Функции и строение сперматозоида. Сперматозоид: строение К характеристике строения сперматозоида относится

Сперматозоиды (спермии) – мелкие, высокомобильные клетки, почти лишенные цитоплазмы. Общая длина спермия составляет около 60 мкм, из них 55 мкм приходится на долю хвоста.

В зрелом сперматозоиде выделяют (рис.4):

головку ; плотное ядро занимает большую часть головки, передняя часть ядра «прикрыта» акросомой;

шейку (связующий отдел) - короткий отдел, где расположена проксимальная центриоль и элементы цитоскелета (сегментированные колонны);

хвост (жгутик) : в промежуточном отделе аксонему окружает митохондриальная спираль; поддерживающую функцию выполняют продольно ориентированные плотные элементы цитоскелета; в концевом отделе хвоста элементы цитоскелета исчезают, дуплеты аксонемы распадаются на одиночные микротрубочки.

Рис.4. Схема строения сперматозоида

ОВОГЕНЕЗ

Образование женских половых клеток – овогенез – происходит в яичнике.

Овогенез включает 3 фазы (рис.1):

размножение

рост

созревания

I. Фаза размножения

В отличие от сперматогенеза, фаза размножения в овогенезе протекает исключительно в эмбриональный период развития . Овогонии делятся путём митозов. Большинство образующихся дочерних клеток погибает (этот процесс называется атрезия), часть овогоний вступает в фазу роста (в профазу первого деления мейоза). Митотические деления овогоний прекращаются к седьмому месяцу эмбриогенеза. При рождении все яйцеклетки в яичнике являются овоцитами первого порядка (первичными овоцитами), которые блокированы в профазе первого деления мейоза.

II. Фаза роста

Фаза роста соответствует жизни первичного овоцита, находящегося в профазе первого деления мейоза. Фаза роста делится на два периода: малого роста (до полового созревания) и большого роста.

К моменту рождения в яичнике насчитывается около 2 млн первичных овоцитов; к периоду полового созревания большинство из них погибает, остаётся около 400 тысяч яйцеклеток.

Рост овоцитов происходит в фолликулах – структурах, в которых овоцит окружен эпителиальными фолликулярными клетками. В период малого роста имеется два типа фолликулов:

• примордиальные фолликулы (овоцит окружен одним слоем уплощенных фолликулярных клеток) и
• первичные фолликулы (появляется прозрачная оболочка, фолликулярные клетки имеют кубическую или призматическую форму).

Вступление овоцитов в период большого роста происходит только под воздействием гормонов (фолликулостимулирующего гормона); этому периоду оогенеза соответствуют растущие (вторичные и третичные ) фолликулы.

Период роста в овогенезе очень длительный, может продолжаться от 12 до 50 лет.

III. Фаза созревания

Первое деление мейоза завершается только перед овуляцией (овуляция -разрыв зрелого третичного фолликула и выброс яйцеклетки из яичника в брюшную полость). В результате первого деления мейоза образуется овоцит второго порядка (вторичный овоцит ) . Овоцит второго порядка вступает во второе деление мейоза, но это деление блокируется на стадии метафазы и завершается только при условии оплодотворения.

За один менструально-овариальный цикл (~ 28 дней) происходит овуляция обычно одной яйцеклетки. Таким образом, за репродуктивный период жизни женщины (~ 30-40 лет) только около 450 яйцеклеток достигают зрелости – готовности к оплодотворению.

Мейотическое деление в овогенезе отличается тем, что протекает с неравной цитотомией : в мейозе I хромосомы поровну распределяются между дочерними клетками, но только одна из клеток (вторичный овоцит) сохраняет почти всю цитоплазму; вторая клетка (первое полярное, или редукционное, направительное тельце) имеет очень мелкие размеры, небольшое ядро, минимум цитоплазмы. Редукционное тельце, которое образуется в результате первого деления мейоза, при втором делении также делится, давая два дочерних тельца. Таким образом, в результате мейоза в овогенезе образуется лишь одна зрелая яйцеклетка и три редукционных тельца.

Зрелая яйцеклетка млекопитающих – крупная (диаметр 100-200 мкм) в сравнении со сперматозоидом, неподвижная клетка. Особенность строения яйцеклетки – отсутствие центриолей и наличие характерных трофических включений – желточных (вителлиновых) гранул. В цитоплазме яйцеклетки хорошо развита система белкового синтеза. По периферии яйцеклетки, под клеточной мембраной, равномерно распределены кортикальные гранулы, содержащие ферменты (гидролазы), необходимые для формирования оболочки оплодотворения после проникновения сперматозоида в яйцеклетку.

