Describe human male and female reproductive anatomies
Als dieren complexer werden, ontwikkelden zich specifieke organen en orgaansystemen om specifieke functies voor het organisme te ondersteunen. De voortplantingsstructuren die bij landdieren zijn geëvolueerd, stellen mannetjes en vrouwtjes in staat te paren, intern te bevruchten en de groei en ontwikkeling van het nageslacht te ondersteunen.
De voortplantingsweefsels van mannelijke en vrouwelijke mensen ontwikkelen zich in de baarmoeder op vergelijkbare wijze totdat een laag niveau van het hormoon testosteron vrijkomt uit de mannelijke geslachtsklieren. Testosteron zorgt ervoor dat de onontwikkelde weefsels zich differentiëren in mannelijke geslachtsorganen. Wanneer testosteron afwezig is, ontwikkelen de weefsels zich tot vrouwelijke seksuele weefsels. Primitieve gonaden worden testikels of eierstokken. Weefsels die een penis produceren bij mannen, produceren een clitoris bij vrouwen. Het weefsel dat bij een man het scrotum wordt, wordt bij een vrouw de schaamlippen; dat wil zeggen, het zijn homologe structuren.
Leerdoelen
- Anatomie van de mannelijke voortplanting beschrijven
- Anatomie van de vrouwelijke voortplanting beschrijven
- De seksuele reactie van de mens bespreken
- Bespreek de verschillen en overeenkomsten tussen spermatogenese en oogenese
Mannelijke voortplantingsanatomie
Figuur 1. De voortplantingsstructuren van de menselijke man worden getoond.
In het mannelijke voortplantingssysteem herbergt het scrotum de testikels of teelballen (enkelvoud: testis), en biedt het doorgang aan de bloedvaten, zenuwen en spieren die verband houden met de testiculaire functie. De testikels zijn een paar mannelijke voortplantingsorganen die sperma en een aantal voortplantingshormonen produceren. Elke testikel is ongeveer 2,5 bij 3,8 cm groot en verdeeld in wigvormige lobben door bindweefsel dat septa wordt genoemd. In elke wig bevinden zich zaadbuisjes die sperma produceren.
Sperma is onbeweeglijk bij lichaamstemperatuur; daarom liggen het scrotum en de penis buiten het lichaam, zoals geïllustreerd in figuur 1, zodat een juiste temperatuur wordt gehandhaafd voor de beweeglijkheid. Bij landzoogdieren moet het testikelpaar buiten het lichaam worden gehangen bij ongeveer 2° C lager dan de lichaamstemperatuur om levensvatbaar sperma te produceren. Onvruchtbaarheid kan bij landzoogdieren optreden wanneer de testikels tijdens de foetale ontwikkeling niet door de buikholte indalen.
Praktijkvraag
Welke van de volgende beweringen over het mannelijk voortplantingssysteem is onjuist?
- De zaadleiders voeren sperma van de testikels naar de penis.
- Sperma rijpt in zaadbuisjes in de testikels.
- Zowel de prostaat als de bulbourethrale klieren produceren bestanddelen van het sperma.
- De prostaatklier bevindt zich in de teelballen.
Sperma rijpt in zaadbuisjes die binnenin de teelballen opgerold zijn, zoals geïllustreerd in figuur 1. De wanden van de zaadbuizen bestaan uit de zich ontwikkelende zaadcellen, met de minst ontwikkelde zaadcellen aan de periferie van de buis en de volledig ontwikkelde zaadcellen in het lumen. De zaadcellen zijn vermengd met “kindermeisjescellen”, de Sertolicellen, die de kiemcellen beschermen en hun ontwikkeling bevorderen. Andere cellen die in de wand van de tubuli gemengd zijn, zijn de interstitiële cellen van Leydig. Deze cellen produceren hoge niveaus van testosteron zodra de man de adolescentie bereikt.
