Chapter-03 Human Reproduction
As you are aware, humans are sexually reproducing and viviparous. The reproductive events in humans include formation of gametes (gametogenesis), i.e., sperms in males and ovum in females, transfer of sperms into the female genital tract (insemination) and fusion of male and female gametes (fertilisation) leading to formation of zygote. This is followed by formation and development of blastocyst and its attachment to the uterine wall (implantation), embryonic development (gestation) and delivery of the baby (parturition). You have learnt that these reproductive events occur after puberty. There are remarkable differences between the reproductive events in the male and in the female, for example, sperm formation continues even in old men, but formation of ovum ceases in women around the age of fifty years. Let us examine the male and female reproductive systems in human.
3.1 THE MALE REPRODUCTIVE SYSTEM
The male reproductive system is located in the pelvis region (Figure 3.1a). It includes a pair of testes alongwith accessory ducts, glands and the external genitalia.
Figure 3.1(a) Diagrammatic sectional view of male pelvis showing reproductive system
The testes are situated outside the abdominal cavity within a pouch called scrotum. The scrotum helps in maintaining the low temperature of the testes (2–2.5o C lower than the normal internal body temperature) necessary for spermatogenesis. In adults, each testis is oval in shape, with a length of about 4 to 5 cm and a width of about 2 to 3 cm. The testis is covered by a dense covering. Each testis has about 250 compartments called testicular lobules (Figure 3.1b).
Figure 3.1(b) Diagrammatic view of male reproductive system (part of testis is open to show inner details)
Each lobule contains one to three highly coiled seminiferous tubules in which sperms are produced. Each seminiferous tubule is lined on its inside by two types of cells called male germ cells (spermatogonia) and Sertoli cells (Figure 3.2 ). The male germ cells undergo meiotic divisions finally leading to sperm formation, while Sertoli cells provide nutrition to the germ cells. The regions outside the seminiferous tubules called interstitial spaces, contain small blood vessels and interstitial cells or Leydig cells (Figure 3.2). Leydig cells synthesise and secrete testicular hormones called Figure 3.1(b) Diagrammatic view of male reproductive system (part of testis is open to show inner details) androgens. Other immunologically competent cells are also present.
The male sex accessory ducts include rete testis, vasa efferentia, epididymis and vas deferens (Figure 3.1b). The seminiferous tubules of the testis open into the vasa efferentia through rete testis. The vasa efferentia leave the testis and open into epididymis located along the posterior surface of each testis. The epididymis leads to vas deferens that ascends to the abdomen and loops over the urinary bladder. It receives a duct from seminal vesicle and opens into urethra as the ejaculatory duct (Figure 3.1a). These ducts store and transport the sperms from the testis to the outside through urethra. The urethra originates from the urinary bladder and extends through the penis to its external opening called urethral meatus.
Figure 3.2 Diagrammatic sectional view of seminiferous tubule
The penis is the male external genitalia (Figure 3.1a, b). It is made up of special tissue that helps in erection of the penis to facilitate insemination. The enlarged end of penis called the glans penis is covered by a loose fold of skin called foreskin.
The male accessory glands (Figure 3.1a, b) include paired seminal vesicles, a prostate and paired bulbourethral glands. Secretions of these glands constitute the seminal plasma which is rich in fructose, calcium and certain enzymes. The secretions of bulbourethral glands also helps in the lubrication of the penis.
3.2 THE FEMALE REPRODUCTIVE SYSTEM
The female reproductive system consists of a pair of ovaries alongwith a pair of oviducts, uterus, cervix, vagina and the external genitalia located in pelvic region (Figure 3.3a). These parts of the system alongwith a pair of the mammary glands are integrated structurally and functionally to support the processes of ovulation, fertilisation, pregnancy, birth and child care.
Ovaries are the primary female sex organs that produce the female gamete (ovum) and several steroid hormones (ovarian hormones). The ovaries are located one on each side of the lower abdomen (Figure 3.3b). Each ovary is about 2 to 4 cm in length and is connected to the pelvic wall and uterus by ligaments. Each ovary is covered by a thin epithelium which encloses the ovarian stroma. The stroma is divided into two zones - a peripheral cortex and an inner medulla.
Figure 3.3 (a) Diagrammatic sectional view of female pelvis showing reproductive system
The oviducts (fallopian tubes), uterus and vagina constitute the female accessory ducts. Each fallopian tube is about 10-12 cm long and extends from the periphery of each ovary to the uterus (Figure 3.3b), the part closer to the ovary is the funnel-shaped infundibulum. The edges of the infundibulum possess finger-like projections called fimbriae, which help in collection of the ovum after ovulation. The infundibulum leads to a wider part of the oviduct called ampulla. The last part of the oviduct, isthmus has a narrow lumen and it joins the uterus.
Figure 3.3 (b) Diagrammatic sectional view of the female reproductive system
The uterus is single and it is also called womb. The shape of the uterus is like an inverted pear. It is supported by ligaments attached to the pelvic wall. The uterus opens into vagina through a narrow cervix. The cavity of the cervix is called cervical canal (Figure 3.3b) which alongwith vagina forms the birth canal. The wall of the uterus has three layers of tissue. The external thin membranous perimetrium, middle thick layer of smooth muscle, myometrium and inner glandular layer called endometrium that lines the uterine cavity. The endometrium undergoes cyclical changes during menstrual cycle while the myometrium exhibits strong contraction during delivery of the baby.
The female external genitalia include mons pubis, labia majora, labia minora, hymen and clitoris (Figure 3.3a). Mons pubis is a cushion of fatty tissue covered by skin and pubic hair. The labia majora are fleshy folds of tissue, which extend down from the mons pubis and surround the vaginal opening. The labia minora are paired folds of tissue under the labia majora. The opening of the vagina is often covered partially by a membrane called hymen. The clitoris is a tiny finger-like structure which lies at the upper junction of the two labia minora above the urethral opening. The hymen is often torn during the first coitus (intercourse). However, it can also be broken by a sudden fall or jolt, insertion of a vaginal tampon, active participation in some sports like horseback riding, cycling, etc. In some women the hymen persists even after coitus. In fact, the presence or absence of hymen is not a reliable indicator of virginity or sexual experience.
Figure 3.4 A diagrammatic sectional view of Mammary gland
A functional mammary gland is characteristic of all female mammals. The mammary glands are paired structures (breasts) that contain glandular tissue and variable amount of fat. The glandular tissue of each breast is divided into 15-20 mammary lobes containing clusters of cells called alveoli (Figure 3.4). The cells of alveoli secrete milk, which is stored in the cavities (lumens) of alveoli. The alveoli open into mammary tubules. The tubules of each lobe join to form a mammary duct. Several mammary ducts join to form a wider mammary ampulla which is connected to lactiferous duct through which milk is sucked out.
3.3 GAMETOGENESIS
The primary sex organs - the testis in the males and the ovaries in the females - produce gametes, i.e, sperms and ovum, respectively, by the process called gametogenesis. In testis, the immature male germ cells (spermatogonia) produce sperms by spermatogenesis that begins at puberty. The spermatogonia (sing. spermatogonium) present on the inside wall of seminiferous tubules multiply by mitotic division and increase in numbers. Each spermatogonium is diploid and contains 46 chromosomes. Some of the spermatogonia called primary spermatocytes periodically undergo meiosis. A primary spermatocyte completes the first meiotic division (reduction division) leading to formation of two equal, haploid cells called secondary spermatocytes, which have only 23 chromosomes each. The secondary spermatocytes undergo the second meiotic division to produce four equal, haploid spermatids (Figure 3.5). What would be the number of chromosome in the spermatids? The spermatids are transformed into spermatozoa (sperms) by the process called spermiogenesis. After spermiogenesis, sperm heads become embedded in the Sertoli cells, and are finally released from the seminiferous tubules by the process called spermiation.
Figure 3.5 Diagrammatic sectional view of a seminiferous tubule (enlarged)
Spermatogenesis starts at the age of puberty due to significant increase in the secretion of gonadotropin releasing hormone (GnRH). This, if you recall, is a hypothalamic hormone. The increased levels of GnRH then acts at the anterior pituitary gland and stimulates secretion of two gonadotropins - luteinising hormone (LH) and follicle stimulating hormone (FSH). LH acts at the Leydig cells and stimulates synthesis and secretion of androgens. Androgens, in turn, stimulate the process of spermatogenesis. FSH acts on the Sertoli cells and stimulates secretion of some factors which help in the process of spermiogenesis.
Figure 3.6 Structure of a sperm
Let us examine the structure of a sperm. It is a microscopic structure composed of a head, neck, a middle piece and a tail (Figure 3.6). A plasma membrane envelops the whole body of sperm. The sperm head contains an elongated haploid nucleus, the anterior portion of which is covered by a cap-like structure, acrosome. The acrosome is filled with enzymes that help fertilisation of the ovum. The middle piece possesses numerous mitochondria, which produce energy for the movement of tail that facilitate sperm motility essential for fertilisation. The human male ejaculates about 200 to 300 million sperms during a coitus of which, for normal fertility, at least 60 per cent sperms must have normal shape and size and at least 40 per cent of them must show vigorous motility.
Sperms released from the seminiferous Figure 3.6 Structure of a sperm tubules, are transported by the accessory ducts. Secretions of epididymis, vas deferens, seminal vesicle and prostate are essential for maturation and motility of sperms. The seminal plasma along with the sperms constitute the semen. The functions of male sex accessory ducts and glands are maintained by the testicular hormones (androgens).
The process of formation of a mature female gamete is called oogenesis which is markedly different from spermatogenesis. Oogenesis is initiated during the embryonic development stage when a couple of million gamete mother cells (oogonia) are formed within each fetal ovary; no more oogonia are formed and added after birth. These cells start division and enter into prophase-I of the meiotic division and get temporarily arrested at that stage, called primary oocytes. Each primary oocyte then gets surrounded by a layer of granulosa cells and is called the primary follicle (Figure 3.7). A large number of these follicles degenerate during the phase from birth to puberty. Therefore, at puberty only 60,000-80,000 primary follicles are left in each ovary. The primary follicles get surrounded by more layers of granulosa cells and a new theca and are called secondary follicles.
The secondary follicle soon transforms into a tertiary follicle which is characterised by a fluid filled cavity called antrum. The theca layer is organised into an inner theca interna and an outer theca externa. It is important to draw your attention that it is at this stage that the primary oocyte within the tertiary follicle grows in size and completes its first meiotic division. It is an unequal division resulting in the formation of a large haploid secondary oocyte and a tiny first polar body (Figure 3.8b). The secondary oocyte retains bulk of the nutrient rich cytoplasm of the primary oocyte. Can you think of any advantage for this? Does the first polar body born out of first meiotic division divide further or degenerate? At present we are not very certain about this. The tertiary follicle further changes into the mature follicle or Graafian follicle (Figure 3.7). The secondary oocyte forms a new membrane called zona pellucida surrounding it. The Graafian follicle now ruptures to release the secondary oocyte (ovum) from the ovary by the Figure 3.7 Diagrammatic Section view of ovary process called ovulation. Can you identify major differences between spermatogenesis and oogenesis? A diagrammatic representation of spermatogenesis and oogenesis is given below (Figure 3.8).
Figure 3.7 Diagrammatic Section view of ovary
Figure 3.8 Schematic representation of (a) Spermatogenesis; (b) Oogenesis
3.4 MENSTRUAL CYCLE
The reproductive cycle in the female primates (e.g. monkeys, apes and human beings) is called menstrual cycle. The first menstruation begins at puberty and is called menarche. In human females, menstruation is repeated at an average interval of about 28/29 days, and the cycle of events starting from one menstruation till the next one is called the menstrual cycle. One ovum is released (ovulation) during the middle of each menstrual cycle.