При овуляции яйцеклетка окружена (рис.5):

прозрачной оболочкой (zona pellucida), содержащей густую сеть тонких нитей, состоящих из гликопротеинов (фракции ZP1, ZP2, ZP3);

Фолликулярными клетками, образующими лучистый венец (corona radiata).

Рис.5. Строение яйцеклетки

Млекопитающего

1 – ядро; 2 – микроворсинки яйцеклетки;

3 – фолликулярные клетки лучистого венца;

4 – отростки фолликулярных клеток;

5 – кортикальные гранулы;

6 – желточные включения;

7 – прозрачная оболочка

Основные различия в процессах сперматогенеза и овогенеза представлены в таблице 1.

18. Сперма. Строение сперматозоида

Спе́рма семя, эякулят - жидкость (мутная, вязкая, опалесцирующая, светло-серого цвета), выделяемая приэякуляции (семяизвержении) самцами животных, Сперма – смесь спермиев (половых клеток самца) и плазмы (сыворотки).

Сперматозоид - это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет. Размеры сперматозоида микроскопические: длина этой клетки у человека составляет 50-70 мкм (самые крупные они у тритона - до 500 мкм). Все сперматозоиды несут отрицательный электрический заряд, что препятствует их склеиванию в сперме. Количество сперматозоидов, образующихся у особи мужского пола, всегда колоссально. Например, эякулят здорового мужчины содержит около 200 млн сперматозоидов (жеребец выделяет около 10 млрд сперматозоидов).

Строение сперматозоида По морфологии сперматозоиды резко отличаются от всех других клеток, но все основные органеллы в них имеются. Каждый сперматозоид имеет головку, шейку, промежуточный отдел и хвост в виде жгутика (рис.1). Почти вся головка заполнена ядром, которое несет наследственный материал в виде хроматина. На переднем конце головки (на ее вершине) располагается акросома, которая представляет собой видоизмененный комплекс Гольджи. Здесь происходит образование гиалуронидазы - фермента, который способен расщеплять мукополисахариды оболочек яйцеклетки, что делает возможным проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки. В шейке сперматозоида расположена митохондрия, которая имеет спиральное строение. Она необходима для выработки энергии, которая тратится на активные движения сперматозоида по направлению к яйцеклетке. Большую часть энергии сперматозоид получает в виде фруктозы, которой очень богат эякулят. На границе головки и шейки располагается центриоль. На поперечном срезе жгутика видны 9 пар микротрубочек, еще 2 пары есть в центре. Жгутик является органоидом активного движения. В семенной жидкости мужская гамета развивает скорость, равную 5 см/ч (что применительно к ее размерам примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца). Установлено, что сперматозоиды более устойчивы к воздействию ионизирующей радиации, чем незрелые яйцеклетки.

Установлено, что оболочка сперматозоида имеет специфические рецепторы, которые узнают химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Поэтому сперматозоиды человека способны к направленному движению по направлению к яйцеклетке (это называется положительным хемотаксисом).

При оплодотворении в яйцеклетку проникает только головка сперматозоида, несущая наследственный аппарат, а остальные части остаются снаружи.

19. Сперма. Свойства сперматозоидов

Спе́рма (семя, эякулят - жидкость (мутная, вязкая, опалесцирующая, светло-серого цвета), выделяемая приэякуляции (семяизвержении) самцами животных, Сперма – смесь спермиев (половых клеток самца) и плазмы (сыворотки).

Половые клетки самцов – это жгутиковые клетки, имеющие своеобразную бичевидную форму, с последовательным размещением основных органелл, что позволяет выделить в каждой из них головку, шейку, тело (связующий отдел) и хвостик.

Головка сперматозоида является самой существенной и объемной его частью. У животных с внешним оплодотворением она симметрична, имеет правильную форму (например, у щук – шаровидная). У животных с внутренним оплодотворением форма головки асимметричная, что обеспечивает вращение спермия вокруг продольной оси и прямолинейное поступательное его движение. Так, у сперматозоидов петуха она пиявкообразная, у самца полевой мыши – серповидная, а у представителей сельскохозяйственных млекопитающих головка имеет грушевидную форму, но с уплощенной поверхностью одного края, что в целом придает ей вид ковша.

Многие неблагоприятные воздействия, например, кислая среда при воспалительных процессах в половых путях самки, могут вызвать набухание головки, что приводит к утере способности сперматозоидов к вращению, а следовательно, и к прекращению поступательного прямолинейного движения.