Wanneer de zaadcellen flagellen hebben ontwikkeld en bijna rijp zijn, verlaten zij de testikels en gaan de bijbal binnen, die in figuur 1 is afgebeeld. Deze structuur lijkt op een komma en ligt langs de bovenkant en het achterste gedeelte van de testikels; het is de plaats waar de zaadcellen rijpen. De zaadcellen verlaten de bijbal en komen terecht in de zaadleider (of ductus deferens), die het sperma vervoert, achter de blaas, en de ejaculatoire buis vormt met het kanaal van de zaadblaasjes. Tijdens een vasectomie wordt een deel van de zaadleider verwijderd, waardoor het sperma tijdens de ejaculatie niet meer uit het lichaam kan worden afgevoerd en bevruchting wordt voorkomen.
Sperma is een mengsel van zaadcellen en afscheidingen uit de zaadleider (ongeveer 10 procent van het totaal) en vloeistoffen uit bijkomende klieren die het grootste deel van het volume van het sperma bijdragen. Sperma zijn haploïde cellen, bestaande uit een flagellum als staart, een hals die de energieproducerende mitochondriën van de cel bevat, en een kop die het genetisch materiaal bevat. Figuur 2 toont een microfoto van menselijk sperma en een diagram van de onderdelen van het sperma. Bovenaan de kop van het sperma bevindt zich een acrosoom. Deze structuur bevat lysosomale enzymen die de beschermende bekleding rond de eicel kunnen verteren om de spermacel te helpen de eicel binnen te dringen en te bevruchten. Een ejaculaat bevat twee tot vijf milliliter vloeistof met 50 tot 120 miljoen zaadcellen per milliliter.
Figuur 2. Menselijk sperma, gevisualiseerd met behulp van scanningelektronenmicroscopie, heeft een flagellum, een nek en een kop. (credit b: modificatie van werk van Mariana Ruiz Villareal; schaalbalkgegevens van Matt Russell)
Het grootste deel van het sperma komt uit de accessoire klieren die bij het mannelijk voortplantingssysteem horen. Dit zijn de zaadblaasjes, de prostaatklier, en de bulbourethrale klier, die allemaal worden geïllustreerd in figuur 1. De zaadblaasjes zijn een paar klieren die langs de achterste grens van de urineblaas liggen. De klieren maken een oplossing die dik, gelig en alkalisch is. Aangezien sperma alleen beweeglijk is in een alkalisch milieu, is een basische pH-waarde belangrijk om de zuurgraad van het vaginale milieu om te keren. De oplossing bevat ook slijm, fructose (een voedingsstof voor de mitochondriën van sperma), een stollingsenzym, ascorbinezuur, en plaatselijk werkende hormonen, prostaglandinen genaamd. De klieren van de zaadblaasjes nemen 60 procent van het grootste deel van het sperma voor hun rekening.
De penis, afgebeeld in figuur 1, is een orgaan dat de urine uit de nierblaas afvoert en tijdens de geslachtsgemeenschap als copulatieorgaan fungeert. De penis bevat drie buizen van erectiel weefsel die door de lengte van het orgaan lopen. Deze bestaan uit een paar buizen aan de dorsale zijde, het corpus cavernosum genaamd, en een enkele buis van weefsel aan de ventrale zijde, het corpus spongiosum genaamd. Dit weefsel wordt volgezogen met bloed en wordt stijf en hard, ter voorbereiding op de geslachtsgemeenschap. Het orgaan wordt in de vagina ingebracht en eindigt met een zaadlozing. Tijdens de geslachtsgemeenschap sluiten de gladde kringspieren bij de opening naar de nierblaas en voorkomen dat er urine in de penis komt. Een orgasme verloopt in twee fasen: eerst trekken de klieren en de hulporganen die met de teelballen zijn verbonden samen, waarna het sperma (dat zaadcellen bevat) tijdens de zaadlozing via de urinebuis wordt uitgescheiden. Na de geslachtsgemeenschap vloeit het bloed uit het erectiele weefsel en wordt de penis slap.
