Erkek üreme sistemi

Biyoloji dersinde Gülsevin Hanım, ders kitabının dijital ekindeki bir mikroskop kaydını tahtaya yansıtıyor: bir damla sıvının içinde başlı ve kuyruklu küçük hücreler ilerliyor. Ferzan defterine kendi notunu düşüyor: «Kuyruk ince bir iplik. Sıvının içinde saç teli gibi kendiliğinden dalgalanır; hücrenin buna enerji harcaması gerekmez.» Gülsevin Hanım kaydı durdurup aynı damladaki bir toz zerresini gösteriyor. Zerre bulunduğu yerde titreşip duruyor; hücreler ise birer yöne kararlı biçimde yol alıyor. Sonra sınıfa kitabın elektron mikroskobu sayfasını açtırıyor. Başın hemen arkasındaki kısa bölge, sarmal biçimde dizilmiş mitokondrilerle sarılı. Ferzan notunun üstünü çizmeden önce bir şeyi merak ediyor: kendiliğinden dalgalanan bir iplik, arkasında neden bu kadar enerji santrali taşısın?

• Erkek üreme sisteminin organlarını, kanallarını ve yardımcı bezlerini göreviyle eşleştirirsin.
• Spermatogenezin basamaklarını sıralar, her basamaktaki hücrenin n ya da 2n olduğunu ve kromatit durumunu belirlersin.
• Spermin baş, orta kısım ve kuyruğunu yapı–görev ilişkisiyle açıklar, testisten dışarıya giden kanal yolunu sırayla izlersin.
• Testislerin sıcaklığı, bir kanalın tıkanması ya da bir bezin salgısının eksilmesi türünden varsayımsal bir değişikliğin üreme hücrelerine ve semene etkisini öngörürsün.

Sistemlerin son halkası

İnsan fizyolojisinde sinirden boşaltıma kadar incelediğimiz sistemlerin hepsi bireyin kendi yaşamını sürdürür. Üreme sistemi ise yaşamı kişinin ötesine taşır; onsuz da birey yaşar, ama tür sürmez. Erkek üreme sisteminin işleri üç başlıkta toplanır. Birincisi, mayozla haploit üreme hücreleri, yani spermler üretmektir. İkincisi, eşey hormonu testosteronu kana vermektir. Üçüncüsü, spermleri koruyucu ve besleyici bir sıvının içinde vücut dışına iletmektir. Testosteronun ergenlikteki etkileri ile onu yöneten hipotalamus–hipofiz ekseni «Eşeysel bezler» dersinde işlendi; bu ders yapıya ve sperm oluşumuna odaklanıyor.

Testis neden gövdenin dışında?

Spermleri üreten iki testis, karın boşluğunun içinde değil, gövdenin dışında asılı duran deri bir torbanın (skrotum) içinde bulunur. Bu yerleşimin bir nedeni vardır: sperm üretimi, vücudun iç sıcaklığından birkaç derece daha düşük bir sıcaklıkta düzgün yürür. Torba bu sıcaklığı korumaya da yardım eder. Soğukta torbanın kasları büzülür ve testisleri gövdeye yaklaştırır; sıcakta gevşer ve testisleri gövdeden uzaklaştırır. Varsayımsal olarak testisler karın içinde kalsaydı, onları çevreleyen sıcaklık sperm üretimi için yüksek olurdu ve üretim aksardı. Burada «sıcaklık yükselirse tepkimeler hızlanır, demek ki üretim de artar» diye düşünmek yanıltır: canlıda her sürecin uygun bir sıcaklık aralığı vardır ve bu aralığın dışına çıkmak işleyişi bozar.

Tüpçüğün içi: çeperden boşluğa

Bir testis kesiti incelendiğinde, ince ve sıkıca kıvrılmış çok sayıda seminifer tüpçük (sperm tüpçüğü) görülür. Sperm üretimi bu tüpçüklerin çeperinde, dıştan içe doğru ilerleyen bir sıra izler: en olgunlaşmamış hücreler çeperin dış kenarına yaslanır, olgunlaştıkça tüpçüğün ortasındaki boşluğa yaklaşırlar ve en sonunda bu boşluğa bırakılırlar.