Большая часть головки у сперматозоидов занята ядром, а самая передняя образует головной чехлик с акросомой (acros – верхний, крайний, soma – тело). В акросоме видоизмененный пластинчатой комплекс накапливает ферменты (гиалуронидаза, протеазы), с помощью которых сперматозоиды проходят через вторичные оболочки яйцеклеток к оволемме, чтобы обеспечить оплодотворение. При этом разрушаются межклеточные связи, формируемые гиалуроновой кислотой в лучистом венце, а также гликопротеиды основного вещества прозрачной оболочки.

Позади ядра, в шейке клетки, расположены одна за другой две центриоли центросомы – проксимальная и дистальная. Проксимальная центриоль лежит в цитоплазме свободно, при оплодотворении она вносится в яйцеклетку для образования клеточного центра зиготы. Дистальная связана с осевой нитью, представляющей собой специальную органеллу сперматозоида – сократительный аппарат, которая вырастает из этой центриоли на стадии его формирования.

Состоит осевая нить, как и любая ресничка или жгутик, из 9 периферических дублетов тубулиновых микротрубочек, соединенных короткими динеиновыми мостиками (ручками), и центрального, микротрубочки которого связываются длинными радиальными нитями с определенными периферическими дублетами, что формирует только одну плоскость сокращения самой осевой нити. Это, в свою очередь, обеспечивает биение хвостика тоже в одной только плоскости.

В области тела сперматозоида вокруг осевой нити выстраиваются в виде спирально закрученной цепочки митохондрии (спиральная нить), богатые АТФ. Здесь же скапливаются значительные запасы гликогена. Таким образом формируется энергетический центр половой клетки самца.

В области хвостика цитоплазма быстро убывает, так что в его конечной части осевая нить одета только плазмолеммой.

Величина мужских гамет у представителей разных классов и видов животных колеблется в широких пределах.

Учитывая то обстоятельство, что для организма самки сперматозоиды выступают в роли генетически чужеродных клеток, они подвергаются массированной атаке со стороны ее защитных клеточных и гуморальных факторов, а поэтому вынуждены еще в канале придатка семенника приобретать дополнительную липопротеиновую оболочку за счет секретов эпителиоцитов для маскировки своих антигенов. Здесь же в плазмолемме сперматозоидов создается устойчивый отрицательный ионный потенциал, что обеспечивает их взаимное отталкивание и свободное продвижение вперед против слабого встречного тока жидкости (реотаксис), образующейся за счет усиления секреторной активности генитальных желез самки в эстральную фазу полового цикла.

Скорость движения сперматозоидов составляет 2-5 мм в минуту. Такая скорость позволяет им в течение 6-9 часов достигать передней трети яйцеводов, где и осуществляется оплодотворение.

Для успешности оплодотворения необходимо, чтобы до яйцеклетки дошло, как минимум, несколько десятков тысяч мужских гамет. В пути их большая часть погибает. Поэтому природа проявляет в основном вопросе продолжения жизни необычайную щедрость при общей своей рациональности и скупости. При естественном осеменении во влагалище (коровы, овцы, козы) или в матку (кобылы, свиньи) вводится огромнейшее количество сперматозоидов. Их в одном эякуляте спермы насчитывается:

Мужчины – 300-500 млн., хряк – 40-50 млрд.,

бык – 4-14 млрд., баран – 2-4 млрд.,

жеребец – 3-15 млрд., петух – 0,3-0,4 млрд.

Губительный эффект на сперматозоиды оказывают высокая температура, ультрафиолетовое облучение, кислая среда, соли тяжелых металлов. Неблагоприятное влияние проявляется при воздействии радиационного излучения, алкоголя, никотина, наркотических веществ, антибиотиков и других сильнодействующих лекарственных препаратов. Влияние всех перечисленных факторов надо учитывать при организации процессов воспроизводства, равно как и сроки переживаемости сперматозоидов в половых путях самок:

Крольчих – 8-12 часов, кур – 30-40 дней,

коров – 25-30 часов, женщин – 5-8 дней. овец – 30-36 часов.

Обычно они значительно меньше яйцеклетки, поскольку не содержат столь значительного количества цитоплазмы и производятся организмом одновременно в значительном количестве. Понятие «сперматозоид» необходимо отличать от понятия «сперма», поскольку последняя состоит из семенной жидкости (в которой содержатся сперматозоиды), а также содержит небольшое количество эпителиальных клеток мочеиспускательного канала. Синонимы: живчик, иногда спермий. Обычно (особенно в ботанике) спермиями называют сперматозоиды, лишенные жгутиков.