De walnootvormige prostaatklier omgeeft de urinebuis, de verbinding met de urineblaas. Hij heeft een reeks korte buisjes die rechtstreeks in verbinding staan met de urinebuis. De klier bestaat uit een mengsel van glad spierweefsel en klierweefsel. De spieren zorgen voor een groot deel van de kracht die nodig is om de zaadlozing te laten plaatsvinden. Het klierweefsel maakt een dunne, melkachtige vloeistof aan die citraat (een voedingsstof), enzymen en prostaatspecifiek antigeen (PSA) bevat. PSA is een proteolytisch enzym dat helpt om het ejaculaat enkele minuten na het vrijkomen van de man vloeibaar te maken. Prostaatklierafscheidingen maken ongeveer 30 procent uit van het grootste deel van het sperma.
De bulbourethrale klier, of Cowper’s klier, geeft zijn afscheiding vrij voordat het grootste deel van het sperma vrijkomt. Het neutraliseert eventuele zuurresten in de urinebuis die overblijven van de urine. Dit is meestal goed voor een paar druppels vloeistof in het totale ejaculaat en kan een paar zaadcellen bevatten. Het terugtrekken van de penis uit de vagina vóór de ejaculatie om zwangerschap te voorkomen, werkt mogelijk niet als er sperma aanwezig is in de afscheiding van de bulbourethrale klier. De plaats en de functies van de mannelijke voortplantingsorganen zijn samengevat in tabel 1.
| Tabel 1. Anatomie van de mannelijke voortplantingsorganen | |||
|---|---|---|---|
| Orgaan | Locatie | Functie | |
| Scrotum | Extern | Draagt en ondersteunt testikels | |
| Penis | Extern | Draagt urine af, copulatieorgaan | |
| Testes | Inwendig | Produceert sperma en mannelijke hormonen | |
| Seminale Uitwendig | Dragen bij tot spermaproductie | ||
| Prostaatklier | Inwendig | Bijdragen tot spermaproductie | |
| Inwendig | Bijdragen tot spermaproductie | Inwendig | Dragen bij tot spermaproductie |
| Bulbourethrale klieren | Inwendig | Schonen urinebuis bij ejaculatie | |
Vrouwelijke voortplantingsanatomie
Een aantal voortplantingsstructuren bevinden zich aan de buitenkant van het lichaam van de vrouw. Daartoe behoren de borsten en de vulva, die bestaat uit het schaambeen, de clitoris, de grote en kleine schaamlippen, en de vestibulaire klieren, alle geïllustreerd in figuur 3. De plaats en de functies van de vrouwelijke voortplantingsorganen zijn samengevat in tabel 2. De vulva is een gebied dat verbonden is met het voorportaal en dat de structuren omvat die bij vrouwen in de liesstreek te vinden zijn. De mons pubis is een ronde, vettige zone die de symfyse van het schaambeen bedekt. De clitoris is een structuur met erectiel weefsel dat een groot aantal gevoelszenuwen bevat en dient als bron van stimulatie tijdens de geslachtsgemeenschap. De grote schaamlippen zijn een paar langgerekte weefselplooien die achter de schaamlippen liggen en de andere delen van de vulva omsluiten. De grote schaamlippen zijn afkomstig van hetzelfde weefsel dat bij de man het scrotum produceert. De kleine schaamlippen zijn dunne weefselplooien die in het midden van de grote schaamlippen liggen. Deze schaamlippen beschermen de openingen naar de vagina en de urinebuis. Het schaambeen en het voorste deel van de grote schaamlippen worden tijdens de adolescentie met haar bedekt; de kleine schaamlippen zijn onbehaard. De grote vestibulaire klieren bevinden zich aan de zijkanten van de vaginale opening en zorgen voor smering tijdens de geslachtsgemeenschap.