Çeperde gelişen hücrelerin arasında, tüpçüğün dış kenarından boşluğuna kadar uzanan büyük Sertoli hücreleri bulunur. Bu hücreler gelişmekte olan sperm hücrelerini sarar, onlara destek olur ve onları besler. Tüpçüklerin arasındaki dar boşluklarda ise ara hücreler (Leydig hücreleri) yer alır. Ara hücreler testosteron salgılar ve bu hormon kana karışır; testisin bu iki ürününün ayrı yerlerde yapıldığını akılda tutmak, ileride bir kanal tıkandığında hangi işin süreceğini kestirmeyi kolaylaştırır.

Spermatogenez: tek hücreden dört sperm

Sperm oluşumuna spermatogenez denir. TYT'deki «Mayoz» dersinde gördüğümüz iki bölünme bu sürecin ortasında yer alır; burada bölünmeleri yeniden anlatmak yerine, hangi hücrenin hangi basamakta oluştuğunu izliyoruz.

Tüpçük çeperinin dış kenarındaki spermatogonyumlar diploittir ve mitozla çoğalır. Bunların bir kısmı çeperde kalarak stok olur, bir kısmı büyüyüp birincil spermatosite dönüşür. Birincil spermatosit de 2n kromozomludur. Mayoz I sonunda bir birincil spermatositten iki ikincil spermatosit oluşur; kromozom sayısı yarıya inmiştir, ama her kromozom hâlâ iki kromatitlidir. Mayoz II ile her ikincil spermatositten iki spermatit oluşur. Spermatitler artık bölünmez; çekirdeği sıkışan, sitoplazmasının çoğunu bırakan, kamçı kazanan bir farklılaşma sürecinden geçerek sperme dönüşürler.

Tablodaki sayılar bir hesap kuralı verir: mayoza giren her birincil spermatosit dört sperm üretir. Sperm oluşumu ergenlikle başlar ve ondan sonra mevsime ya da döngüye bağlı kalmadan kesintisiz sürer; spermatogonyumların mitozla kendilerini yenilemesi bu sürekliliğin kaynağıdır. Kromozom sayısını 46 sanmak da tabloyla çözülür: mayoz sperm hazırlanırken sayıyı yarıya indirdiği için sperm, vücut hücrelerindeki 46'nın değil, 23'ün taşıyıcısıdır.

Spermin parçaları ve kancadaki soru

TYT'deki «Eşeyli üreme» dersinde spermi baş, orta kısım ve kuyruk diye üç parçada tanımıştık. Burada her parçanın işini yapısından okuyalım.

• Baş: Haploit çekirdeği taşır. Başın ön ucunu bir başlık gibi örten akrozom, yumurtanın çevresindeki örtüleri eritmeye yarayan enzimleri içerir.
• Orta kısım (bazı kaynaklarda boyun): Kamçının başlangıcını sarmal biçimde saran çok sayıda mitokondri bulunur. Bu mitokondriler hücresel solunumla kamçı hareketinin ihtiyaç duyduğu ATP'yi üretir.
• Kuyruk: Uzun bir kamçıdır; kıvrılarak spermi sıvının içinde ileri iter.

Ferzan'ın sorusunun cevabı bu dizilişte saklı. Kuyruk, akıntıda sürüklenen bir saç teli gibi edilgen değildir; kamçının her kıvrılışı ATP harcar. Toz zerresi yalnızca çevresindeki sıvının çarpmalarıyla titreşir, sperm ise kendi enerjisiyle yön tutar. Enerji gerektiren bu harekete yakıt sağlayan organel, kuyruğun ucunda değil, başın hemen arkasında, kamçının bağlandığı yerde toplanmıştır. Spermin sitoplazması çok az olduğu için kayda değer bir besin deposu da taşımaz; yakıtı, birazdan göreceğimiz bez salgılarından alır.