Figure 3.9 Diagrammatic presentation of various events during a menstrual cycle
The major events of the menstrual cycle are shown in Figure 3.9. The cycle starts with the menstrual phase, when menstrual flow occurs and it lasts for 3-5 days. The menstrual flow results due to breakdown of endometrial lining of the uterus and its blood vessels which forms liquid that comes out through vagina. Menstruation only occurs if the released ovum is not fertilised. Lack of menstruation may be indicative of pregnancy. However, it may also be caused due to some other underlying causes like stress, poor health etc. The menstrual phase is followed by the follicular phase. During this phase, the primary follicles in the ovary grow to become a fully mature Graafian follicle and simultaneously the endometrium of uterus regenerates through proliferation. These changes in the ovary and the uterus are induced by changes in the levels of pituitary and ovarian hormones (Figure 3.9). The secretion of gonadotropins (LH and FSH) increases gradually during the follicular phase, and stimulates follicular development as well as secretion of estrogens by the growing follicles. Both LH and FSH attain a peak level in the middle of cycle (about 14th day). Rapid secretion of LH leading to its maximum level during the mid-cycle called LH surge induces rupture of Graafian follicle and thereby the release of ovum (ovulation). The ovulation (ovulatory phase) is followed by the luteal phase during which the remaining parts of the Graafian follicle transform as the corpus luteum (Figure 3.9). The corpus luteum secretes large amounts of progesterone which is essential for maintenance of the endometrium. Such an endometrium is necessary for implantation of the fertilised ovum and other events of pregnancy. During pregnancy all events of the menstrual cycle stop and there is no menstruation. In the absence of fertilisation, the corpus luteum degenerates. This causes disintegration of the endometrium leading to menstruation, marking a new cycle. In human beings, menstrual cycles ceases around 50 years of age; that is termed as menopause. Cyclic menstruation is an indicator of normal reproductive phase and extends between menarche and menopause.
3.5 FERTILISATION AND IMPLANTATION
During copulation (coitus) semen is released by the penis into the vagina (insemination). The motile sperms swim rapidly, pass through the cervix, enter into the uterus and finally reach the ampullary region of the fallopian tube (Figure 3.11b). The ovum released by the ovary is also transported to the ampullary region where fertilisation takes place. Fertilisation can only occur if the ovum and sperms are transported simultaneously to the ampullary region. This is the reason why not all copulations lead to fertilisation and pregnancy.
Figure 3.10 Ovum surrounded by few sperms
The process of fusion of a sperm with an ovum is called fertilisation. During fertilisation, a sperm comes in contact with the zona pellucida layer of the ovum (Figure 3.10) and induces changes in the membrane that block the entry of additional sperms. Thus, it ensures that only one sperm can fertilise an ovum. The secretions of the acrosome help the sperm enter into the cytoplasm of the ovum through the zona pellucida and the plasma membrane. This induces the completion of the meiotic division of the secondary oocyte. The second meiotic division is also unequal and results in the formation of a second polar body and a haploid ovum (ootid). Soon the haploid nucleus of the sperms and that of the ovum fuse together to form a diploid zygote. How many chromosomes will be there in the zygote?
One has to remember that the sex of the baby has been decided at this stage itself. Let us see how? As you know the chromosome pattern in the human female is XX and that in the male is XY. Therefore, all the haploid gametes (ova) produced by the female have the sex chromosome X whereas in the male gametes (sperms) the sex chromosome could be either X or Y, hence, 50 per cent of sperms carry the X chromosome while the other 50 per cent carry the Y. After fusion of the male and female gametes the zygote would carry either XX or XY depending on whether the sperm carrying X or Y fertilised the ovum. The zygote carrying XX would develop into a female baby and XY would form a male (you will learn more about the chromosomal patterns in Chapter 5). That is why, scientifically it is correct to say that the sex of the baby is determined by the father and not by the mother!
Figure 3.11 Transport of ovum, fertilisation and passage of growing embryo through fallopian tube
The mitotic division starts as the zygote moves through the isthmus of the oviduct called cleavage towards the uterus (Figure 3.11) and forms 2, 4, 8, 16 daughter cells called blastomeres. The embryo with 8 to 16 blastomeres is called a morula (Figure 3.11e). The morula continues to divide and transforms into blastocyst (Figure 3.11g) as it moves further into the uterus. The blastomeres in the blastocyst are arranged into an outer layer called trophoblast and an inner group of cells attached to trophoblast called the inner cell mass. The trophoblast layer then gets attached to the endometrium and the inner cell mass gets differentiated as the embryo. After attachment, the uterine cells divide rapidly and covers the blastocyst. As a result, the blastocyst becomes embedded in the endometrium of the uterus (Figure 3.11h). This is called implantation and it leads to pregnancy.
3.6 PREGNANCY AND EMBRYONIC DEVELOPMENT
After implantation, finger-like projections appear on the trophoblast called chorionic villi which are surrounded by the uterine tissue and maternal blood. The chorionic villi and uterine tissue become interdigitated with each other and jointly form a structural and functional unit between developing embryo (foetus) and maternal body called placenta (Figure 3.12).
The placenta facilitate the supply of oxygen and nutrients to the embryo and also removal of carbon dioxide and excretory/waste materials produced by the embryo. The placenta is connected to the embryo through an umbilical cord which helps in the transport of substances to and from the embryo. Placenta also acts as an endocrine tissue and produces several hormones like human chorionic gonadotropin (hCG), human placental lactogen (hPL), estrogens, progestogens, etc. In the later phase of pregnancy, a hormone called relaxin is also secreted by the ovary. Let us remember that hCG, hPL and relaxin are produced in women only during pregnancy. In addition, during pregnancy the levels of other hormones like estrogens, progestogens, cortisol, prolactin, thyroxine, etc., are increased several folds in the maternal blood. Increased production of these hormones is essential for supporting the fetal growth, metabolic changes in the mother and maintenance of pregnancy.
Figure 3.12 The human foetus within the uterus
Immediately after implantation, the inner cell mass (embryo) differentiates into an outer layer called ectoderm and an inner layer called endoderm. A mesoderm soon appears between the ectoderm and the endoderm. These three layers give rise to all tissues (organs) in adults. It needs to be mentioned here that the inner cell mass contains certain cells called stem cells which have the potency to give rise to all the tissues and organs.
What are the major features of embryonic development at various months of pregnancy? The human pregnancy lasts 9 months. Do you know for how many months pregnancy last in dogs, elephants, cats? Find out. In human beings, after one month of pregnancy, the embryo’s heart is formed. The first sign of growing foetus may be noticed by listening to the heart sound carefully through the stethoscope. By the end of the second month of pregnancy, the foetus develops limbs and digits. By the end of 12 weeks (first trimester), most of the major organ systems are formed, for example, the limbs and external genital organs are welldeveloped. The first movements of the foetus and appearance of hair on the head are usually observed during the fifth month. By the end of about 24 weeks (end of second trimester), the body is covered with fine hair, eye-lids separate, and eyelashes are formed. By the end of nine months of pregnancy, the foetus is fully developed and is ready for delivery.
3.7 PARTURITION AND LACTATION
The average duration of human pregnancy is about 9 months which is called the gestation period. Vigorous contraction of the uterus at the end of pregnancy causes expulsion/delivery of the foetus. This process of delivery of the foetus (childbirth) is called parturition. Parturition is induced by a complex neuroendocrine mechanism. The signals for parturition originate from the fully developed foetus and the placenta which induce mild uterine contractions called foetal ejection reflex. This triggers release of oxytocin from the maternal pituitary. Oxytocin acts on the uterine muscle and causes stronger uterine contractions, which in turn stimulates further secretion of oxytocin. The stimulatory reflex between the uterine contraction and oxytocin secretion continues resulting in stronger and stronger contractions. This leads to expulsion of the baby out of the uterus through the birth canal - parturition. Soon after the infant is delivered, the placenta is also expelled out of the uterus. What do you think the doctors inject to induce delivery?
The mammary glands of the female undergo differentiation during pregnancy and starts producing milk towards the end of pregnancy by the process called lactation. This helps the mother in feeding the newborn. The milk produced uring the initial few days of lactation is called colostrum which contains several antibodies absolutely essential to develop resistance for the new-born babies. Breast-feeding during the initial period of infant growth is recommended by doctors for bringing up a healthy baby.
Summary
Humans are sexually reproducing and viviparous. The male reproductive system is composed of a pair of testes, the male sex accessory ducts and the accessory glands and external genitalia. Each testis has about 250 compartments called testicular lobules, and each lobule contains one to three highly coiled seminiferous tubules. Each seminiferous tubule is lined inside by spermatogonia and Sertoli cells. The spermatogonia undergo meiotic divisions leading to sperm formation, while Sertoli cells provide nutrition to the dividing germ cells. The Leydig cells outside the seminiferous tubules, synthesise and secrete testicular hormones called androgens. The male external genitalia is called penis.
The female reproductive system consists of a pair of ovaries, a pair of oviducts, a uterus, a vagina, external genitalia, and a pair of mammary glands. The ovaries produce the female gamete (ovum) and some steroid hormones (ovarian hormones). Ovarian follicles in different stages of development are embedded in the stroma. The oviducts, uterus and vagina are female accessory ducts. The uterus has three layers namely perimetrium, myometrium and endometrium. The female external genitalia includes mons pubis, labia majora, labia minora, hymen and clitoris. The mammary glands are one of the female secondary sexual characteristics.
Spermatogenesis results in the formation of sperms that are transported by the male sex accessory ducts. A normal human sperm is composed of a head, neck, a middle piece and tail. The process of formation of mature female gametes is called oogenesis. The reproductive cycle of female primates is called menstrual cycle. Menstrual cycle starts only after attaining sexual maturation (puberty). During ovulation only one ovum is released per menstrual cycle. The cyclical changes in the ovary and the uterus during menstrual cycle are induced by changes in the levels of pituitary and ovarian hormones. After coitus, sperms are transported to the ampulla, where the sperm fertilises the ovum leading to formation of a diploid zygote. The presence of X or Y chromosome in the sperm determines the sex of the embryo. The zygote undergoes repeated mitotic division to form a blastocyst, which is implanted in the uterus resulting in pregnancy. After nine months of pregnancy, the fully developed foetus is ready for delivery. The process of childbirth is called parturition which is induced by a complex neuroendocrine mechanism involving cortisol, estrogens and oxytocin. Mammary glands differentiate during pregnancy and secrete milk after child-birth. The new-born baby is fed milk by the mother (lactation) during the initial few months of growth.
EXERCISES
1. Fill in the blanks:
(a) Humans reproduce _____________ (asexually/sexually)
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Humans reproduce sexually.
(b) Humans are _____________ (oviparous, viviparous, ovoviviparous)
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Humans are viviparous.
(c) Fertilisation is _____________ in humans (external/internal)
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Fertilisation is internal in humans.
(d) Male and female gametes are _____________ (diploid/haploid)
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Male and female gametes are haploid.
(e) Zygote is _____________ (diploid/haploid)
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Zygote is diploid
(f) The process of release of ovum from a mature follicle is called _____________
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The process of release of ovum from a mature follicle is called ovulation
(g) Ovulation is induced by a hormone called _____________
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Ovulation is induced by a hormone called luteinising hormone (LH).
(h) The fusion of male and female gametes is called _____________
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Answer
The fusion of male and female gametes is called fertilisation.
(i) Fertilisation takes place in _____________
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Fertilisation takes place in the ampulla of the oviduct.
(j) Zygote divides to form _____________which is implanted in uterus.
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Answer
Zygote divides to form a blastocyst, which is implanted in the uterus.
(k) The structure which provides vascular connection between foetus and uterus is called _____________
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Answer
The structure which provides a vascular connection between the foetus and the uterus is called the placenta.