Сперматозоиды в животном мире

Разнообразие сперматозоидов у животных

У разных видов животных сперматозоиды устроены по-разному, однако, общие черты строения всё же имеются. У типичного сперматозоида животных выделяют головку , среднюю часть и хвост (жгутик). В головке расположено гаплоидное ядро (несущее хромосомы), акросома (несущая литические ферменты, необходимые для растворения оболочки яйцеклетки) и центриоль , которая формирует цитоскелет жгутика. Между головкой и средней частью находится сужение клетки, так называемая шейка. В средней части располагается митохондрион - гигантская спиральная митохондрия . Жгутик служит для движения сперматозоида.

У большинства животных сперматозоид имеет типичное строение, описанное выше. Но встречаются исключения. Количество жгутиков может быть больше одного. Так у аквариумной рыбы тетрадон сперматозоиды несут по два жгутика. У некоторых ракообразных сперматозоиды несут по нескольку жгутиков. У круглых червей сперматозоиды вообще лишены жгутиков (в ходе эволюции все клетки этого типа животных утратили реснички и жгутики), они имеют амебоидную форму и передвигаются с помощью ложноножек . У тритона хвост несет «ундулирующую мембрану» (плавник). Головки сперматозоидов очень разнообразны. У человека головка сперматозоида яйцевидная, сплющенная с боков. У мышей и крыс - в форме крючка. У низших ракообразных бывают шарообразные сперматозоиды. У некоторых сумчатых животных сперматозоиды сдвоенные и движутся в паре, при этом синхронно бьют хвостами. Разделение происходит непосредственно перед оплодотворением яйцеклетки.

Сперматозоиды имеют микроскопические размеры, как правило, длина сперматозоида от нескольких десятков до нескольких сотен микрометров. Размеры сперматозоидов также сильно варьируют и не коррелируют с размером взрослого животного. Например, сперматозоиды мыши крупнее сперматозоидов человека в 1,5 раза. А сперматозоиды тритона крупнее сперматозоидов человека в несколько раз.

Сперматозоиды человека

Открытие сперматозоидов

Строение и функция

Сперматозоид человека - это специализированная клетка, строение которой позволяет ей выполнить свою функцию: преодолеть половые пути женщины и проникнуть в яйцеклетку, чтобы внести в неё генетический материал мужчины. Сперматозоид, сливаясь с яйцеклеткой, оплодотворяет её.

В организме человека сперматозоид является самой маленькой клеткой тела (если учитывать только саму головку без хвостика). Общая длина сперматозоида у человека равна приблизительно 55 мкм. Головка составляет приблизительно 5,0 мкм в длину, 3,5 мкм в ширину и 2,5 мкм в высоту, средний участок и хвостик - соответственно, приблизительно 4,5 и 45 мкм в длину.

Малые размеры, вероятно, необходимы для быстрого движения сперматозоида. Для уменьшения размера сперматозоида при его созревании происходят специальные преобразования: ядро уплотняется за счет уникального механизма конденсации хроматина (из ядра удаляются гистоны , и ДНК связывается с белками-протаминами), большая часть цитоплазмы выбрасывается из сперматозоида в виде так называемой «цитоплазматической капли», остаются только самые необходимые органеллы .

Сперматозоид мужчины имеет типичное строение и состоит из головки, средней части и хвоста.

Головка сперматозоида человека имеет форму эллипсоида , сжатого с боков, с одной из сторон имеется небольшая ямка, поэтому иногда говорят о «ложковидной» форме головки сперматозоида у человека. В головке сперматозоида располагаются следующие клеточные структуры:

Позади головки располагается так называемая «средняя часть » сперматозоида. От головки среднюю часть отделяет небольшое сужение - «шейка». Позади средней части располагается хвост. Через всю среднюю часть сперматозоида проходит цитоскелет жгутика, который состоит из микротрубочек . В средней части вокруг цитоскелета жгутика располагается митохондрион - гигантская митохондрия сперматозоида. Митохондрион имеет спиральную форму и как бы обвивает цитоскелет жгутика. Митохондрион выполняет функцию синтеза АТФ и тем самым обеспечивает движение жгутика.

Хвост , или жгутик, расположен за средней частью. Он тоньше средней части и значительно длиннее её. Хвост - орган движения сперматозоида. Его строение типично для клеточных жгутиков эукариот .