Figuur 3. De voortplantingsstructuren van de menselijke vrouw zijn afgebeeld. (credit a: bewerking van Gray’s Anatomy; credit b: bewerking van CDC)
| Tabel 2. Anatomie van de vrouwelijke voortplantingsorganen | ||||
|---|---|---|---|---|
| Orgaan | Locatie | Functie | ||
| Clitoris | Uitwendig | Zintuiglijk orgaan | ||
| Mons pubis | Uitwendig | Vetachtig gebied boven schaambeen | ||
| Labia majora | Extern | Bedekken labia minora | ||
| Labia minora | Extern | Bedekt vestibule | ||
| Grote vestibulaire klieren | Extern | Scheidt slijm af; smering vagina | ||
| borst | Uitwendig | Melk produceren en leveren | ||
| Uierstokken | Uitwendig | Eieren dragen en ontwikkelen | ||
| Uileiders (eileiders) | Uitwendig | Uitwendig | Uileiders (eileiders) | Uitwendig |
| Eileiders (eileiders) eileiders) | Inwendig | Vervoer eicel naar baarmoeder | ||
| Uterus | Inwendig | Ondersteunen embryo in ontwikkeling | ||
| Vagina | Inwendig | Gemeenschappelijke buis voor geslachtsgemeenschap, geboortekanaal, doorgeven menstruatievocht | ||
De borsten bestaan uit borstklieren en vet. De grootte van de borst wordt bepaald door de hoeveelheid vet die achter de klier is afgezet. Elke klier bestaat uit 15 tot 25 kwabben die kanalen hebben die uitmonden in de tepel en die het zogende kind voorzien van melk die rijk is aan voedingsstoffen en antilichamen om de ontwikkeling te bevorderen en het kind te beschermen.
Inwendige vrouwelijke voortplantingsstructuren omvatten eierstokken, eileiders, de baarmoeder en de vagina, getoond in figuur 3. Het paar eierstokken wordt in de buikholte op zijn plaats gehouden door een stelsel van ligamenten. De eierstokken bestaan uit een merg en een cortex: het merg bevat zenuwen en bloedvaten om de cortex van voedingsstoffen te voorzien en afvalstoffen af te voeren. De buitenste cellagen van de cortex zijn de functionele delen van de eierstokken. De cortex bestaat uit folliculaire cellen die de eicellen omgeven die zich tijdens de foetale ontwikkeling in utero ontwikkelen. Tijdens de menstruatieperiode ontwikkelt een partij follikelcellen zich en bereidt de eicellen voor op vrijlating. Bij de ovulatie scheurt één follikel en komt één eicel vrij, zoals geïllustreerd in figuur 4a.
Figuur 4. Oöcyten ontwikkelen zich in (a) follikels, gelegen in de eierstok. Aan het begin van de menstruatiecyclus rijpt de follikel. Bij de ovulatie scheurt de follikel, waarbij de eicel vrijkomt. De follikel wordt een corpus luteum, dat uiteindelijk degenereert. De follikel (b) in deze lichtmicrofoto heeft een eicel in zijn centrum. (credit a: modificatie van werk van NIH; schaal-bar gegevens van Matt Russell)
De eileiders, of eileiders, strekken zich uit van de baarmoeder in de onderbuikholte naar de eierstokken, maar zij staan niet in contact met de eierstokken. De laterale uiteinden van de eileiders waaieren uit in een trompetachtige structuur en hebben een rand van vingervormige uitsteeksels, fimbriae genaamd, geïllustreerd in figuur 4b. Wanneer een eitje vrijkomt bij de ovulatie, helpen de fimbriae het niet-beweeglijke eitje de eileider in te gaan en naar de baarmoeder te gaan. De wanden van de eileiders zijn gecilieerd en bestaan grotendeels uit gladde spieren. De trilhaartjes slaan naar het midden, en de gladde spieren trekken in dezelfde richting samen, waardoor het eitje naar de baarmoeder wordt bewogen. De bevruchting vindt meestal plaats in de eileiders en het embryo in ontwikkeling wordt naar de baarmoeder gebracht voor ontwikkeling. Het duurt meestal een week voordat de eicel of het embryo door de eileider is gereisd. Sterilisatie bij vrouwen heet een tubal ligation; het is analoog aan een vasectomie bij mannen in die zin dat de eileiders worden doorgesneden en verzegeld.