2. Draw a labelled diagram of male reproductive system.
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Answer
The diagram of the male reproductive system is as follows:
3. Draw a labelled diagram of female reproductive system.
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The diagram of the female reproductive system is as follows:
4. Write two major functions each of testis and ovary.
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Two major functions of the testis and ovary are as follows:
Testis:
- The process of spermatogenesis produces sperms through the seminiferous tubules
- Testosterone, the male sex hormone, is secreted by the Leydig cells
Ovary:
- In the process of oogenesis, ovaries produce ova
- Progesterone and oestrogen, the female sex hormones, are secreted
5. Describe the structure of a seminiferous tubule.
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The structure of seminiferous tubules is listed below:
- Seminiferous tubules are found in the testicular lobules and are highly coiled structures. It is here that the production of sperm in the testes occurs
- Each of the seminiferous tubules has a lining of germinal epithelium
- On the inner side, it is lined by two types of cells - Sertoli cells and spermatogonia
- Spermatogonia - they are the male germ cells that produce the primary spermatocytes through the process of meiotic divisions. Further, the primary spermatocytes undergo meiotic divisions for the formation of secondary spermatocytes and, ultimately, spermatids. Later on, spermatids metamorphosise into the male gametes, termed as spermatozoa
- Sertoli cells are referred to as nurse cells of the testes. It is because they nourish the germ cells.
- Just adjacent to the seminiferous tubules, there are large polygonal cells referred to as leydig cells or interstitial cells, which secrete testosterone - the male hormone.
6. What is spermatogenesis? Briefly describe the process of spermatogenesis.
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The phenomena of sperm production from the immature germ cell in males is termed as spermatogenesis. The process occurs in the seminiferous tubules located inside the testes. In this process, a diploid male germ cell or spermatogonium enlarges (in size) to form a diploid primary spermatocyte, which in turn goes through the first meiotic division or meiosis I. This division is a reductional division for the formation of two equal haploid secondary spermatocytes, each of which further undergoes a second meiotic division or meiosis II for the formation of two equal haploid spermatids.
Subsequently, four haploid spermatids are formed from a diploid spermatogonium. The spermatids, hence produced, alter to form spermatozoa (sperm) through the process of spermiogenesis.
7. Name the hormones involved in regulation of spermatogenesis.
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Some hormones involved in the regulation of spermatogenesis are as listed below:
- Luteinising hormone (LH) - It serves as Leydig cells triggering synthesis & secretion of androgens
- Gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) - It is a hypothalamic hormone that is secreted at the age of puberty, acting at the anterior pituitary gland and stimulating the secretion of LH & FSH
- Follicle-stimulating hormone (FSH) - It acts on Sertoli cells, stimulating the secretion of factors which aid in the spermiogenesis process
- Androgens - It triggers inhibin production regulating the spermatogenesis process
8. Define spermiogenesis and spermiation.
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Spermiogenesis - It is the phenomenon of the transformation of non-motile spermatids to mature, motile spermatozoa.
Spermiation - It is the phenomenon where mature spermatozoa are released from the Sertoli cells into the lumen of the seminiferous tubules of the testes.
9. Draw a labelled diagram of sperm.
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The diagram of sperm is as below:
10. What are the major components of seminal plasma?
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The major components of seminal plasma are as follows:
- Secretions of the accessory sex glands of males - prostate gland, seminal vesicles, bulbourethral glands.
- Mainly composed of - calcium, fructose, and other enzymes.
11. What are the major functions of male accessory ducts and glands?
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The major functions of the male accessory ducts and glands are as follows:
| Male accessory ducts |
Vasa efferentia |
Conducts sperms from the rete testis to the epididymis |
|---|---|---|
| Rete testis | Stores sperms that are produced by seminiferous tubules | |
| Vasa deferentia |
Conducts sperms from epididymis to the urethra | |
| Epididymis | Physiological maturation of sperms, storage & nourishment | |
| Male accessory gland |
Seminal vesicles |
Activates and provides energy to facilitate sperm motility after ejaculation |
| Prostate gland |
Nourishes and activates sperms, enhances sperm motility, provides alkalinity to the ejaculate, neutralises urine acidity |
|
| Cowper’s gland |
Enhances mobility & survival potentiality of sperms in the genital tract of the female reproductive system, neutralises the activity of acidic female vaginal secretions |
12. What is oogenesis? Give a brief account of oogenesis.
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Oogenesis is the phenomenon of the formation of haploid female gametes known as ova from diploid oogonia in the ovary, Graffian follicles, to be precise. This process is discontinuous, which is initiated during the period of foetal development that is terminated only after puberty sets in.
The process of oogenesis takes place in three phases, and they are listed below:
- Multiplicative phase - Follicle cells are differentiated from the germinal epithelium of the ovary due to repeated mitosis division. Few follicle cells enlarge and are termed as egg mother cells and undergo mitosis to multiply, which is referred to as oogonia.
- Growth phase - One of the oogonia of the egg nest differentiates while the rest change into surrounding nutritive follicular epithelium. There is an increase in the size of the differentiated isolated oogonium as it gets nourished from the girdling follicle cells, thereby transforming into a diploid primary oocyte.
- Maturation phase - The diploid primary oocyte in this phase passes through two maturation divisions. Meiosis I - the first meiotic division splits the diploid primary oocyte into two haploid cells, wherein the larger one is the secondary oocyte, and the minor one is the polar body (polocyte). In meiosis II, or the second meiotic division, the secondary oocyte splits to form one large ootid and a tiny second polar body. Furthermore, the first polar body splits through mitosis to form two polar bodies. The ootid matures into a functional haploid ovum. Therefore, one primary oocyte produces one large ovum and three polar bodies, which in turn degenerate. They degenerate as they do not participate in reproduction, thus leaving behind one functional ovum.
13. Draw a labelled diagram of a section through ovary.
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Answer
The diagram of a section of an ovary is as follows:
14. Draw a labelled diagram of a Graafian follicle?
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The diagram of a Graafian follicle is as follows:
15. Name the functions of the following:
(a) Corpus luteum
(b) Endometrium
(c) Acrosome
(d) Sperm tail
(e) Fimbriae
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The functions are as follows:
(a) Corpus luteum - It is formed when the Graafian follicle ruptures. The corpus luteum secretes the hormone progesterone during the luteal phase of the menstrual cycle. When progesterone is secreted at high levels, the secretion of LH and FSH is inhibited, which further prevents ovulation. The corpus luteum facilitates the endometrium of the uterus to proliferate and prepare for the process of implantation.
(b) Endometrium - As the name suggests, the endometrium is the innermost lining of the uterus comprising glands that undergo cyclic changes during different stages of the menstrual cycle in order to prepare themselves for the embryoimplantation process.
(c) Acrosome - The acrosome is located in the anterior section of the head of the sperm, resembling a cap-like structure. It consists of the hyaluronidase enzyme that hydrolyses the outer membrane of the egg, which facilitates the sperm to perforate through the egg during fertilisation.
(d) Sperm tail - the sperm tail makes up for the longest part of the sperm, enabling the movement of the sperm once it has entered the female reproductive tract.
(e) Fimbriae - Towards the ovarian end of the fallopian tube, finger-like projections emerge. These are the Fimbriae which assist in gathering the ovum after the ovulation process. This is facilitated by the beating of the cilia.
16. Identify True/False statements. Correct each false statement to make it true.
(a) Androgens are produced by Sertoli cells. (True/False)
(b) Spermatozoa get nutrition from Sertoli cells. (True/False)
(c) Leydig cells are found in ovary. (True/False)
(d) Leydig cells synthesise androgens. (True/False)
(e) Oogenesis takes place in corpus luteum. (True/False)
(f) Menstrual cycle ceases during pregnancy. (True/False)
(g) Presence or absence of hymen is not a reliable indicator of virginity or sexual experience. (True/False)
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a. False.
Androgens are produced by the Leydig cells that are present in the seminiferous tubules
b. True
c. False Leydig cells are present in the seminiferous tubules of the testis in males.
d. True
e. False
Oogenesis occurs in the ovary.
f. True
g. True
17. What is menstrual cycle? Which hormones regulate menstrual cycle?
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- It is a cycle observed to be taking place in females, lasting around 28 days on average to complete.
- It is a series of cyclic physiological changes occurring in the female reproductive tract in primates, the end of which is combined with the collapsing of the uterine endothelium that is liberated in the form of blood and mucus through the vaginal opening, which is termed menses.
- The different hormones that regulate the menstrual cycle are LH - luteinising hormone, FSH - folliclestimulating hormone, progesterone and estrogen.
- During the follicular phase, the levels of LH and FSH that are secreted from the anterior pituitary gland increase. The FSH that is secreted under the effect of the releasing hormone (RH) from the hypothalamus triggers the primary follicle to convert into a Graafian follicle.
- There is a gradual increase in the level of $\mathrm{LH}$, which causes the follicle to grow, also causing the secretion of estrogen.
- Estrogen obstructs the FSH secretion, triggering the secretion of the LH, which also results in the thickening of the uterine endometrium.
- The amplified secretion of LH also results in the Graffian follicle rupturing, thereby causing the release of the ovum into the fallopian tube.
- This ruptured Graafian follicle transforms into corpus luteum, which secretes the hormone - progesterone during the luteal phase.
- The hormone progesterone assists in maintaining and preparing the endometrium for the process of embryoimplantation
- When the progesterone level in the blood is high, the FSH and LH secretion decreases, which furthermore hinders the process of ovulation.
18. What is parturition? Which hormones are involved in induction of parturition?
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Parturition is the process wherein a fully developed foetus from the mother’s womb is expelled after the completion of the gestation period.
The two critical hormones that are involved in the induction of parturition are as follows:
- Oxytocin - It directs the full-term foetus towards the birth canal, as it causes the contraction of the smooth muscles of the myometrium of the uterus, leading the baby to be expelled out
- Relaxin - It relaxes the pelvic ligaments, widening the pelvis to assist in an easier childbirth
19. In our society the women are often blamed for giving birth to daughters. Can you explain why this is not correct?
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We know that human beings have 23 pairs of chromosomes, and out of these, 22 pairs are autosomes, and the last pair varies in males and females. Males are heterogametic - they produce two types of male gametes or sperms, where $50 %$ of the sperms carry the ’ $\mathrm{X}$ ’ chromosome, while the rest $50 %$ carry the ’ $\mathrm{Y}$ ’ chromosome. On the other hand, females are homogametic - they produce only one type of gamete, the ova, each of which carries the ’ $\mathrm{X}$ ’ chromosome only.
Once the male and female gametes have fused to form the zygote, it would carry either XX chromosome or XY chromosome, depending on whether sperm carrying $\mathrm{X}$ or $\mathrm{Y}$ fertilised the ovum. Hence, if the sperm carrying ’ $\mathrm{X}$ ’ fertilises the ovum (zygote XX), it will develop into a female baby, and if the sperm carrying ’ $\mathrm{Y}$ ’ fertilises the ovum (zygote XY), it will develop into a male baby. Both of these cases are attributed to the sperm that carries the chromosome fertilising the ovum. Hence, we can say that the sex of the child is determined by the father and not the mother. This is why it is incorrect to blame women for the gender of the child.
20. How many eggs are released by a human ovary in a month? How many eggs do you think would have been released if the mother gave birth to identical twins? Would your answer change if the twins born were fraternal?
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Typically in a month, human ovaries release only one egg, rarely two.
In the case of identical twins or monozygotic twins, one egg is released by the ovary, which splits into two postfertilisation. This is why identical twins exhibit the same genetic features. On the other hand, in fraternal twins or dizygotic twins, two eggs are released, which are fertilised by two different sperms causing the fraternal twins to exhibit different genetic characteristics.