Движение сперматозоидов человека

Сперматозоид человека движется при помощи жгутика . Во время движения сперматозоид обычно вращается вокруг своей оси. Скорость движения сперматозоида человека может достигать 0,1 мм в сек. или более 30 см в час. У человека приблизительно через 1-2 часа после коитуса с эякуляцией первые сперматозоиды достигают ампулярной части фаллопиевой трубы (той части, где происходит оплодотворение).

В организме мужчины сперматозоиды находятся в неактивном состоянии, движения жгутиков у них незначительны. Перемещение сперматозоидов по половым путям мужчины (семенные канальцы, проток эпидидимиса, семявыносящий проток) происходит пассивно за счет перистальтических сокращений мышц протоков и биения ресничек клеток стенок протоков. Сперматозоиды приобретают активность после эякуляции за счет воздействия на них ферментов простатического сока.

Движение сперматозоидов по половым путям женщины является самостоятельным и осуществляется против движения жидкости. Для осуществления оплодотворения сперматозоидам необходимо преодолеть путь длиной около 20 см (цервикальный канал - около 2 см, полость матки - около 5 см, фаллопиева труба - около 12 см).

Среда влагалища является губительной для сперматозоидов, семенная жидкость нейтрализует влагалищные кислоты и частично подавляет действие иммунной системы женщины против сперматозоидов. Из влагалища сперматозоиды движутся по направлению к шейке матки. Направление движения сперматозоид определяет, воспринимая окружающей среды. Он движется по направлению уменьшения кислотности; влагалища около 6,0 , шейки матки около 7,2. Как правило, большая часть сперматозоидов не способна достичь шейки матки и погибает во влагалище (по критериям ВОЗ , используемым в посткоитальном тесте, спустя 2 часа после коитуса во влагалище не остается живых сперматозоидов). Прохождение канала шейки матки является для сперматозоидов сложным, из-за наличия в нём цервикальной слизи . После прохождения шейки матки сперматозоиды оказываются в матке , среда которой благоприятна для сперматозоидов, в матке они могут достаточно долго сохранять свою подвижность (отдельные сперматозоиды до 3-х дней ). Среда матки оказывает на сперматозоиды активирующее действие, их подвижность значительно возрастает. Это явление получило название «капацитация». Для успешного оплодотворения в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов. Из матки сперматозоиды направляются в фаллопиевы трубы , направление к которым и внутри которых сперматозоиды определяют по току жидкости. Показано, что сперматозоиды имеют отрицательный реотаксис , то есть стремление двигаться против течения. Ток жидкости в фаллопиевой трубе создают реснички эпителия, а также перистальтические сокращения мышечной стенки трубы. Большая часть сперматозоидов не может достичь конца фаллопиевой трубы - так называемой «воронки», или «ампулы», где происходит оплодотворение. Из нескольких миллионов сперматозоидов, вошедших в матку, лишь несколько тысяч достигают ампулярной части фаллопиевой трубы . Каким образом сперматозоид человека разыскивает яйцеклетку в воронке фаллопиевой трубы остается неясным. Существуют предположения о наличии у сперматозоидов человека хемотаксиса - движения по направлению к неким веществам, выделяемым яйцеклеткой, либо фолликулярными клетками, её окружающими. Несмотря на то, что хемотаксис присущ сперматозоидам многих водных организмов с наружным оплодотворением, у сперматозоидов человека и млекопитающих животных его наличие пока не доказано.

См. также

Примечания

Литература

• Дроздов А. Л., Иванков В. Н. Морфология гамет животных. Значение для систематики и филогенетики. - М., Изд. дом «Круглый год», 2000. - 460 с.: илл.

Ссылки

• Сперматозоид - статья из Большой советской энциклопедии (Проверено 17 октября 2010)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Сперматозоид" в других словарях:

Сперматозоид … Орфографический словарь-справочник

сперматозоид - СПЕРМАТОЗОИД, а, м. Шутл. Ребенок, сын; о любом человеке. Мой то сперматозоид растет, щеки с задницей соревнуются. Ах ты, сперматозоид плешивый! Общеупотр. «сперматозоид» мужская половая клетка … Словарь русского арго

Микроскопические тельца, плавающие в семенной жидкости, которую выделяют мужские половые органы; иначе живчики, оплодотворяющее женское яичко. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. сперматозоид… … Словарь иностранных слов русского языка

Сперматозавр, спермий, антерозоид, живчик, мужская половая клетка, линия (половых, надстволовых) клеток; бойкий, резвый, неугомонный Словарь русских синонимов. сперматозоид сущ. живчик Словарь русских синонимов. Контекст 5.0 Информатик. 2012 … Словарь синонимов

Все знают, что сперматозоид является мужской половой клеткой. Специалисты называют ее гаметой. Мужские половые клетки образуются в канальцах яичек. Естественно, что без них просто невозможен процесс оплодотворения женской яйцеклетки. Каково строение сперматозоида и его функции?