De baarmoeder is een structuur ongeveer zo groot als een vuist van een vrouw. Deze is bekleed met een baarmoederslijmvlies dat rijk is aan bloedvaten en slijmklieren. De baarmoeder ondersteunt het zich ontwikkelende embryo en de foetus tijdens de zwangerschap. Het dikste gedeelte van de wand van de baarmoeder bestaat uit gladde spieren. De samentrekkingen van de gladde spieren in de baarmoeder helpen bij het passeren van de baby door de vagina tijdens de bevalling. Tijdens elke menstruatieperiode wordt een deel van de baarmoederslijmvlies afgestoten, waarna het zich weer opbouwt ter voorbereiding op een innesteling. Een deel van de baarmoeder, de baarmoederhals, steekt boven in de vagina uit. De baarmoederhals fungeert als het geboortekanaal.
De vagina is een gespierde buis die verschillende doelen dient. Het laat de menstruatie toe om het lichaam te verlaten. Het is het recipiënt voor de penis tijdens de geslachtsgemeenschap en het vat voor de levering van nageslacht. Het is bekleed met gelaagde plaveiselepitheelcellen om het onderliggende weefsel te beschermen.
Seksuele reactie
De seksuele reactie bij de mens is zowel psychologisch als fysiologisch. Beide geslachten ervaren seksuele opwinding door psychologische en fysieke stimulatie. Er zijn vier fasen van de seksuele reactie. Tijdens fase één, opwinding genoemd, leidt vasodilatatie tot vasocongestie in erectiele weefsels bij zowel mannen als vrouwen. De tepels, clitoris, schaamlippen en penis zwellen op met bloed en worden groter. Vaginale afscheidingen komen vrij om de vagina te smeren en de geslachtsgemeenschap te vergemakkelijken. Tijdens de tweede fase, die het plateau wordt genoemd, gaat de stimulatie door, het buitenste derde deel van de vaginale wand vergroot zich met bloed, en de ademhaling en hartslag nemen toe.
Tijdens de derde fase, het orgasme, treden bij beide geslachten ritmische, onwillekeurige samentrekkingen van spieren op. Bij de man vernauwen de accessoire voortplantingsklieren en -buisjes zich, waardoor het sperma in de urinebuis terechtkomt, waarna de urinebuis samentrekt en het sperma via de penis wordt uitgestoten. Bij vrouwen trekken de baarmoeder en de vaginale spieren samen in golven die elk iets korter dan een seconde kunnen duren. Tijdens fase vier, of de oplossing, keren de in de eerste drie fasen beschreven processen zich om en keren terug naar hun normale toestand. Mannen ervaren een refractaire periode waarin zij geen erectie kunnen behouden of niet kunnen klaarkomen gedurende een periode die varieert van minuten tot uren.
Gametogenese
Gametogenese, de produktie van sperma en eicellen, vindt plaats door middel van het proces van meiose. Tijdens de meiose worden door twee celdelingen de gepaarde chromosomen in de celkern gescheiden en vervolgens de chromatiden die tijdens een eerdere fase van de levenscyclus van de cel zijn gemaakt. Bij de meiose ontstaan haploïde cellen met de helft van elk chromosomenpaar dat normaal in diploïde cellen voorkomt. De produktie van sperma wordt spermatogenese genoemd en de produktie van eicellen oogenese.
Spermatogenese
Spermatogenese, geïllustreerd in figuur 5, vindt plaats in de wand van de zaadbuizen, met stamcellen aan de periferie van de buis en de spermatozoa aan het lumen van de buis. Onmiddellijk onder het kapsel van de tubulus bevinden zich diploïde, ongedifferentieerde cellen. Deze stamcellen, spermatogonia (enkelvoud: spermatagonium) genoemd, ondergaan mitose, waarbij de ene nakomeling zich differentieert tot zaadcel en de andere de volgende generatie sperma voortbrengt.