21. How many eggs do you think were released by the ovary of a female dog which gave birth to 6 puppies?
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जैसाकि आप जानते हैं मानव लैंगिक रूप से जनन करने वाला और सजीवप्रजक या जरायुज प्राणी है। मानवों में जनन घटना के अंतर्गत युग्मकों की रचना (युग्मकजनन) अर्थात् पुरुष में शुक्राणुओं तथा स्त्री में अंडाणु का बनना, स्त्री जनन पथ में शुक्राणुओं का स्थानांतरण (वीर्यसेचन) और पुरुष तथा स्त्री के युग्मकों का संलयन (निषेचन) जिसके कारण युग्मनज (जाइगोट) का निर्माण होता है, शामिल हैं। इसके बाद कोरकपुटी (ब्लास्टोसिस्ट) की रचना तथा परिवर्धन और इसका गर्भाशय की दीवार से चिपक जाना (अंतर्रोपण), भ्रूणीय परिवर्धन (गर्भावधि) और शिशु के जन्म (प्रसव) की क्रियाएँ घटित होती हैं। आपने पढ़ा है कि ये जनन घटनाएँ यौवनारंभ के पश्चात् सम्पन्न होती हैं। पुरुष और स्त्री के बीच महत्त्वपूर्ण रूप से जनन घटनाएँ होती हैं; उदाहरण के लिए एक वृद्ध पुरुष में भी शुक्राणु बनना जारी रहता है, लेकिन स्त्रियों में अंडाणु की रचना 50 वर्ष की आयु के लगभग समाप्त हो जाती है। आइये, हम मानव में स्त्री और पुरुष के जनन तंत्रों की चर्चा करते हैं।
2.1 पुरुष जनन तंत्र
पुरुष जनन तंत्र शरीर के श्रोणि क्षेत्र (पेल्विस रीजन) में अवस्थित होता है (चित्र 2.1 अ)। इसके अंतर्गत एक जोड़ा वृषण, सहायक नलिकाओं के साथ-साथ एक जोड़ी ग्रंथियाँ तथा बाह्य जननेंद्रिय शामिल होते हैं।
चित्र 2.1 (अ) पुरुष जनन तंत्र को दर्शाने वाला श्रोणि क्षेत्र का आरेखीय काट
शरीर में वृषण उदर गुहा के बाहर एक थैली/धानी में स्थित होते हैं जिसे वृषणकोष (स्क्रोटम) कहते हैं। वृषणकोष वृषणों के तापमान को (शरीर के तापमान से 2-2.5 डिग्री सेंटीग्रेड) कम रखने में सहायक होता है जो शुक्राणुजनन के लिए आवश्यक है। वयस्कों में प्रत्येक वृषण अंडाकार होता है, जिसकी लम्बाई लगभग 4 से 5 सेमी. और चौड़ाई लगभग 2 से 3 सेमी. होती है। वृषण सघन आवरण से ढका रहता है। प्रत्येक वृषण में लगभग 250 कक्ष होते हैं जिन्हें वृषण पालिका (टेस्टिकुलर लोब्युल्स) कहते हैं (चित्र 2.1 ब)।
चित्र 2.1 (ब) पुरुष जनन तंत्र का आरेखीय दृश्य (आंतरिक संरचनाओं को दर्शाने के लिए वृषण का अनुदैर्ध्य काट
प्रत्येक वृषण पालिका के अंदर एक से लेकर तीन अति कुंडलित शुक्रजनक नलिकाएँ (सेमिनिफेरस ट्यूबुल्स) होती हैं जिनमें शुक्राणु पैदा किए जाते हैं। प्रत्येक शुक्रजनक नलिका का भीतरी भाग दो प्रकार की कोशिकाओं से स्तरित होती हैं, जिन्हें नर जर्म कोशिकाएँ (शुक्राणुजन / स्पर्मोटोगिया) और सर्टोली कोशिकाएँ कहते हैं (चित्र 2.2)। नर जर्म कोशिकाएँ अर्धसूत्री विभाजन (या अर्धसूत्रण) के फलस्वरूप शुक्राणुओं का निर्माण करती हैं जबकि सर्टोली कोशिकाएँ जर्म कोशिकाओं को पोषण प्रदान करती हैं। (ब) पुरुष जनन तंत्र का आरेखीय दृश्य (आंतरिक संरचनाओं को दर्शाने के लिए वृषण का अनुदैर्ध्य काट शुक्रजनक नलिकाओं के बाहरी क्षेत्र को अंतराली अवकाश (इंटरस्टीशियल स्पेस) कहा जाता है। इसमें छोटी-छोटी रुधिर वाहिकाएँ और अंतराली कोशिकाएँ (इंटरस्टीशियल सेल्स) या लीडिग कोशिकाएँ (इंटरस्टीशियल सेल्स) होती हैं (चित्र 2.2)। लीडिग कोशिकाएँ पुंजन (एंड्रोजन) नामक वृषण हार्मोन संश्लेषित व स्रवित करती हैं। यहाँ पर कुछ अन्य कोशिकाएँ भी होती हैं जो प्रतिरक्षात्मक कार्य करने में सक्षम होती हैं।
पुरुष लिंग सहायक नलिकाओं के अंतर्गत वृषण जालिकाएँ (रेटे टेस्टिस), शुक्र वाहिकाएँ (वास इफेरेंशिया), अधिवृषण (ऐपिडिडिमिस) तथा शुक्रवाहक (वास डेफेरेंस) होते हैं, (चित्र 2.1 ब)। वृषण की शुक्रजनक नलिकाएँ वृषण नलिकाओं के माध्यम से शुक्रवाहिकाओं में खुलती हैं। यह शुक्रवाहिका वृषण से चलकर अधिवृषण में खुलती हैं, जो प्रत्येक वृषण के पश्च सतह पर स्थित होती है। यह अधिवृषण शुक्रवाहक की ओर बढ़ते हुए उदर की ओर ऊपर जाती हैं और मूत्राशय के ऊपर की ओर लूप बनाती है। इसमें शुक्राशय से एक वाहिनी आती है और मूत्र मार्ग में स्खलनीय वाहिनी के रूप में खुलती है (चित्र 2.1 अ)। ये नलिकाएँ वृषण से प्राप्त शुक्राणुओं का भंडारण तथा मूत्र मार्ग से इनका बाहर स्थानांतरण करती हैं। मूत्रमार्ग मूत्राशय से निकल कर पुरुष के शिश्न (पेनिस) के माध्यम से गुजरता हुआ बाहर की ओर एक छिद्र के रूप में खुलता है जिसे मूत्राशय मुख ( यूरेथ्रल मीऐटस) कहते हैं।
चित्र 2.2 शुक्रजनक नलिकाओं के आरेखीय काट का एक दृश्य
शिश्न, पुरुष की बाहरी जननेन्द्रिय है (चित्र 2.1 अ, ब)। यह विशेष प्रकार के ऊतकों का बना होता है जो शिश्न के उद्घर्षण या उठान (इरेक्शन) में सहायता प्रदान कर वीर्यसेचन (इंसेमिनेशन) को सुगम बनाता है। शिश्न का अंतिम वर्धित भाग शिश्न मुंड (ग्लांस पेनिस) कहलाता है जो एक ढीली त्वचा से ढका होता है, जिसे अग्रच्छद (फोरस्किन) कहते हैं।
पुरुष लिंग की सहायक ग्रंथियों (चित्र 2.1 अ, ब) के अंतर्गत एक जोड़ा शुक्राशय, एक पुरस्थ (प्रोस्टेट) ग्रंथि तथा एक जोड़ा बल्बोयूरेथ्रल ग्रंथियाँ शामिल होती हैं। इन ग्रंथियों का स्राव शुक्रीय (सेमिनल) प्लाज्मा का निर्माण करता है जो फ्रुक्टोज (फल शर्करा), कैल्सियम तथा कुछ प्रकिण्व (एंजाइम्स) से भरपूर होता है। बल्वोयूरेथ्रल ग्रंथियों का स्राव मैथुन के दौरान शिश्न में स्नेहन (लूब्रिकेशन) प्रदान करने में भी सहायक होता है।
2.2 स्त्री जनन तंत्र
स्त्री जनन तंत्र के अन्तर्गत एक जोड़ा अंडाशय (ओवरी) के साथ-साथ एक जोड़ा अंडवाहिनी (ओविडक्ट), एक गर्भाशय (यूटेरस), एक गर्भाशय ग्रीवा (सर्विक्स) तथा एक योनि (वेजाइना) और बाह्य जननेन्द्रिय (एक्सटर्नल जेनिटेलिया) (चित्र 2.3 अ) शामिल होते हैं जो श्रोणि क्षेत्र में होते हैं। जनन तंत्र के ये सभी अंग एक जोड़ा स्तन ग्रंथियों (मैमरी ग्लैंड्स) के साथ संरचनात्मक तथा क्रियात्मक रूप में संयोजित होते हैं; जिसके फलस्वरूप अंडोत्सर्ग, (ओव्यूलेशन), निषेचन (फर्टिलाइजेशन), सगर्भता (प्रेगनेन्सी), शिशुजन्म तथा शिशु की देखभाल की प्रक्रियाओं में सहायता मिलती है।
अंडाशय स्त्री के प्राथमिक लैंगिक अंग हैं जो स्त्री युग्मक (अंडाणु/ओवम) और कई स्टेरॉयड हॉर्मोन (अंडाशयी हार्मोन) उत्पन्न करते हैं। उदर के निचले भाग के दोनों ओर एक-एक अंडाशय स्थित होता है (चित्र 2.3 ब)। प्रत्येक अंडाशय की लम्बाई 2 से 4 से.मी. के लगभग होती है और यह श्रोणि भित्ति तथा गर्भाशय से स्नायुओं (लिगामेंट्स) द्वारा जुड़ा होता है। प्रत्येक अंडाशय एक पतली उपकला (एपिथिलियम) से ढका होता है जो कि अंडाशय पीठिका (ओवेरियन स्ट्रोमा) से जुड़ा होता है। यह पीठिका दो क्षेत्रों-एक परिधीय वल्कुट (पेरिफेरल कॉर्टेक्स) और एक आंतरिक मध्यांश (मेडुला) में विभक्त होता है।
चित्र 2.3 ( अ ) स्त्री श्रोणि प्रदेश का जनन तंत्र दर्शाने वाला आरेखीय काट
अंडवाहिनियाँ (डिम्बवाहिनी नलिका/फेलोपियन नलिका), गर्भाशय तथा योनि मिलकर स्त्री सहायक नलिकाएँ बनाती हैं। प्रत्येक डिम्बवाहिनी नली लगभग $10-12$ से.मी. लम्बी होती है, जो प्रत्येक अंडाशय की परिधि से चलकर गर्भाशय तक जाती है (चित्र 2.3 ब)। अंडाशय के ठीक पास डिंबवाहिनी का हिस्सा कीप के आकार का होता है, जिसे कीपक (इंफन्डीबुलम) कहा जाता है। इस कीपक के किनारे अंगुलि सदृश्य प्रक्षेप (प्रोजेक्शन) होते हैं, जिसे झालर (फिंब्री) कहते हैं। अंडोत्सर्ग के दौरान अंडाशय से उत्सर्जित अंडाणु को संग्रह करने में ये झालर सहायक होते हैं। कीपक आगे चलकर अंडवाहिनी के एक चौड़े भाग में खुलता है, जिसे तुंबिका (एंपुला) कहते हैं। अंडवाहिनी का अंतिम भाग संकीर्ण पथ (इस्थमस) में एक संकरी अवकाशिका (ल्यूमेन) होती है, जो गर्भाशय को जोड़ती है।
चित्र 2.3 (ब) स्त्री जनन तंत्र का आरेखीय-काट दृश्य