Открытие сперматозоида

Сперматозоид был открыт голландским натуралистом А. Левенгуком в 1677 г. Благодаря первым микроскопам, которые он сконструировал, ученый смог рассмотреть и зарисовать мужскую половую клетку. Причем первым он описал человеческий сперматозоид. Затем Левенгук приступил к изучению мужских гамет различных животных. Именно этот натуралист впервые предположил, что они участвуют в процессе зачатия.

У разных животных мужские половые клетки устроены по-разному, хотя схема строения сперматозоида у них очень схожа:

Головка;

Средняя часть;

У некоторых животных количество жгутиков хвоста может быть разным. Форма головки сперматозоидов разных видов живых существ также различается.

Строение сперматозоида, фото которого есть в обзоре, имеет свои характерные особенности. Морфология мужских гамет кардинально отличается от других клеток организма живых существ. При этом все основные органеллы присутствуют в их строении. Строение сперматозоида следующее:

. Головка эллипсоидной формы, практически полностью заполненная ядром. В нем содержится наследственный материал, передающийся от отца потомству. Он представлен в виде хроматина, который является комплексом ДНК, РНК, белков. Ядро содержит 23 мужские хромосомы. Это половинный набор наследственного материала. Во время оплодотворения он объединяется с 23 хромосомами женской яйцеклетки. Сперматозоид несет одну половую хромосому, обозначаемую X или Y. Если яйцеклетка оплодотворяется мужской гаметой, несущей Y-хромосому, то в будущем рождается мальчик, а если X - то девочка. Другими словами: пол будущего ребенка зависит от сперматозоида.

На вершине (переднем конце) головки расположена акросома, представляющая собой видоизмененный комплекс Гольджи. В ней происходит выработка фермента гиалуронидазы, способного расщеплять оболочку яйцеклетки, состоящую из мукополисахаридов. Благодаря такому свойству акросомы сперматозоид может проникать в женскую гамету. На границе головки и его шейки находится центриоль - органоид, участвующий в делении клеток. Она формирует цитоскелет жгутообразного хвотика. В головке находится и центросома, представляющая собой центр организации микротрубочек. Она обеспечивает движение жгутообразного хвоста сперматозоида, участвует в сближении ядер зиготы и ее первом клеточном делении.

. Шейка, разделяющая головку и среднюю часть . В этом небольшом сужении располагается спиралевидная митохондрия, необходимая для выработки энергии. Она служит для активного движения сперматозоида. Основная часть энергии представлена в виде фруктозы.

. Промежуточный (средний) отдел, который часто называют телом. Оно состоит из осевой нити. В средней части имеется митохондрион, который содержит 28 митохондрий. Он имеет спиралевидную форму. Митохондрион синтезирует АТФ, обеспечивая этим движение гаметы.

. Хвост в виде жгутика. На его поперечном разрезе можно увидеть 9 пар микроспопических трубочек. Еще две пары расположены в самом центре жгутика. Хвост сперматозоида - это важный органоид активного движения.

Размеры сперматозоида

Размеры мужской гаметы ничтожно малы. Сперматозоиды намного меньше зиготы (без учета хвоста). Они имеют самые маленькие размеры по сравнению с другими клетками человека. Длина сперматозоида мужчины составляет около 50-70 мкм, ширина - 3,5 мкм. Средний участок достигает в длину 4,5 мкм, а хвост - 45 мкм. Примечательно, что у некоторых живых существ размер гамет намного больше. Так, например, сперматозоид тритона имеет длину около 500 мкм, а мужские половые клетки мыши в 1,5 раза больше человеческих. Малые размеры гамет обусловлены необходимостью преодолевать довольно большие расстояния до яйцеклетки.

Особенности мужских сперматозоидов

Строение и функции сперматозоида тесно взаимосвязаны. Мужская гамета обладает свойствами, обусловленными ее назначением и особенностями:

Способностью двигаться за счет жгутообразного хвостика, благодаря чему обеспечивается возможность встречи сперматозоида и яйцеклетки.

Несет отрицательный электрический заряд, что не дает мужским гаметам склеиваться в сперме.

В эякуляте (семенной жидкости, сперме) здорового мужчины содержится примерно 200 миллионов сперматозоидов. У различных видов живых существ количество мужских гамет может кардинально различаться. Так, например, в эякуляте коня насчитывается примерно 100 миллиардов сперматозоидов.