Figuur 5. Tijdens de spermatogenese ontstaan uit elke primaire spermatocyt vier zaadcellen.
Meiose begint met een cel die primaire spermatocyt wordt genoemd. Aan het eind van de eerste meiose deling ontstaat een haploïde cel, een secundaire spermatocyt. Deze cel is haploïd en moet nog een meiose celdeling ondergaan. De cel die aan het einde van de meiose ontstaat, wordt een spermatide genoemd en wanneer deze het lumen van de tubulus bereikt en een flagellum krijgt, wordt hij een spermacel genoemd. Uit elke primaire spermatocyt die de meiose doorloopt, ontstaan vier zaadcellen.
Stamcellen worden afgezet tijdens de dracht en zijn aanwezig bij de geboorte tot aan het begin van de adolescentie, maar in een inactieve toestand. Tijdens de adolescentie veroorzaken gonadotrope hormonen van de voorste hypofyse de activering van deze cellen en de produktie van levensvatbaar sperma. Dit gaat door tot op hoge leeftijd.
Oogenese
Figuur 6. Het proces van oogenese vindt plaats in de buitenste laag van de eierstok.
Oogenese, geïllustreerd in figuur 6, vindt plaats in de buitenste lagen van de eierstokken. Net als bij de spermaproductie begint de oogenese met een kiemcel, een oogonium (meervoud: oogonia) genoemd, maar deze cel ondergaat mitose om in aantal toe te nemen, wat uiteindelijk resulteert in maximaal ongeveer één tot twee miljoen cellen in het embryo.
De cel die met de meiose begint, wordt een primaire oöcyt genoemd, zoals in figuur 6 is te zien. Deze cel begint aan de eerste meiose-deling en wordt in zijn voortgang in het eerste profase-stadium gearresteerd. Op het moment van de geboorte bevinden alle toekomstige eicellen zich in de profase. Tijdens de adolescentie veroorzaken hormonen uit de voorste hypofyse de ontwikkeling van een aantal follikels in een eierstok. Dit heeft tot gevolg dat de primaire eicel de eerste meiose deling voltooit. De cel deelt zich ongelijk, waarbij het grootste deel van het celmateriaal en de organellen naar één cel gaan, die een secundaire eicel wordt genoemd, en slechts één stel chromosomen en een kleine hoeveelheid cytoplasma naar de andere cel gaan. Deze tweede cel wordt een polair lichaam genoemd en sterft gewoonlijk. Een secundaire meiosestilstand treedt op, deze keer in het metafase II-stadium. Bij de ovulatie komt deze secundaire eicel vrij en reist via de eileider naar de baarmoeder. Als de secundaire eicel bevrucht wordt, gaat de cel verder door de meiose II, waarbij een tweede poollichaam wordt geproduceerd en een bevruchte eicel die alle 46 chromosomen van een mens bevat, waarvan de helft afkomstig is van het sperma.
De eicelproductie begint voor de geboorte, wordt tijdens de meiose stilgelegd tot de puberteit, en dan gaan de individuele cellen bij elke menstruatiecyclus door. Uit elk meioseproces wordt één eicel geproduceerd, waarbij de extra chromosomen en chromatiden in polaire lichamen terechtkomen die degenereren en door het lichaam weer worden opgenomen.
Check Your Understanding
Beantwoord de onderstaande vraag (vragen) om te zien hoe goed je de onderwerpen uit het vorige hoofdstuk hebt begrepen. Deze korte quiz telt niet mee voor je cijfer en je kunt hem een onbeperkt aantal keren overdoen.
Gebruik deze quiz om je begrip te toetsen en te beslissen of je (1) het vorige deel verder wilt bestuderen of (2) verder wilt gaan met het volgende deel.