गर्भाशय केवल एक होता है और इसे बच्चादानी (वुम्ब) भी कहते हैं। गर्भाशय का आकार उल्टी रखी गई नाशपाती जैसा होता है। यह श्रोणि भित्ति से स्नायुओं द्वारा जुड़ा होता है। गर्भाशय एक पतली ग्रीवा द्वारा योनि में खुलता है। ग्रीवा की गुहा को ग्रीवा नाल (सर्वाइकल कैनाल) कहते हैं (चित्र 2.3 ब), जो योनि के साथ मिलकर जन्म-नाल (बर्थ कैनाल) की रचना करती है। गर्भाशय की भित्ति, ऊतकों की तीन परत वाली होती है। बाहरी पतली झिल्लीमय स्तर को परिगर्भाशय (पेरिमैट्रियम), मध्य मोटी चिकनी पेशीय स्तर को गर्भाशय पेशी स्तर (मायोमैट्रियम) और आंतरिक ग्रंथिल स्तर को गर्भाशय अंतःस्तर (एंडोमैट्रियम) कहते हैं, जो गर्भाशय गुहा को स्तरित करती हैं। आर्तव चक्र (मेन्सट्रुल साइकिल) के दौरान गर्भाशय के अंतः स्तर में चक्रीय परिवर्तन होते हैं, जबकि गर्भाशय पेशीस्तर में प्रसव के समय काफी तेज संकुचन होते हैं।
स्त्री के बाह्य जननेंद्रिय के अन्तर्गत जघन शैल (मौंस प्यूबिस), वृहद भगोष्ठ ( लेबिया मैजोरा), लघु भगोष्ठ (लेबिया माइनोरा), योनिच्छद (हाइमेन) और भगशेफ (क्लाइटोरिस) आदि होते हैं (चित्र 2.3 अ)। जघन शैल वसामय ऊतकों से बनी एक गद्दी सी होती है जो त्वचा और जघन-बालों से ढँकी होती है। वृहद भगोष्ठ ऊतकों का माँसल वलन (फोल्ड) है, जो जघन शैल से नीचे तक फैले होते हैं और योनिद्वार को घेरे रहते हैं। लघु भगोष्ठ ऊतकों का एक जोड़ा वलन होता है और यह वृहद भगोष्ठ के नीचे स्थित होता है। योनि का द्वार प्रायः एक पतली झिल्ली, जिसे योनिच्छद कहते हैं, से आंशिक रूप से ढका होता है। भगशेफ एक छोटी सी अंगुलि जैसी संरचना होती है जो मूत्र द्वार के ऊपर दो वृहद भगोष्ठ के ऊपरी मिलन बिन्दु के पास स्थित होती है। योनिच्छद प्रायः पहले मैथुन (संभोग) के दौरान फट जाता है। हालाँकि यह आवरण कभी-कभी तेज धक्के या अचानक गिरने से भी फट सकता है। इसके अलावा योनि टैम्पॉन को घुसेड़ने या फिर घोड़े पर चढ़ने या साइकिल चलाने, आदि खेल कूद की सक्रिय भागीदारी से भी फट सकता है। कुछ औरतों का योनिच्छद संभोग के बाद भी बना रहता है। इसलिए योनचच्छद के होने अथवा न होने की बात को किसी स्त्री के कौमार्य (वर्जिनिटी) या यौन अनुभवों का वास्तविक सूचक नहीं माना जाना चाहिए।
चित्र 2.4 स्तन ग्रंथि का आरेखीय-काट दृश्य
कार्यशील स्तन ग्रंथि सभी मादा स्तनधारियों का अभिलक्षण है। स्तन ग्रंथियाँ (स्तन) युग्म संरचना हैं जिनमें ग्रंथिल ऊतक और विभिन्न मात्रा में वसा होते हैं। प्रत्येक स्तन का ग्रंथिल ऊतक 15-20 स्तन पालियों (मैमरी लोब्स) में विभक्त होता है। इसमें कोशिकाओं के गुच्छ होते हैं जिन्हें कूपिका कहते हैं (चित्र 2.4)। कूपिकाओं की कोशिकाओं से दुग्ध स्रवित होता है और जो कूपिकाओं की गुहाओं (अवकाशिकाओं) में एकत्र होता है। कूपिकाएँ स्तन नलिकाओं में खुलती हैं। प्रत्येक पालि की नलिकाएँ मिलकर स्तनवाहिनी (मैमरी डक्ट्स) का निर्माण करती हैं। कई स्तन वाहिनियाँ मिलकर एक वृहद स्तन तुंबिका बनाती है जो दुगध वाहिनी (लैक्टिफेरस डक्ट) से जुड़ी होती हैं जिससे की दूध स्तन से बाहर निकलता है।
2.3 युग्मकजनन
प्राथमिक लैंगिक अंग — पुरुषों में वृषण और स्त्रियों में अंडाशय युग्मकजनन (गैमीटोजेनेसिस) विधि द्वारा क्रमशः नर युग्मक यानी शुक्राणु और मादा युग्मक यानी अंडाणु उत्पन्न करते हैं। वृषण में, अपरिपक्व नर जर्म कोशिकाएँ (शुक्राणुजन/स्पर्मेटोगोनिया-बहुवचन; एकवचन-स्पर्मेटोगोनियम) शुक्रजनन (स्पर्मेटोजेनेसिस) द्वारा शुक्राणु उत्पन्न करती हैं जो कि किशोरावस्था के समय शुरू होती है। शुक्रजनक नलिकाओं (सेमिनिफेरस ट्यूब्यूल्स) की भीतरी भित्ति में उपस्थित शुक्राणुजन समसूत्री विभाजन (माइटोटिक डिविजन) द्वारा संख्या में वृद्धि करते हैं। प्रत्येक शुक्राणुजन द्विगुणित होता है और उसमें 46 गुणसूत्र (क्रोमोसोम) होते हैं। कुछ शुक्राणुजनों में समय-समय पर अर्धसूत्री विभाजन या अर्धसूत्रण (मिओटिक डिविजन) होता है जिनको प्राथमिक शुक्राणु कोशिकाएँ ( प्राइमरी स्पर्मेटोसाइट्स) कहते हैं। एक प्राथमिक शुक्राणु कोशिका प्रथम अर्धसूत्री विभाजन (न्यूनकारी विभाजन) को पूरा करते हुए दो समान अगुणित कोशिकाओं की रचना करते हैं, जिन्हें द्वितीयक शुक्राणु कोशिकाएँ (सेकेंडरी स्पर्मेटोसाइट्स) कहते हैं। इस प्रकार उत्पन्न प्रत्येक कोशिका में 23 गुणसूत्र होते हैं। द्वितीयक शुक्राणु कोशिकाएँ, दूसरे अर्धसूत्री विभाजन से गुजरते हुए चार बराबर अगुणित शुक्राणुप्रसू (स्पर्मेटिड्स) पैदा करते हैं (चित्र 2.5)। शुक्राणुप्रसुओं में गुणसूत्रों की संख्या कितनी होनी चाहिए? शुक्राणुप्रसू रूपांतरित होकर शुक्राणु (स्पर्मेटोजोआ/स्पर्म) बनाते हैं और इस प्रक्रिया को शुक्राणुजनन (स्पर्मिओजेनेसिस) कहा जाता है। शुक्राणुजनन के पश्चात् शुक्राणु शीर्ष सर्टोली कोशिकाओं में अंतःस्थापित (इंबेडेड) हो जाता है और अंत में जिस प्रक्रिया द्वारा
चित्र 2.5 शुक्रजनक नलिकाओं (वर्धित) के आरेखीय काट का एक दृश्य
शुक्राणु, शुक्रजनक नलिकाओं से मोचित (रिलीज) होते हैं, उस प्रक्रिया को (वीर्यसेचन) स्पर्मिएशन कहते हैं। शुक्रजनन प्रक्रिया किशोरावस्था / यौवनारंभ से होने लगती है क्योंकि इस दौरान गोनैडोट्रॉपिन रिलीजिंग हार्मोन (जीएनआरएच) के स्रवण में काफी वृद्धि हो जाती है। आपको याद होगा कि यह एक अधश्चेतक (हाइपोथैलमिक) हॉर्मोन है। गोनैडोट्रॉपिन रिलीजिंग हार्मोन के स्तर में वृद्धि के कारण यह अग्र पीयूष ग्रंथि (एंटिरियर पिट्यूटरी ग्लैंड) पर कार्य करता है तथा दो गोनैडोट्रॉपिन हॉर्मोन-पीत पिंडकर ( ल्यूटिनाइजिंग हार्मोन/एल एच) और पुटकोद्दीपक हॉर्मोन (फॉलिकल स्टिमुलेटिंग हॉर्मोन / एफ एस एच) के स्रवण को उद्दीपित करता है। एल एच लीडिग कोशिकाओं पर कार्य करता है और पुंजनों (एंड्रोजेन्स) के संश्लेषण और स्रवण को उद्दीपित करता है। इसके बदले में पुंजन शुक्राणुजनन की प्रक्रिया को उद्दीपित करता है। एफ एस एच सर्टोली कोशिकाओं पर कार्य करता है और कुछ घटकों के स्रवण को उद्दीपित करता है, जो शुक्राणुजनन की प्रक्रिया में सहायता करते हैं।
चित्र 2.6 शुक्राणु की संरचना
आइए! हम एक शुक्राणु की संरचना की जाँच करें। यह एक सूक्ष्मदर्शीय संरचना है जो एक शीर्ष (हेड), ग्रीवा (नेक), एक मध्य खंड (मिड्ल पीस) और एक पूँछ (टेल) की बनी होती है (चित्र 2.6)। एक प्लाज्मा झिल्ली शुक्राणु की पूरी काया (बॉडी) को आवृत्त किए रहती है। शुक्राणु के शीर्ष में एक दीर्घीकृत (इलांगेटेड) अगुणित केंद्रक (हेप्लॉयड न्यक्लियस) होता है तथा इसका अग्रभाग एक टोपीनुमा संरचना से आवृत होता है जिसे अग्रपिंडक (एक्रोसोम) कहते हैं। यह अग्रपिंडक उन प्रकिण्वों (एंजाइम्स) से भरा होता है, जो अंडाणु के निषेचन में मदद करते हैं। शुक्राणु के मध्य खंड में असंख्य सूत्रकणिकाएँ (माइटोकॉन्ड्रिया) होती हैं, जो पूँछ को गति प्रदान करने के लिए ऊर्जा उत्पन्न करती हैं जिसके कारण शुक्राणु को निषेचन करने के लिए आवश्यक गतिशीलता प्रदान करना सुगम बनाता है। मैथुन क्रिया के दौरान पुरुष 20 से 30 करोड़ शुक्राणु स्खलित करता है सामान्य उर्वरता (अबंधता) से लगभग 60 प्रतिशत शुक्राणु निश्चित रूप से सामान्य आकार और आकृति वाले होने चाहिए। इनमें से कम से कम 40 प्रतिशत आवश्यक रूप से सामान्य जनन क्षमता के लिए तीव्र गतिशीलता प्रदर्शित करते हैं।
शुक्रजनक नलिकाओं से मोचित (रिलीज्ड) शुक्राणु सहायक नलिकाओं द्वारा वाहित (ट्रांसपोर्टेड) होते हैं। शुक्राणुओं की परिपक्वता एवं गतिशीलता के लिए अधिवृषण, शुक्रवाहक, शुक्राशय तथा पुरस्थ ग्रंथियों का स्रवण भी आवश्यक है। शुक्राणुओं के साथ-साथ शुक्राणु प्लाज्मा मिलकर वीर्य (सीमेन) बनाते हैं। पुरुष की सहायक नलिकाओं और ग्रंथियों के कार्य को वृषण हार्मोन (ऐंड्रोजेंस) बनाये रखता है।
एक परिपक्व मादा युग्मक के निर्माण की प्रक्रिया को अंडजनन (ऊजेनेसिस) कहते हैं, जोकि पुरुष के शुक्राणुजनन से स्पष्ट रूप से भिन्न है। अंडजनन चित्र 2.6 शुक्राणु की संरचना की शुरूआत भ्रूणीय परिवर्धन चरण के दौरान होती है जब कई मिलियन मातृ युग्मक कोशिकाएँ यानि अंडजननी (ऊगोनिया) प्रत्येक भ्रूणीय अंडाशय के अंदर विनिर्मित होती हैं। जन्म के बाद अंडजननी का निर्माण और उसकी वृद्धि नहीं होती है। इन कोशिकाओं में विभाजन शुरू हो जाता है और अर्धसूत्री विभाजन के पूर्वावस्था-1 (प्रोफेज-1) में प्रविष्ट होती हैं और इस अवस्था में स्थायी तौर पर अवरूद्ध रहती हैं। इन्हें प्राथमिक अंडक (प्राइमरी ऊसाइटस) कहते हैं। उसके बाद प्रत्येक प्राथमिक अंडक कणिकामय कोशिकाओं (ग्रेनुलोसा सेल्स) की परत से आवृत्त होती है और इन्हें प्राथमिक पुटक ( प्राइमरी फॉलिकिल ) कहा जाता है (चित्र 2.7)। एक प्रक्रिया द्वारा इन पुटकों की भारी मात्रा में जन्म से यौवनारम्भ तक ह्रास होता रहता है; इसलिए यौवनारम्भ के समय प्रत्येक अंडाशय में केवल 60 हजार से 80 हजार प्राथमिक पुटक ही शेष बचते हैं। यह प्राथमिक पुटक कणिकामय कोशिकाओं के और अधिक परतों से आवृत्त हो जाते हैं तथा एक और नए प्रावरक (थिकल) स्तर से घिर जाते हैं जिसे द्वितीयक पुटक कहते हैं।