Testisten dışarıya giden yol

Tüpçüklerin boşluğuna bırakılan spermler henüz yüzemez. Önce testisin üst ve arka yüzüne yaslanmış, çok kıvrımlı bir kanal olan epididime geçerler. Spermler epididimde olgunlaşır, hareket yeteneği kazanır ve dışarı atılana kadar burada depolanır. Epididimden çıkan sperm kanalı torbadan yukarı, karın boşluğuna doğru uzanır ve idrar kesesinin arkasına dolanır. Sperm kanalı, sperm keseciğinin kanalıyla birleşerek kısa boşaltım kanalını oluşturur. Boşaltım kanalı prostat bezinin içinden geçerek üretraya açılır. Yolun tamamı şöyle sıralanır:

seminifer tüpçük → epididim → sperm kanalı → boşaltım kanalı → üretra → dış ortam

Yardımcı bezler ve semen

Testis yalnızca spermleri verir; spermleri taşıyan sıvının çoğu yol üstündeki bezlerden gelir.

• Sperm kesecikleri (seminal kesecikler): İdrar kesesinin arkasında bulunan bu bir çift bez, semenin hacminin büyük bölümünü oluşturan salgıyı verir. Salgıdaki fruktoz, spermlerin enerji kaynağıdır; orta kısımdaki mitokondriler kamçının ATP'sini bu besinden elde eder.
• Prostat bezi: İdrar kesesinin hemen altında, üretrayı çepeçevre sarar. Sütümsü salgısı semene katılır ve spermlerin hareketliliğini destekler.
• Cowper (soğanüretral) bezleri: Prostatın altında bulunan bu küçük bir çift bez, üretraya kaygan ve bazik bir salgı bırakır.

Bez salgıları birlikte semeni hafif bazik bir sıvı yapar. Bu özellik, üretrada kalmış idrar artıklarının ve dişi üreme kanalının asidik ortamını dengeleyerek spermleri korur. Spermler ile bu bez salgılarının oluşturduğu karışıma semen (meni) denir; semenin içinde spermler hacmin yalnızca küçük bir payını tutar.

Üretra: iki sistemin ortak çıkışı

İdrar kesesinden dış ortama açılan üretrayı boşaltım sisteminin son kanalı olarak «Böbreğin yapısı ve nefron» başlıklı derste tanımıştık. Erkekte bu yol iki sisteme hizmet eder: hem idrar hem semen üretradan dışarı çıkar. İki sıvı bu kanalı aynı anda kullanmaz. Semen üretraya bırakılırken idrar kesesinin çıkışı kasılarak kapanır, böylece iki akış birbirine karışmaz. Dişide ise idrar yolu ile üreme kanalı ayrı ayrı dışarı açılır; bu, iki eşeyin anatomisini karşılaştırırken ilk akılda tutulacak farklardan biridir.

Sıra dişi sistemde

Erkekte üretim ergenlikten sonra kesintisiz akar ve her birincil spermatosit dört gamet verir. Dişi sistemde bu tablonun neredeyse her satırı değişir: aynı mayoz bölünmeleri bir ana hücreden tek bir büyük yumurta çıkarır, üretim belirli aralıklarla yinelenen bir döngüye bağlanır ve rahim iç zarı her döngüde yeniden hazırlanır. Ovaryumda bir folikülün olgunlaşması, yumurtanın serbest kalması ve bu olayları zamanlayan hormon dalgaları, dişi üreme sisteminin ve döngünün konusu.

Örnek 1 — Basamağı ve sayıyı bulmak

Soru: İnsanda mayoz II'yi yeni tamamlamış, henüz kamçı oluşturmamış bir erkek üreme hücresinin adı ve kromozom sayısı hangi seçenekte doğru verilmiştir?

• A) İkincil spermatosit, 23
• B) Spermatit, 23
• C) Spermatit, 46
• D) Birincil spermatosit, 46
• E) Sperm, 46

Çözüm: Mayoz II ikincil spermatositi böler ve spermatit oluşturur; kamçı farklılaşmayla sonradan kazanılır. Mayoz I sayıyı zaten yarıya indirdiği için spermatit 23 kromozomludur. A, mayoz II'ye giren hücreyi çıkan hücreyle karıştırır. C ve E, sperm hücresini vücut hücresi gibi 46 kromozomlu sayar. D, mayozun başındaki hücredir. Cevap: B.

