które są połączone centromerem. Podczas mejozy I, jeden chromosom, składający się z dwóch chromatyd, trafia do każdego spermatocytu wtórnego. W drugim podziale mejotycznym, mejozie II, każdy wtórny spermatocyt dzieli się, aby wytworzyć dwa plemniki. W tym podziale nie dochodzi do replikacji materiału genetycznego, ale centromer dzieli się tak, że do każdej komórki trafia jednoniciowy chromatyd. W wyniku dwóch podziałów mejotycznych, każdy pierwotny spermatocyt produkuje cztery plemniki. Podczas spermatogenezy dochodzi do dwóch podziałów komórkowych, ale tylko do jednej replikacji DNA, tak że każdy plemnik ma 23 chromosomy (haploidalne), po jednym z każdej pary w pierwotnym spermatocycie. Każdy kolejny etap spermatogenezy jest przesuwany w kierunku centrum kanalika, tak że bardziej niedojrzałe komórki znajdują się na obrzeżach, a bardziej zróżnicowane bliżej centrum.
Spermatogeneza (i oogeneza u samicy) różni się od mitozy tym, że powstałe w jej wyniku komórki mają tylko połowę liczby chromosomów w porównaniu z komórką wyjściową. Kiedy jądro komórki plemnikowej łączy się z jądrem komórki jajowej, przywrócona zostaje pełna liczba chromosomów. Gdyby plemniki i komórki jajowe powstawały w procesie mitozy, wówczas każde kolejne pokolenie miałoby dwa razy więcej chromosomów niż poprzednie.
Ostatnim etapem rozwoju plemników jest spermiogeneza. W tym procesie spermatydy powstałe w wyniku spermatogenezy stają się dojrzałymi plemnikami, czyli plemnikami. Dojrzała komórka plemnikowa ma główkę, śródplazmę i ogonek. Główka, zwana też jądrem, zawiera 23 chromosomy otoczone błoną jądrową. Końcówka główki pokryta jest akrosomem, który zawiera enzymy pomagające plemnikowi wniknąć do gamety żeńskiej. Środkowa część, region metaboliczny, zawiera mitochondria, które są odpowiedzialne za produkcję energii.