यह द्वितीयक पुटक जल्द ही एक तृतीय पुटक में परिवर्तित हो जाता है। जिसकी तरल से भरी गुहा को गह्वर (एंट्रम) कहा जाता है, यह इसका एक विशिष्ट लक्षण है। प्रावरक स्तर (थीका लेयर) अंतर प्रावरक (थीका इंटरना) और बाहय प्रावरक (थीका एक्सटरना) में गठित होता है। इस समय आपका ध्यान इस ओर खींचना महत्त्वपूर्ण होगा कि तृतीय पुटक के भीतर प्राथमिक अंडक के आकार में वृद्धि होती है और इसका पहला अर्धसूत्री विभाजन पूरा होता है। यह एक असमान विभाजन है, जिसके फलस्वरूप वृहत अगुणित द्वितीयक अंडक तथा एक लघु प्रथम ध्रुवीय पिंड की रचना होती है (चित्र 2.8 ब)। द्वितीयक अंडक, प्राथमिक अंडक के पोषक से भरपूर कोशिका प्रद्रव्य (साइटोप्लाज्म) की मात्रा को संचित रखती है। क्या आप इसके किसी लाभ के बारे में सोच सकते हैं? क्या पहले अर्धसूत्री विभाजन से उत्पन्न प्रथम ध्रुवीय पिंड में और अधिक विभाजन होता है या इसमें ह्रास हो जाता है? वर्तमान में हम इसके बारे में सुनिश्चित रूप से बहुत कुछ नहीं कह सकते हैं। तृतीय पुटक आगे चलकर परिपक्व पुटक या ग्राफी पुटक (ग्रैफियन फॉलिकिल) में परिवर्तित हो जाता है (चित्र 2.7) द्वितीयक अंडक अपने चारों ओर एक नई झिल्ली का निर्माण करता है जिसे पारदर्शी अंडावरण (जोना पेल्यूसिडा) कहते हैं। अब ग्राफी पुटक फटकर द्वितीयक अंडक (अंडाणु) को अंडाशय से मोचित करता है, इस प्रक्रिया को अंडोत्सर्ग (ओवुलेशन) कहा जाता है। क्या आप शुक्रजनन और अंडजनन के बीच प्रमुख अंतरों को पहचान सकते हैं? यहाँ पर शुक्रजनन और अंडजनन के बारे में नीचे एक आरेखीय प्रस्तुति दी गई है (चित्र 2.8 अ, ब)।
चित्र 2.7 अंडाशय के आरेखीय काट का एक दुश्य
चित्र 2.8 शुक्रजनन एवं अंडजनन का आरेखीय निरूपण
2.4 आर्तव चक्र
मादा प्राइमेटों (यानी बंदर, कपि एवं मनुष्य आदि) में होने वाले जनन चक्र को आर्तव चक्र (मेन्सट्रुअल साइकिल) या सामान्य जनों की भाषा में मासिक धर्म या माहवारी कहते हैं। प्रथम ऋतुस्राव/रजोधर्म (मेन्सट्रुएशन) की शुरूआत यौवनारंभ पर शुरू होती है, जिसे रजोदर्शन (मेनार्के) कहते हैं। स्त्रियों में यह आर्तव चक्र प्राय: $28 / 29$ दिनों की अवधि के बाद दोहराया जाता है, इसीलिए एक रजोधर्म से दूसरे रजोधर्म के बीच घटना चक्र को आर्तव चक्र (मेन्सट्रअल साइकिल) कहा जाता है। प्रत्येक आर्तव चक्र के मध्य में एक अंडाणु उत्सर्जित किएया जाता है या अंडोत्सर्ग होता है।
चित्र 2.9 आर्तव चक्र के दौरान विभिन्न घटनाओं का आरेखीय निरूपण
आर्तव चक्र की प्रमुख घटनाओं को चित्र 2.9 में दर्शाया गया है। आर्तव चक्र की शुरूआत आर्तव प्रावस्था से होती है जबकि रक्तस्राव होने लगता है। यह रक्तस्राव $3-5$ दिनों तक जारी रहता है। गर्भाशय से इस रक्तस्राव का कारण गर्भाशय की अंतःस्तर परत और उसकी रक्त वाहिनियों के नष्ट आर्तव चक्र के दौरान स्वच्छता आर्तव चक्र के दौरान स्वच्छता बनाए रखना अति आवश्यक है। प्रतिदिन स्नान करें व स्वयं को साफ रखें। हमेशा साफ सैनिटरी नेपकीन अथवा घर पर तैयार किए गए कपडे के पैड इत्यादि का उपयोग करें। आवश्यकतानुसार हर चार से पांच घंटे में नेपकीन अथवा घर पर तैयार किए गए कपड़े के पैड को बदलें। उपयोग किए हुए नेपकीन अथवा घर पर तैयार किए गए कपड़े के पैड को कागज के लिफाफे में लपेटकर उचित कचरा पात्र में डालें व शौचालय, शैचालय की जल निकास नली अथवा इधर न फेंकें। साबुन से हाथ धोएँ। होना है जो एक तरल का रूप धारण करता है और योनि से बाहर निकलता है। रजोधर्म तभी आता है जब मोचित अंडाणु निषेचित नहीं हुआ हो। रजोधर्म की अनुपस्थिति गर्भ धारण का संकेत है। यद्यपि इसके अन्य कारण जैसे- तनाव, निर्बल स्वास्थ्य आदि भी हो सकते हैं। आर्तव प्रावस्था के बाद पुटकीय प्रावस्था आती है। इस प्रावस्था के दौरान गर्भाशय के भीतर के प्राथमिक पुटक में वृद्धि होती है और यह एक पूर्ण ग्राफी पुटक बन जाता है तथा इसके साथ-साथ गर्भाशय में प्रचुरोद्भवन (प्रोलिफरेशन) के द्वारा गर्भाशय अंतःस्तर पुनः पैदा हो जाता है। अंडाशय और गर्भाशय के ये परिवर्तन पीयूष ग्रंथि तथा अंडाशयी हॉर्मोन की मात्रा के स्तर में बदलावों से प्रेरित होते हैं (चित्र 2.9)। पुटक प्रावस्था के दौरान गोनैडोट्रॉपिन (एल एच एवं एफ एस एच) का स्रवण धीरे-धीरे बढ़ता है। यह स्राव पुटक परिवर्धन के साथ-साथ वर्धमान पुटक द्वारा ऐस्ट्रोजन के स्रवण को उद्दीपित करता है। एल एच तथा एफ एस एच दोनों ही आर्तव चक्र के मध्य (लगभग 14 वें दिन) अपनी उच्चतम स्तर को प्राप्त करते हैं। मध्य चक्र के दौरान एल एच का तीव्र स्रवण जब अधिकतम स्तर पर होता है, तो इसे एल एच सर्ज कहा जाता है। यह ग्राफी पुटक को फटने के लिए प्रेरित करता है, जिसके कारण अंडाणु मोचित हो जाता है यानी अंडोत्सर्ग (ओवुलेशन) होता है। अंडोत्सर्ग के पश्चात् पीत प्रावस्था होती है, जिसके दौरान ग्राफी पुटक का शेष बचा हुआ भाग पीत पिंड (कार्पस ल्युटियम) का रूप धारण कर लेता है (चित्र 2.9)। यह पीत पिंड भारी मात्रा में प्रोजेस्ट्रॉन स्रवित करता है, जो कि गर्भाशय अंतःस्तर को बनाए रखने के लिए आवश्यक है। इस प्रकार गर्भाशय अंतःस्तर निषेचित अंडाणु के अंतर्रोपण (इम्प्लांटेशन) तथा सगर्भता की अन्य घटनाओं के लिए आवश्यक है। सगर्भता के दौरान आर्तव चक्र की सभी घटनाएँ बंद हो जाती हैं इसीलिए इस समय रजोधर्म नहीं होता है। जब निषेचन नहीं होता है, तो पीत पिंड में ह्रास होता है और यह अंतःस्तर का विखंडन करता है, जिससे कि फिर से रजोधर्म का नया चक्र शुरू हो जाता है यानी माहवारी पुनः होती है। स्त्री में यह आर्तव चक्र 50 वर्ष की आयु के लगभग बंद हो जाता है इस स्थिति को रजोनिवृत्ति (मीनोपॉज) कहा जाता है। इस प्रकार रजोदर्शन से लेकर रजोनिवृत्ति की अवस्था में चक्रीय रजोधर्म सामान्य जनन अवधि का सूचक है।
2.5 निषेचन एवं अंतर्रोपण
स्त्री एवं पुरुष के संभोग (मैथुन) के दौरान शिश्न द्वारा शुक्र (वीर्य) स्त्री की योनि में छोड़ा जाता है यानी वीर्यसेचन होता है। गतिशील शुक्राणु तेजी से तैरते हुए गर्भाशय ग्रीवा से होकर गर्भाशय में प्रवेश करते हैं और अंततः अंडवाहिनी नली के तुंबिका ( एंपुला) क्षेत्र तक पहुँचते हैं (चित्र 2.11 ब)। इसी बीच अंडाशय द्वारा मोचित अंडाणु भी तुंबिका क्षेत्र तक पहुँच जाता है, जहाँ निषेचन की क्रिया संपन्न होती है। निषेचन तभी हो सकता है यदि अंडाणु तथा शुक्राणु दोनों एक ही समय में तुंबिका क्षेत्र पर पहुँच जाएँ। यही कारण है जिससे कि सभी संभोग क्रियाएँ निषेचन व सगर्भता की स्थिति में नहीं पहुँच पाती हैं।
चित्र 2.10 कुछ शुक्राणुओं द्वारा घिरा हुआ अंडाणु
शुक्राणु के साथ एक अंडाणु के संलयन की प्रक्रिया को निषेचन (फर्टिलाइजेशन) कहते हैं। निषेचन के दौरान एक शुक्राणु अंडाणु के पारदर्शी अंडावरण (जोना पेल्युसिडा) स्तर के संपर्क में आता है (चित्र 2.10) और अतिरिक्त शुक्राणुओं के प्रवेश को रोकने हेतु उसके उक्त स्तर में बदलाव प्रेरित करता है। इस प्रकार यह सुनिश्चित हो जाता है कि एक अंडाणु को केवल एक ही शुक्राणु निषेचित कर सकता है। अग्रपिंडक का स्रवण शुक्राणु की पारदर्शी अंडावरण के माध्यम से अंडाणु के कोशिका द्रव्य (साइटोप्लाज्म) तथा प्लाज्मा भित्ति में प्रवेश करने में मदद करता है। यह द्वितीय अंडक के अर्धसूत्री विभाजन को प्रेरित करता है। दूसरा अध ‘सूत्री विभाजन भी असमान होता है और इसके फलस्वरूप द्वितीय ध्रुवीय पिंड चित्र 2.10 कुछ शुक्राणुओं द्वारा घिरा हुआ अंडाणु (सेकेंडरी पोलर बॉडी) की रचना होती है और एक अगुणित अंडाणु (डिंबाणु प्रसू या ऊओटिड) बनता है। शीघ्र ही शुक्राणु का अंडाणु के अगुणित केंद्रक के साथ संलयन (फ्युजन) होता है, जिससे कि द्विगुणित युग्मनज (जाइगोट) की रचना होती है।