Благодаря хвостику-жгутику мужская гамета в семенной жидкости развивает скорость до 5 см/час.

Свойства мужских гамет

Специалисты смогли выяснить, что цитоплазма головки сперматозоида имеет жидкокристаллическое состояние. Благодаря этому достигается устойчивость мужской половой клетки к неблагоприятным условиям внешней среды. Сперматозоиды способны противостоять агрессивной для них кислой среде влагалища женщины. Строение сперматозоида делает его более устойчивым к ионизирующей радиации. У некоторых животных в мужской половой клетки имеется акросомный аппарат, способный выбрасывать длинную нить, предназначенную для захвата яйцеклетки.

Срок жизни сперматозоида

После образования в канальцах яичка сперматозоиды в течение месяца сохраняются в придатках. В эякуляте они остаются живыми около 24 часов. Сперматозоид во влагалище живет около 2-2,5 часов. Если он смог проникнуть в шейку матки или фаллопиевые трубы, то срок его жизни увеличивается до 2-3 суток.

Строение яйцеклетки

Женская половая гамета представляет собой крупную шарообразную, неподвижную клетку, обладающую запасом различных питательных веществ, необходимых для биосинтеза белка и выработки специфических регуляторных веществ. Ее желток обеспечивает зародышу питание на протяжении эмбрионального периода. Ее диаметр достигает 150-170 мкм.

Яйцеклетка снаружи защищена оболочкой, покрытой лучистым венцом. Она окружена клетками фолликулярного эпителия, размножающимися по мере ее созревания. Они выделяют специфическую жидкость. Она накапливается в полости первичных фолликулов. Клетки этого эпителия участвуют в обеспечении яйцеклетки питательными веществами. Оболочка женской гаметы не только питает гамету, но и защищает ее от проникновения более одного сперматозоида. Поскольку яйцеклетка не имеет аппарата, предназначенного для активного движения, для нее характерна плазматическая сегрегация.

Важность процесса движения

Подвижность мужской половой клетки является основной ее качественной характеристикой. Она обеспечивается хвостом гаметы за счет совершения однотипных движений. Особенности строения яйцеклетки и сперматозоида делают процесс оплодотворения наиболее вероятным. Оболочка мужской гаметы имеет специальные рецепторы, которые способны распознавать химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Благодаря этой способности сперматозоиды способны к целенаправленному, а не хаотическому движению. После эякуляции практически все здоровые половые клетки представителя мужского пола направляются к женской гамете. Такое движение называют положительным хемотаксисом.

Высокая подвижность сперматозоидов играет более важную роль, чем их количество в эякуляте. Об этом часто говорят специалисты, работающие с мужскими и женскими половыми клетками. Так, если в семенной жидкости подвижными являются около сорока процентов сперматозоидов, то это уже считается патологией. В этом случае вероятность оплодотворения яйцеклетки сильно уменьшается.

Если сперма состоит из полностью неподвижных сперматозоидов, то это часто свидетельствует о такой патологии, как акиноспермия. В этом случае половые клетки живые, но они неподвижны, а поэтому не способны произвести оплодотворение яйцеклетки. Чаще всего это нарушение вызывается разными патологиями половых желез.

Процесс оплодотворения

В каждой мужской гамете есть Y- или X- хромосома, определяющие при оплодотворении яйцеклетки пол ребенка. Чаще всего в этом процессе участвуют одна мужская гамета и одна женская. В некоторых случаях клетку оплодотворяют 2-3 и более сперматозоидов, что приводит к рождению однояйцевых близнецов.

Строение яйцеклетки и сперматозоида таковы, что при оплодотворении только головка мужской гаметы способна проникать в женскую половую клетку. При этом все остальные ее части остаются снаружи. В процессе оплодотворения (слияния яйцеклетки и сперматозоида) образуется зигота, которая представляет собой диплоидную клетку, содержащую полный двойной набор хромосом.

Спермий - половые клетки самца сложного строения, обладающие свойством самостоятельного движения, являются основной в биологическом отношении частью спермы. Спермий состоит из головки, шейки, тела и хвоста.

Общая длина спермиев сельскохозяйственных животных составляет 0,056-0,07 мм или 56-70 микрон, а ширина от 0,001-0,005 мм, или 1-5 микрон.

Объем спермия очень мал. Он в 10-12 тыс. раз меньше объема яйцеклетки.