Örnek 2 — Enerji santrali nerede?

Soru: Spermin kamçı hareketi için gereken ATP'yi üreten mitokondriler spermin hangi bölümünde toplanmıştır?

• A) Baş bölümünde, çekirdeğin önünde
• B) Akrozomun içinde
• C) Kuyruğun en uç kısmında
• D) Orta kısımda, kamçının başlangıcını sarmal biçimde sararak
• E) Spermde mitokondri bulunmaz; ATP'yi semen hazır olarak verir

Çözüm: Mitokondriler başın arkasındaki orta kısımda, kamçının bağlandığı yerde sarmal bir kılıf oluşturur. Akrozom enzim taşır, organel deposu değildir. E, semenin verdiği fruktozu hazır ATP sanır; fruktoz yakıttır, ATP'ye mitokondride ve sitoplazmada çevrilir. Cevap: D.

Örnek 3 — Bez ile salgının işi

Soru: Erkek üreme sistemindeki bir bez ile salgısının görevi hangi seçenekte doğru eşleştirilmiştir?

• A) Sperm keseciği — fruktozca zengin salgıyla spermlere enerji kaynağı sağlar.
• B) Prostat bezi — testosteron salgılayarak ikincil eşey özelliklerini geliştirir.
• C) Cowper bezi — mayozla sperm üretir.
• D) Sperm keseciği — testisten gelen spermleri olgunlaştırıp depolar.
• E) Prostat bezi — idrarı oluşturup üretraya verir.

Çözüm: Fruktoz sperm keseciklerinin salgısındadır ve spermlere yakıt olur. B testosteronu yanlış yere yazar; onu testisteki ara hücreler salgılar. Sperm üretimi tüpçüklerde olur, olgunlaşma ve depolama ise epididimdedir. İdrarı böbrekler yapar. Cevap: A.

Örnek 4 — Soğukta büzülen torba

Soru: Soğuk bir günde torbanın büzülüp testisleri gövdeye yaklaştırması, sıcak bir günde ise gevşeyip uzaklaştırması hangi amaca hizmet eder?

• A) Testosteronun kana geçişini hızlandırmak
• B) Spermleri epididimden üretraya itmek
• C) Testislerin sıcaklığını sperm üretimine uygun aralıkta tutmak
• D) Soğukta mayozu tümüyle durdurmak
• E) Fruktoz üretimini testislere taşımak

Çözüm: Sperm üretimi vücut içinden biraz daha düşük, dar bir sıcaklık aralığında düzgün işler. Torba soğukta testisleri gövdenin ısısına yaklaştırarak, sıcakta uzaklaştırarak bu aralığı korur. A ve E testisin işlerini bezlerle ve hormonla karıştırır; D ise bir düzenlemeyi kapatma düğmesi gibi okur. Cevap: C.

• Spermi 46 kromozomlu saymak. Sperm mayozla oluşur ve insanda 23 kromozom taşır; 46 kromozomlu olanlar spermatogonyum ile birincil spermatosittir.
• İkincil spermatositi diploit sanmak. Kromozom sayısı mayoz I'de yarıya iner; ikincil spermatositte kromozomlar iki kromatitli olduğu için DNA miktarı spermatitin iki katıdır, ama kromozom sayısı aynıdır.
• Spermatitin bir kez daha bölündüğünü düşünmek. Spermatit bölünmez; farklılaşarak sperme dönüşür. Bir birincil spermatositten dört sperm çıkmasının nedeni budur.
• Mitokondriyi kuyruğa yerleştirmek. ATP'yi üreten mitokondriler orta kısımdadır; kuyruk yalnızca kamçıdır.
• Üreter ile üretrayı, sperm kanalı ile boşaltım kanalını karıştırmak. Üreter böbrekten keseye idrar indirir ve üreme yolunda yer almaz. Sperm kanalı epididimden çıkar; boşaltım kanalı sperm keseciğinin kanalıyla birleştikten sonra oluşur ve üretraya açılır.
• Semeni yalnız spermlerden ibaret saymak. Semenin hacminin çoğu bez salgılarıdır; sperm kesecikleri en büyük payı verir.