एक युग्मनज में कितने गुणसूत्र होंगे? हमें यह बात ध्यान में रखनी चाहिए कि इसी चरण में शिशु के लिंग का निर्धारण यानी लडका या लडकी का होना निश्चित हो जाता है। आइए! देखें यह कैसे होता है? जैसा कि आप जानते हैं कि स्त्री में गुणसूत्र का स्वरूप $\mathrm{XX}$ है तथा पुरुष में $\mathrm{XY}$ होता है। इसलिए स्त्री द्वारा उत्पादित सभी अगुणित युग्मकों (अंडाणु) में $\mathrm{X}$ लिंग गुणसूत्र होते हैं जबकि पुरुष युग्मकों (शुक्राणुओं) में लिंग गुणसूत्र या तो $\mathrm{X}$ या $\mathrm{Y}$ लिंग गुणसूत्र होते हैं। इसलिए 50 प्रतिशत शुक्राणु में $\mathrm{X}$ लिंग गुणसूत्र होते हैं और दूसरे 50 प्रतिशत शुक्राणु में $\mathrm{Y}$ लिंग गुणसूत्र होते हैं। इसलिए पुरूष एवं स्त्री युग्मकों के संलयन के पश्चात् युग्मनज में या तो $\mathrm{XX}$ या $\mathrm{XY}$ लिंग गुणसूत्र की संभावना होगी। यह इस बात पर निर्भर करेगा कि $\mathrm{X}$ या $\mathrm{Y}$ लिंग गुणसूत्र वाले शुक्राणुओं में से कौन अंडाणु का निषेचन करता है। जिस युग्मनज में $\mathrm{XX}$ गुणसूत्र होंगे वह एक मादा शिशु (लड़की) के रूप में जबकि $\mathrm{XY}$ गुणसूत्र वाला युग्मनज नर शिशु (लड़ा) के रूप में विकसित होगा। आप गुणसूत्र प्रतिमानों के बारे में और अधिक विस्तार से जानकारी अध्याय 4 में सीख सकेंगे। इसी कारण कहा जाता है कि वैज्ञानिक रूप से यह कहना सत्य है कि एक शिशु के लिंग का निर्धारण उसके पिता द्वारा होता है न कि माता के द्वारा।
चित्र 2.11 अंडाणु का अभिगमन, निषेचन एवं डिम्बवाहिनी नली से होकर वर्धनशील भ्रूण का गुजरना
समसूत्री विभाजन (विदलन / क्लीवेज) की शुरूआत तब हो जाती है जबकि युग्मनज अंडवाहिनी के संकीर्ण पथ (इस्थमस) से गर्भाशय की ओर बढ़ता है (चित्र 2.11) और तब यह $2,4,8,16$ संतति कोशिकाओं, जिसे कोरकखंड (ब्लास्टोमीयर्स) कहते हैं, की रचना करता है। 8 से 16 कोरकखंडों वाले भ्रूण को तूतक (मोरूला) कहते हैं (चित्र $2.11 \mathrm{E}$ )। यह तूतक लगातार विभाजित होता रहता है और जैसे-जैसे यह गर्भाशय की ओर बढ़ता है, यह कोरकपुटी (ब्लास्टोसिस्ट) के रूप में परिवर्तित हो जाता है (चित्र $2.11 \mathrm{~F}$ )। एक कोरकपुटी में कोरकखंड बाहरी परत में व्यवस्थित होते हैं जिसे पोषकोरक (ट्रोफोब्लास्ट) कहते हैं। कोशिकाओं के भीतरी समूह, जो पोषकोरक से जुड़े होते हैं, उन्हें अंतर कोशिका समूह (इनर सेलमास) कहते हैं। अब पोषकोरक स्तर गर्भाशय अंतःस्तर से संलग्न हो जाता है और अन्तर कोशिका समूह भ्रूण के रूप में अलग-अलग या विभेदित हो जाता है। संलग्न होने के बाद गर्भाशयी कोशिकाएँ तेजी से विभक्त होती हैं और कोरकपुटी को आवृत्त कर लेती हैं। इसके परिणामस्वरूप कोरकपुटी गर्भाशय-अंतः स्तर में अन्तःस्थापित (इंबेडेड) हो जाती है (चित्र $2.11 \mathrm{G}, \mathrm{H}$ )। इसे ही अंतर्रोपण (इम्प्लांटेशन) कहते हैं और बाद में यह सगर्भता का रूप धारण कर लेती है।
2.6 सगर्भता तथा भ्रूणीय परिवर्धन
भ्रूण के अंतर्रोपण के पश्चात् पोषकोरक पर अंगुली-जैसी संरचनाएँ उभरती हैं, जिन्हें जरायु अंकुरक (कोरिऑनिक विलाई) कहते हैं। ये जरायु अंकुरक गर्भाशयी ऊतक और मातृ रक्त से आच्छादित होते हैं। जरायु अंकुरक और गर्भाशयी ऊतक एक दूसरे के साथ अंतरांगुलियुक्त (इंटरडिजिटेटेड) हो जाते हैं तथा संयुक्त रूप से परिवर्धनशील भ्रूण (गर्भ) और मातृ शरीर के साथ एक संरचनात्मक एवं क्रियात्मक इकाई को गठित करते हैं, जिन्हें अपरा (प्लैसेंटा) कहा जाता है (चित्र 2.12)।
अपरा, भ्रूण को ऑक्सीजन तथा पोषण की आपूर्ति एवं कार्बन डाइऑक्साइड तथा भ्रूण द्वारा उत्पन्न उत्सर्जी (एक्सक्रीटरी) अवशिष्ट पदार्थों को बाहर निकालने का कार्य करता है। यह अपरा एक नाभि रज्जु (अम्बिलिकल कॉर्ड) द्वारा भ्रूण से जुड़ा होता है, जो भ्रूण तक सभी आवश्यक पदार्थों को अंदर लाने तथा बाहर ले जाने चित्र 2.12 गर्भाशय में अपरा दर्शाता हुआ मानव भ्रूण के कार्य में मदद करता है। अपरा, अंतःस्रावी ऊतकों का भी कार्य करता है और अनेकों हॉर्मोन जैसे कि मानव जरायु गोनैडोट्रॉपिन (ह्यूमन कोरिऑनिक गोनैडोट्रॉपिन एच सी जी), मानव अपरा लैक्टोजन (ह्यूमन प्लेसेंटल लैक्टोजन -एच पी एल), ऐस्ट्रोजन, प्रोजेस्टोजन, आदि उत्पादित करता है। सगर्भता के उत्तरार्ध की अवधि में अंडाशय द्वारा रिलैक्सिन नामक एक हॉर्मोन भी स्रवित किया जाता है। हमें यह याद रखना चाहिए कि एच सी जी, एच पी एल और रिलैक्सिन स्त्री में केवल सगर्भता की स्थिति में ही उत्पादित होते हैं। इसके अलावा दूसरे हॉर्मोनों, जैसे ऐस्ट्रोजन, प्रोजेस्टोजन, कॉर्टिसॉल, प्रोलैक्टिन, थाइरॉक्सिन, आदि की भी मात्रा सगर्भता के दौरान माता के रक्त में कई गुणा बढ़ जाती है। इन हॉर्मोनों के उत्पादन में बढ़ोत्तरी होना भी भ्रूण वृद्धि, माता की उपापचयी क्रियाओं में परिवर्तनों तथा सगर्भता को बनाए रखने के लिए आवश्यक होता है।
चित्र 2.12 गर्भाशय में अपरा दर्शाता हुआ मानव भ्रूण
अंतर्रोपण के तुरंत बाद अन्तर कोशिका समूह ( भूरण) बाह्यत्वचा (एक्टोडर्म) नामक एक बाहरी स्तर और अंतस्त्वचा (एंडोडर्म) नामक एक भीतरी स्तर में विभेदित हो जाता है। इस बाह्य त्वचा और अंतस्त्वचा के बीच जल्द ही मध्यजनस्तर (मेजोडर्म) प्रकट होता है। ये तीनों ही स्तर वयस्कों में सभी ऊतकों (अंगों) का निर्माण करते हैं। यहाँ यह उल्लेख करना आवश्यक है कि इस अन्तर कोशिका समूह में कुछ निश्चित तरह की कोशिकाएँ, जिन्हें स्टेम कोशिकाएँ (स्टेम सेल्स) कहते हैं, समाहित रहती है, जिनमें यह क्षमता होती है कि वे सभी अंगों एवं ऊतकों को उत्पन्न कर सकती हैं।
सगर्भता के विभिन्न महीनों में भूण परिवर्धन के प्रमुख लक्षण क्या होते हैं? मानव में सगर्भता की अवधि 9 महीने को होती है। क्या आप जानते हैं कि कुत्ते, हाथियों, बिल्लियों में यह अवधि कितने महीनों की होती है? पता करें। मानव में एक महीने की सर्गभता के बाद भ्रूण का हृदय निर्मित होता है। एक बढ़ते हुए भ्रूण का पहला संकेत स्टेथोस्कोप से उसके हद्य की धड़कनों को ध्यानपूर्वक सुना जा सकता है। सगर्भता के दूसरे माह के अन्त तक भ्रूण के पाद और अंगुलियाँ विकसित होती हैं। 12 वें सप्ताह (पहली तिमाही) के अन्त तक, लगभग सभी प्रमुख अंग-तंत्रों की रचना हो जाती है, उदाहरण के लिए पाद एवं बाह्य जनन अंग अच्छी तरह विकसित हो जाते हैं। गर्भावस्था के पाचवें माह के दौरान गर्भ की पहली गतिशीलता और सिर पर बालों का उग आना सामान्यतः देखा जा सकता है। लगभग 24 वें सप्ताह के अन्त तक (दूसरी तिमाही के अंत में), पूरे शरीर पर कोमल बाल निकल आते हैं, आँखों की पलकें अलग-अलग हो जाती हैं और बरौनियाँ बन जाती हैं। गर्भावस्था के 9 वें माह के अन्त तक गर्भ पूर्ण रूप से विकसित हो जाता है और प्रसव के लिए तैयार हो जाता है।
2.7 प्रसव एवं दुगधस्रवण
मानव में सगर्भता की औसत अवधि लगभग 9.5 माह होती है जिसे गर्भावधि (जेस्टेशन पीरियड) कहते हैं। सगर्भता के अंत में गर्भाशय के जोरदार संकुचनों के कारण गर्भ बाहर निकल आता है। गर्भ के बाहर निकलने की इस क्रिया को शिशु-जन्म या प्रसव (पारट्युरिशन) कहा जाता है। प्रसव एक जटिल तंत्रिअंतःस्रावी (न्यूरोइन्डोक्राइन) क्रियाविधि द्वारा प्रेरित होता है। प्रसव के लिए संकेत पूर्णविकसित गर्भ एवं अपरा से उत्पन्न होते हैं जो हल्के (माइल्ड) गर्भाशय संकुचनों को प्रेरित करते हैं जिन्हें गर्भ उत्क्षेपन प्रतिवर्त (फीटल इजेक्शन रेफलेक्स) कहते हैं। यह मातृ पीयूष ग्रंथि से ऑक्सीटोसिन के निकलने की क्रिया को सक्रिय बनाती है। ऑक्सीटोसिन गर्भाशय पेशी पर कार्य करता है और इसके कारण जोर-जोर से गर्भाशय सकुंचन होने लगते हैं। गर्भाशय संकुचन ऑक्सीटोसिन के अधिक स्रवण को उद्दीपित करता है। गर्भाशय संकुचनों तथा ऑक्सीटोसिन स्राव के बीच लगातार उद्दीपक प्रतिवर्त के कारण यह संकुचन तीव्र से तीव्रतर होता जाता है। इससे शिशु, माँ के गर्भाशय से जनन नाल द्वारा बाहर आ जाता है यानी प्रसव सम्पन्न हो जाता है। शिशु के जन्म के तुरन्त बाद ही अपरा भी गर्भाशय से बाहर निकल जाता है। आप क्या सोचते हैं, डॉक्टर प्रसव को प्रेरित करने के लिए इंजेक्शन देता है?
स्त्री की स्तन ग्रंथियों में सगर्भता के दौरान कई प्रकार के बदलाव आते हैं और सगर्भता के अंत तक इनसे दूध उत्पन्न होने लगता है। इस प्रक्रिया को दुगधस्रवण (लैक्टेशन) कहते हैं। यह माँ को अपने नवजात शिशु की आहार पूर्ति कराने में मदद देता है। दुग्धस्रवण के आरंभिक कुछ दिनों तक जो दूध निकलता है उसे प्रथम स्तन्य या खीस (कोलोस्ट्रम) कहते हैं, जिसमें कई प्रकार के प्रतिरक्षी (एंटीबॉडी) तत्व समाहित होते हैं जो नवजात शिशु में प्रतिरोधी क्षमता उत्पन्न करने के लिए परम आवश्यक होते हैं। एक स्वस्थ शिशु की वृद्धि एवं विकास के लिए प्रसव के बाद आरंभ के कुछ माह तक शिशु को स्तनपान कराने की सलाह डॉक्टर देते हैं।
सारांश
मानव लैंगिक रूप से जनन करने वाला एवं सजीवप्रजक या जरायुज (वीवीपेरस) है। इसके पुरुष जनन तंत्र में एक जोड़ा वृषण, नर लिंग सहायक नलिकाएँ, सहायक ग्रंथियाँ और बाह्य जननेंद्रिय शामिल होते हैं। प्रत्येक वृषण में लगभग 250 कक्ष होते हैं और इन्हें वृषण पालिका कहते हैं। प्रत्येक वृषण पालिका में एक से लेकर तीन तक उच्च कुंडलित शुक्रजनक नलिकाएँ होती हैं। प्रत्येक शुक्रजनक नलिका की भीतरी सतह शुक्राणुजनों और सर्टोली कोशिकाओं से स्तरित होती हैं। शुक्राणुजनों में अर्धसूत्री विभाजन के फलस्वरूप शुक्राणु का निर्माण होता है, जबकि सर्टोली कोशिकाएँ विभाजित होने वाली जर्म कोशिकाओं को पोषण प्रदान करती हैं। शुक्रजनक नलिकाओं के बाहर लीडिग कोशिकाएँ, वृषण हॉर्मोन (एंड्रोजेन) का संश्लेषण और स्रवण करती हैं। पुरुष के बाहरी जननेन्द्रिय को शिश्न कहा जाता है।
स्त्री जनन तंत्र के अंतर्गत एक जोड़ा अंडाशय, एक जोड़ा अंडवाहिनी, एक गर्भाशय, एक योनि, बाह्य जननेन्द्रिय और एक जोड़ा स्तन ग्रंथियाँ होती हैं। अंडाशय से मादा युग्मक (अंडाणु) तथा कुछ स्टेरॉयड हार्मोन (अंडाशयी हार्मोन) पैदा होते हैं। अंडाशयी पुटक अपने परिवर्धन के विभिन्न चरणों में पीठिका (स्ट्रोमा) में अन्तःस्थापित होते हैं। अंडवाहिनी, गर्भाशय और योनि, स्त्री की सहायक जनन नलिकाएँ हैं। गर्भाशय की दीवार में तीन स्तर होते हैं जिन्हें परिगर्भाशय स्तर, गर्भाशय पेशीस्तर और गर्भाशय अंतःस्तर कहते हैं। स्त्री के बाहय जननेंद्रिय के अंतर्गत जघन शैल, वृहद् भगोष्ठ, लघु भगोष्ठ, योनिच्छद और भगशेफ़ शामिल हैं। स्त्री की स्तन ग्रंथियाँ उसकी एक गौण लैंगिक अभिलक्षण हैं।
शुक्राणुजनन के कारण शुक्राणु का निर्माण होता है जो पुरुष लिंग की सहायक नलिकाओं द्वारा वाहित किए जाते हैं। एक सामान्य मानव शुक्राणु में एक शीर्ष, ग्रीवा, मध्यखंड और एक पूँछ होती है। एक परिपक्व स्त्री युग्मक के निर्माण की प्रक्रिया अंडजनन कहलाती है। मादा प्राइमेटों के जनन चक्र को आर्तव चक्र कहते हैं। आर्तव चक्र की शुरूआत स्त्री के लैंगिक रूप से परिपक्व होने (यौवनारंभ) पर ही होती है। प्रति आर्तव चक्र में अंडोत्सर्ग के दौरान केवल एक अंडाणु मोचित होता है। आर्तव चक्र के दौरान अंडाशय तथा गर्भाशय में चक्रीय परिवर्तन पीयूषग्रंथि तथा अंडाशयी हॉर्मोनों के स्तर में बदलाव से प्रेरित होता है। मैथुन के अंत में शुक्राणु योनि से स्वयं संकीर्ण पथ तथा तुंबिका की ओर वाहित होते हैं। यहाँ शुक्राणु, अंडाणु का निषेचन करता है और उसके पश्चात् द्विगुणित युग्मनज की रचना होती है। शुक्राणु में मौजूद $\mathrm{X}$ या $\mathrm{Y}$ गुणसूत्र के कारण भ्रूण का लिंग निर्धारित होता है। युग्मनज में लगातार समसूत्री विभाजन होता है जिससे कि कोरकपुटी का निर्माण होता है। यह कोरकपुटी गर्भाशय की भित्ति में अंतर्रोपित हो जाती है जिसके फलस्वरूप गर्भधारण होता है। नौ महीने तक गर्भधारण के पश्चात् गर्भ पूर्णरूप से विकसित और प्रसव के लिए तैयार हो जाता है। शिशु-जन्म की प्रक्रिया को प्रसव कहा जाता है, जो एक जटिल तंत्रिअंतःस्रावी क्रियाविधि द्वारा प्रेरित होते हैं। जिसमें, कॉर्टिसॉल, एस्ट्रोजन और ऑक्सीटोसिन शामिल हैं, सगर्भता के दौरान स्तन ग्रंथियों में कई प्रकार के परिवर्तन होते हैं और शिशु जन्म के बाद इससे दुग्धस्रवण होता है। जन्म के बाद प्रारम्भ के कुछ महीनों तक माता द्वारा नवजात शिशु को दुग्धपान (स्तनपान) कराया जाता है।
अभ्यास
1. रिक्त स्थानों की पूर्ति करें:
(क) मानव ………… उत्पत्ति वाला है। (अलैंगिक/लैंगिक)
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(ख) मानव ………… हैं। (अंडप्रजक, सजीवप्रजक, अंडजरायुज)
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( ग) मानव में ………… निषेचन होता है। (बाह्य / आंतरिक)
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#/missing
(घ) नर एवं मादा युग्मक ………… होते हैं। (अगुणित / द्विगुणित)
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(ङ) युग्मनज ………… होता है। (अगुणित / द्विगुणित)
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#/missing
(च) एक परिपक्व पुटक से अंडाणु (ओवम) के मोचित होने की प्रक्रिया को ………… कहते हैं।
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#/missing
(छ) अंडोत्सर्ग ( ओव्यूलेशन) ………… नामक हॉर्मोन द्वारा प्रेरित (इनड्यूस्ड) होता है।
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#/missing
(ज) नर एवं स्त्री के युग्मक के संलयन ( फ्युजन) को ………… कहते हैं।
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#/missing
(झ) निषेचन ………… में संपन्न होता है।
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#/missing
( ज) युग्मनज विभक्त होकर ………… की रचना करता है जो गर्भाशय में अंतर्रोपित (इंप्लांटेड) होता है।
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#/missing
(ट) भ्रूण और गर्भाशय के बीच संवहनी संपर्क बनाने वाली संरचना को ………… कहते हैं।
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#/missing
2. पुरुष जनन-तंत्र का एक नामांकित आरेख बनाएँ।
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3. स्त्री जनन-तंत्र का एक नामांकित आरेख बनाएँ।
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#/missing
4. वृषण तथा अंडाशय के बारे में प्रत्येक के दो-दो प्रमुख कार्यों का वर्णन करें।
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#/missing
5. शुक्रजनक नलिका की संरचना का वर्णन करें।
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#/missing
6. शुक्राणुजनन क्या है? संक्षेप में शुक्राणुजनन की प्रक्रिया का वर्णन करें।
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#/missing
7. शुक्राणुजनन की प्रक्रिया के नियमन में शामिल हॉर्मोनों के नाम बताएँ?
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#/missing
8. शुक्राणुजनन एवं वीर्यसेचन (स्परमियेशन) की परिभाषा लिखें।
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9. शुक्राणु का एक नामांकित आरेख बनाएँ।
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10. शुक्रीय प्रद्रव्य (सेमिनल प्लाज्मा) के प्रमुख संघटक क्या हैं?
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#/missing
11. पुरुष की सहायक नलिकाओं एवं ग्रंथियों के प्रमुख कार्य क्या हैं?
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#/missing
12. अंडजनन क्या है? अंडजनन की संक्षिप्त व्याख्या करें।
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#/missing
13. अंडाशय के अनुप्रस्थ काट (ट्रांसवर्स सेक्शन) का एक नामांकित आरेख बनाएँ।
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#/missing
14. ग्राफी पुटक (ग्राफिएन फॉलिकिल) का एक नामांकित आरेख बनाएँ।
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#/missing
15. निम्नलिखित के कार्य बताएँ-
(क) पीत पिंड (कॉर्पस ल्युटियम)
(ख) गर्भाशय अंतःस्तर (इंडोमेट्रियम)
(ग) अग्रपिंडक ( एक्रोसोम)
(घ) शुक्राणु पुच्छ (स्पर्म टेल)
(च) झालर (फिम्ब्री)
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#/missing
16. सही या गलत कथनों को पहचानें -
(क) पुंजनों (एंड्रोजेन्स) का उत्पादन सर्टोली कोशिकाओं द्वारा होता है। (सही/गलत)
(ख) शुक्राणु को सर्ट्रोली कोशिकाओं से पोषण प्राप्त होता है। (सही/गलत)
(ग) लीडिग कोशिकाएँ अंडाशय में पाई जाती हैं। (सही/गलत)
(घ) लीडिग कोशिकाएँ पुंजनों (एंड्रोजेन्स) को संश्लेषित करती हैं। (सही/गलत)
(ङ) अंडजनन पीत पिंड (कॉपर्स ल्युटियम) में संपन्न होता है। (सही/गलत)
(च) सगर्भता ( प्रेगनेंसी) के दौरान आर्तव चक्र (मेन्सट्रुअल साइकिल) बंद होता है। (सही/गलत)
(छ) योनिच्छद (हाइमेन) की उपस्थिति अथवा अनुपस्थिति कौमार्य (वर्जिनिटी) या यौन अनुभव का विश्वसनीय संकेत नहीं हैं। (सही/गलत)
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#/missing
17. आर्तव चक्र क्या हैं? आर्तव चक्र (मेन्सट्रुअल साइकिल) का कौन से हॉर्मोन नियमन करते हैं?
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18. प्रसव (पारट्युरिशन) क्या हैं? प्रसव को प्रेरित करने में कौन से हार्मोन शामिल होते हैं?
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19. हमारे समाज में लड़कियाँ जन्म देने का दोष महिलाओं को दिया जाता है। बताएँ कि यह क्यों सही नहीं है?
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20. एक माह में मानव अंडाशय से कितने अंडे मोचित होते हैं? यदि माता ने समरूप जुड़वाँ बच्चों को जन्म दिया हो तो आप क्या सोचते हैं कि कितने अंडे मोचित हुए होंगे? क्या आपका उत्तर बदलेगा यदि जन्मे हुए जुड़वाँ बच्चे, द्विअंडज यमज थे?
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#/missing
21. आप क्या सोचते हैं कि कुतिया, जिसने 6 बच्चों को जन्म दिया है, के अंडाशय से कितने अंडे मोचित हुए थे?
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#/missing