Головка спермия представляет собой пластинку ложечкообразной формы. Рассматривая под микроскопом медленно движущихся спермиев, можно увидеть их вращение вокруг своей продольной оси. Головка спермия поворачивается то широкой стороной, то ребром, отчего заметно «мерцание» спермиев.

Головка спермия представляет примерно одну девятую часть длины его. В головке сосредоточена наследственная информация, тогда как шейка, тело и хвост - двигательный аппарат спермия. Передняя часть головки закруглена, а задняя часть у спермиев быка и барана несколько сужена и резко срезана. В средней и задней части головки расположено ядро, а в передней части имеется особое тельце в виде колпачка - акросома. Она выделяет ферменты, которые при оплодотворении растворяют вязкое вещество лучистого венца яйцеклетки, способствуют проникновению спермиев в яйцеклетку.

Снаружи головка покрыта плотной прозрачной оболочкой — мембраной белкового вещества. Она покрывает также шейку, тело и хвост. Только конечная часть хвоста свободна от оболочки. При длительном хранении спермы оболочка набухает и отслаивается в виде шариков или лоскутков. Такие спермии теряют способность к оплодотворению. Головка с телом соединена шейкой. От основания головки в шейку отходят три тоненьких пучка волоконец (фибрилл), образующих осевую нить. Осевая нить, окруженная двойной спиралью, проходит в теле спермия. Тело спермия представляет собой палочкообразную часть спермия, служит основанием более тонкому хвосту. Хвост состоит из осевой пяти, покрытой тронной спиралью. Конечная часть хвоста не покрыта спиралью и оболочкой. Она состоит из фибрилл осевой нити и имеет вид кисточки.

Движение спермиев . Спермии обладают самостоятельной способностью к движению. Центр движения находится в шейке и теле, поэтому при отрыве головки тело спермия способно к движению, а головка остается неподвижной.

В сперме можно наблюдать три вида движения:

• прямолинейно-поступательное , когда спермии активно перемещаются по прямой, это физиологически нормальное движение;
• манежное движение - вращаются вокруг своей головки или перемещаются по кругу, такая форма движения указывает на повреждение спермия, набухание головки, потерю ложечкообразной формы;
• колебательное движение - изгибается вправо-влево, не передвигаясь вперед.

Движение спермиев осуществляется с помощью хвоста. Он изгибается в одну сторону, а затем быстро выпрямляется. Движение хвоста быстро повторяется, в результате отталкивания его от жидкости спермии продвигается вперед. За 1 с хвост спермия быка при 37° производит 9 ударов. Ложечкообразная форма головки при односторонних движениях хвоста приводит к вращению его вдоль продольной оси. Сочетание ударов хвоста с вращением вокруг продольной оси приводит к поступательному движению спермия, скорость движения спермия довольно большая - 4-6 мм в 1 мин.

Колебательные движения спермиев возникают вследствие замедления энергетических процессов, может наблюдаться в нормальной сперме после долгого ее хранения, при низкой температуре, кислой реакции среды. Подогревание, подщелачивание спермы вызывает восстановление прямолинейного движения.

Нормальные спермии перемещаются против тока жидкости. Эта особенность движения называется реотаксисом. Благодаря реотаксису двигаются в яйцеводе навстречу яйцеклетке. Мертвые, неподвижные уносятся током жидкости.

Спермии имеют отрицательный электрический заряд. Одноименный электрический заряд обеспечивает взаимное отталкивание спермиев, предупреждая их склеивание. Под влиянием электрического заряда спермии располагаются параллельно, что создает определенный порядок в их движении. Снижение электрического заряда ослабляет взаимное отталкивание спермиев, они начинают склеиваться головками или другими частями. Это явление называется агглютинацией.

Агглютинация спермиев возникает при наличии в сперме положительно заряженных ионов или спермиоагглютининов, повышенной кислотности (pH 5-6,4) среды.

Агглютинация может быть обратимой, если спермии склеиваются только головками и сохраняют подвижность хвоста - «звездчатая агглютинация», и необратимой, когда спермии склеиваются друг с другом беспорядочно. Доказано существование спермиоагглютининов в половой сфере самок по отношению к спермиям другого вида животных. Образование спермиоагглютининов, как реакция организма, возникает при парентеральном проникновении белка спермиев в организм, что происходит при многократном и обильном введении спермы в половые пути самок. У молодых самок спермиоагглютининов нет, а у многорожавших они имеются. В естественных условиях у здоровых животных в фолликулярной жидкости и секретах предстательной железы имеются антиагглютинины, которые препятствуют агглютинации и даже восстанавливают нормальное состояние спермиев при звездчатой агглютинации.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .