Что такое сперматозоид, какие его задачи и схема на фото. Яйцеклетка и сперматозоид

Строение сперматозоида: 1 - «головка»; 2 - «шейка»; 3 - средняя часть; 4 - жгутик; 5 - акросома; 6 - ядро; 7 - центриоли; 8 - митохондрии.

Сперматозоид млекопитающих имеет форму длинной нити. Длина сперматозоида человека 50–60 мкм. В строении сперматозоида можно выделить «головку», «шейку», промежуточный отдел и хвостик. В головке находится ядро и акросома. Ядро содержит гаплоидный набор хромосом. Акросома - мембранный органоид, содержащий ферменты, используемые для растворения оболочек яйцеклетки. В шейке расположены две центриоли, в промежуточном отделе - митохондрии. Хвостик представлен одним, у некоторых видов - двумя и более жгутиками. Жгутик является органоидом движения и сходен по строению со жгутиками и ресничками простейших. Для движения жгутиков используется энергия макроэргических связей АТФ, синтез АТФ происходит в митохондриях.

Сперматозоид открыт в 1677 году А. Левенгуком.

Именно ядро несет в себе генетический отцовский материал. Головка, в которой располагается ядро, спереди оснащена акросомой, которая помогает сперматозоиду проникнуть в женскую половую клетку. Шейка и тело сперматозоида состоит из митохондрий и спиральных нитей, которые обеспечивают активность движения мужской половой клетки.

Подвижность сперматозоида самая основная его качественная характеристика. Подвижность обеспечивает хвост сперматозоида за счет совершения однотипных ударов. Высокая подвижность сперматозоида может играть более значительную роль, чем их количество в семенной жидкости. Если в сперме подвижными являются приблизительно только сорок процентов сперматозоидов, то это говорит о патологии, в таком случае шансы на оплодотворение яйцеклетки значительно уменьшаются.

В настоящее время в медицине существует такой термин как астенозооспермия, что представляет собой уменьшение количества подвижных сперматозоидов и снижение их скорости движения в семенной жидкости. Причины, по которым у некоторых людей возникает данная патология, до сих пор полностью не известны. Часто это явление может быть спровоцировано наличием в сперме различных бактерий или инфекцией плазмы спермы. Не редко астенозооспермия является причиной бесплодия у мужчин или же врожденных патологий плода.

Иногда случается так, что в эякуляте возможно вообще отсутствие сперматозоидов, а вместо них наличие других клеток сперматогенеза, это явление носит название азооспермии. Чаще всего причинами этой патологии являются врожденные нарушения. Иногда азооспермия может так же стать последствием влияния на организм токсических сильных препаратов, таких как алкоголь, химические препараты, радиация.

Если же сперма характерна полной неподвижностью сперматозоидов, то это может говорить о таких патологиях как акиноспермия или некроспермия. Акиноспермия говорит о том, что в сперме присутствуют живые сперматозоиды, которые полностью неподвижны и не способны к оплодотворению яйцеклетки. Часто такое нарушение может быть вызвано различными заболеваниями половых желез. Некроспермия в свою очередь характеризуется наличием в сперме нежизнеспособных сперматозоидов. Некроспермию разделяют на обратимую и необратимую. В случае обратимой некроспермии или как ее еще называют ложной, жизнедеятельность сперматозоидов удается восстановить. Если же выявлена необратимая некроспермия, лечение произвести невозможно, причины ее возникновения до сих пор неизвестны.

Срок жизни сперматозоида при попадании его во влагалище обычно достигает 2- 2,5 часов. Если сперматозоид проник в шейку матки, то этот срок увеличивается до 48 часов. Каждый сперматозоид несет в себе Y- или X- хромосому, которые и определяют в последствии при оплодотворении яйцеклетки будущий пол ребенка. В основном женскую половую клетку может оплодотворить только один сперматозоид. При этом если в оплодотворении будет участвовать сперматозоид, который несет в себе Y- хромосому, то это определят пол ребенка как мужской, при наличии у сперматозоида X- хромосомы пол ребенка будет женским.

Сперматозоид представляет собой половую клетку мужской особи, главное предназначение которой – оплодотворение яйцеклетки женщины. Строение сперматозоида, размеры, функционирование и форма во время его жизненного цикла вызывают живой интерес у людей. Ведь в таком маленьком резервуаре заложен весь набор информации, который будет передан от отца к его будущему ребенку.

Из каких элементов состоит мужская клетка

Размер сперматозоида настолько мал, что рассмотреть строение можно лишь при помощи хорошего микроскопа, измерение происходит в микронах. В длину он достигает 55 мкм и состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет свои функции:

Головка.
Шейка.
Промежуточный отдел, или тело.
Хвост.

Увеличенное в сотни раз фото сперматозоида позволяет рассмотреть его структуру. Полость головки заполнена хроматином – наследственным материалом. Иначе эту часть головки называют ядро. Информация ДНК, которая соединится с яйцеклеткой, и содержится в самой основной части мужской клетки, и эта часть – ядро. Его передний конец содержит акросому, где производится синтез ферментов, которыми будут растворены оболочки яйцеклетки. Это самая значительная форма гаметы. Размеры головки составляют: в высоту – 2,5 мкм, в ширину – 3,5 мкм, в длину – 5,0 мкм.

Шейка отличается спиралевидной формой, которая способствует функции выработки энергии, нужной для активного движения. Основная же масса энергии поступает за счет фруктозы, содержащейся в сперме в значительных количествах. Размер шейки в длину – 4,5 мкм.

Сперматозоид имеет сложное строение.

Схема строения сперматозоида включает центросому – форму, обеспечивающую работу двигательной функции хвоста. Расположена она в шейной части, за которой начинается средняя ее часть, называемая телом. Внутри нее находится так называемый скелет из микротрубочек.

Завершающую и самую подвижную часть в строении спермия называют хвостом. Он намного у́же и длиннее средней части. В длину он достигает 45 мкм. Перемещение происходит за счет кнутообразного движения хвостовой части. А его форму составляют микротрубочки: две из них – центральные и девять пар по бокам.

Ни смотря на свои микроскопические размеры, сперматозоид имеет функциональную структуру, каждый элемент которой активно участвует в процессе достижения цели.

Процесс созревания мужских клеток

Процесс образования и вызревания полноценных гамет называют сперматогенезом. Начинается он в период, когда наступает половое созревание, и продолжается всю дальнейшую жизнь. Возникает и развивается сперматозоид человека в специальной железе – яичках, которые являются частью структуры мужской половой системы мужчины.

Средний период развития спермия составляет около трех месяцев, это означает, что раз в 90 дней обновляются спермии. Сперматогенез – процесс довольно сложный, состоящий из различных этапов развития и деления.

Процесс управляется и регулируется с помощью функций гипофиза и гормонов яичек. Находясь в мужском организме, гаметы пребывают в состоянии покоя. Но во время выброса семенной жидкости к процессу подключается фермент простатического секрета, который и активирует движение.

В сперме содержится огромное количество гамет. Размеры сперматозоида настолько малы, что в одном миллилитре их может содержаться от 1.5 до 2 миллионов. Но для успешного оплодотворения количество особой роли не играет, важны их подвижность, активность и высокий процент качественных форм. При выполнении этих условий функции сперматозоида будут выполнены и достигнут результат.

Во время сперматогенеза происходит образования клеток двух форм: несущие X-хромосому или Y-хромосому. В первом случае происходит формирование эмбриона женского пола, во втором – мужского. При этом считается, что клетки, несущие X-хромосому, живут намного дольше. Этим и объясняется тот факт, что забеременеть мальчиком сложнее.

Для оплодотворения важна подвижность сперматозоидов.

Как происходит оплодотворение

Успешное оплодотворение яйцеклетки – основная функция сперматозоида, этот процесс достаточно сложный. Ооцит оплодотворяется лишь одним сперматозоидом. За возможность достичь цели первыми борьбу ведут миллионы сперматозоидов. Движение начинается сразу после попадания спермы в тело женщины. Спустя всего 2-3 часа большинство клеток гибнет, и виной тому – неблагоприятная форма влагалищной среды.

Выжившие продолжают двигаться, попадая поочередно в отдел шейки матки, а затем в матку. По пути к яйцеклетке гаметам приходится преодолевать препятствия в виде защитной слизи, которую будут разрушать ферментные соединения, содержащиеся в их головной части. Сама яйцеклетка также покрыта специальной мукополисахаридной оболочкой, которая будет разрушена в месте проникновения самого сильного спермия.

При использовании ферментов акросомы создается отверстие в оболочке, размером, достаточным для внедрения головки, при этом тело и хвост отпадают. Самый важный элемент сперматозоида человека несет половинную генетическую информацию. Слияние мужских и женских клеток завершается образованием диплоидной зиготы, содержащей 46 хромосом.

Во время эякуляции выбрасывается несколько миллионов сперматозоидов.

В конечном итоге функции яйцеклетки и сперматозоида сводятся к единой цели – успешному и здоровому оплодотворению. Поэтому наиболее значимой характеристикой для спермия является его активность. Благодаря строению и функциям сперматозоидов и яйцеклетки оплодотворение становится высоко вероятным. Наличие специфических рецепторов на внешней оболочке дает возможность распознать химические вещества, которые выделяет яйцеклетка. Функция и строение сперматозоида создают все необходимые условия для целенаправленного движения. После выброса семенной жидкости здоровые клетки, которые не погибли во влагалищной среде, продолжают движение к яйцеклетке. Это перемещение называют положительный хемотаксис.

Важно: длина сперматозоидов и их количество в сперме роли не играет. Успешному достижению цели способствует их хорошая подвижность.

Основные сведения о мужских гаметах

Скорость движения, учитывая форму сперматозоида, а особенно его размер, просто огромна. За одну минуту он способен преодолеть дистанцию в 4-5 мм. Можно представить, что это за расстояние, если его собственная длина, в переводе на миллиметры, составляет 0,055. Длина маточной трубы, в среднем, составляет 170 мм, а это значит, что для достижения цели сперматозоиду понадобится 44 минуты беспрерывного движения. Но в реальности это может занять несколько суток.

25% – такова статистика успешного оплодотворения во время выброса спермы. Это касается даже здоровых пар. Во время выброса спермы введение сперматозоида во влагалище происходит с очень большой скоростью. В среднем она составляет 70 км/ч.

По окончании этапа созревания сперматозоид может прожить в мужском организме месяц. Вне организма – около суток, на это влияют окружающие условия (температура, влажность, кислотный уровень). Сперма наполнена огромным количеством питательных веществ. Спермии занимают всего 5% всей семенной жидкости. Все оставшееся вещество в своем составе имеет элементы защитных и питательных веществ, которые должны поддерживать жизнеспособность клетки во время ее продвижения к цели.

Для того чтобы оплодотворение прошло успешно и будущий эмбрион развивался без отклонений, можно предпринять ряд мер по улучшению качества спермы. Среди них – воздержание от вредных привычек, употребление фруктов и овощей, пребывание на свежем воздухе. Не последнее место занимают контроль над весом и предпочтение в меню легкой пищи. Таким образом, все элементы строения сперматозоида будут хорошо функционировать, и клетки будут более активны.

Введение

Сперматозоиды человека

Заключение

Литература

Введение

Сперматозомид (от др.-греч. урЭсмб (род. п. урЭсмбфпт) -- семя, жщЮ -- «жизнь» и е?дпт -- «вид») -- мужская половая клетка, мужская гамета, которая служит для оплодотворения женской гаметы, яйцеклетки. Термин используется для обозначения мелких, обычно подвижных гамет у организмов, которым свойственна оогамия. 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.

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.

Рис.1. Строение сперматозоида человека (электронно-микроскопическая схема). 1- акросома; 2 -- ядро; 3 -- шейка; 4 -- митохондрии; 5 -- осевые нити.

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:

1) Ядро, несущее одинарный набор хромосом. Такое ядро называют гаплоидным. После слияния сперматозоида и яйцеклетки (ядро которой также гаплоидно) образуется зигота -- новый диплоидный организм, несущий материнские и отцовские хромосомы. При сперматогенезе (развитии сперматозоидов) образуются сперматозоиды двух типов: несущие X-хромосому и несущие Y-хромосому. При оплодотворении яйцеклетки X-несущим сперматозоидом формируется эмбрион женского пола. При оплодотворении яйцеклетки Y-несущим сперматозоидом формируется эмбрион мужского пола. Ядро сперматозоида значительно мельче ядер других клеток, это во многом связано с уникальной организацией строения хроматина сперматозоида (см. протамины). В связи с сильной конденсацией хроматин неактивен -- в ядре сперматозоида не синтезируется РНК.

2) Акросома -- видоизмененная лизосома -- мембранный пузырек, несущий литические ферменты -- вещества, растворяющие оболочку яйцеклетки. Акросома занимает около половины объёма головки и по своему размеру приблизительно равна ядру. Она лежит спереди от ядра и покрывает собой половину ядра (поэтому часто акросому сравнивают с шапочкой). При контакте с яйцеклеткой акросома выбрасывает свои ферменты наружу и растворяет небольшой участок оболочки яйцеклетки, благодаря чему образуется небольшой «проход» для проникновения сперматозоида. В акросоме содержится около 15 литических ферментов, основным из который является акрозин.

3) Центросома -- центр организации микротрубочек, обеспечивает движение хвоста сперматозоида, а также предположительно участвует в сближении ядер зиготы и первом клеточном делении зиготы.

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 женщины 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 pH окружающей среды. Он движется по направлению уменьшения кислотности; pH влагалища около 6,0 , pH 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, остаётся 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.

Продолжительность жизни сперматозоидов человека

После периода созревания, составляющего около 64 дней, сперматозоид может сохраняться в организме мужчины до месяца. В эякуляте они способны выжить в зависимости от условий среды (свет, температура, влажность) до 24 часов. Во влагалище сперматозоиды погибают в течение нескольких часов. В шейке матки, матке и фаллопиевых трубах сперматозоиды остаются живыми до 6 суток.

Сперматозоиды в растительном мире

В большинстве случаев сперматозоиды растений очень мелкие; исключение -- сперматозоиды саговников: у некоторых видов они видны невооружённым глазом, достигая в диаметре 0,3 мм. Ядро у сперматозоидов растений обычно крупное, с небольшим количеством цитоплазмы. Сперматозоиды растений также называют антерозоидами. Орган растений, в котором образуются сперматозоиды, называется антеридием.

Формирование мужских половых клеток

У позвоночных животных женские половые клетки образуются в половых железах - яичниках, а мужские - в семенниках. Именно в половых железах из исходных диплоидных клеток образуются гаплоидные гаметы. Формирование зрелых сперматозоидов в организме млекопитающих начинается с наступлением половой зрелости, а яйцеклеток - во внутриутробном периоде развития женского организма.

Схема развития половых клеток

Период размножения МИТОЗ

Период роста интерфаза

профаза-I метафаза-I

анафаза-I телофаза-I

Период созревания МЕЙОЗ

профаза-II метафаза-II

анафаза-II телофаза-II

В развитии половых клеток выделяют несколько стадий (см. схему). Первую стадию развития половых клеток называют размножением. Для этой стадии характерно деление диплоидных клеток путем митоза. При этом из каждой материнской клетки образуются две дочерние диплоидные клетки. За счет митозов увеличивается число клеток.

Затем наступает стадия роста. В этот период размеры клеток увеличиваются. Клетки находятся в состоянии интерфазы. В них синтезируются белки, углеводы, липиды, АТФ, удваиваются хромосомы.

На стадии созревания клетки делятся путем мейоза. Число хромосом уменьшается вдвое, и из каждой диплоидной клетки образуются четыре 1000 е гаплоидные дочерние клетки.

У особей мужского пола все образовавшиеся в результате мейоза клетки одинаковые, полноценные. Развитие половых клеток завершается периодом формирования, во время которого образуются гаметы - сперматозоиды и яйцеклетка.

Своеобразно происходит формирование половых клеток у покрытосеменных растений. Гаметы образуются в тычинках и пестиках. В пыльниках тычинки содержится много диплоидных клеток, каждая из которых делится путем мейоза В результате из каждой диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные, превращающиеся в пыльцевые зерна На этом процесс формирования пыльцы не заканчивается Гаплоид-ное ядро каждого пыльцевого зерна делится путем митоза Так образуются две гаплоидные клетки - генеративная и вегетативная Генеративная клетка еще раз делится путем митоза, в результате чего образуются два гаплоидных спермия. Спермии - мужские гаметы Они неподвижны, так как лишены жгутиков и доставляются к семязачатку через пыльцевую трубку.

Таким образом, зрелое пыльцевое зерно содержит три клетки: вегетативную, или клетку пыльцевой трубки, и два спермия.

В завязи расположен семязачаток, в котором формируется женская половая клетка. В семязачатке из одной диплоидной клетки в результате мейоза образуются четыре гаплоидные клетки. Три клетки погибают, а одна оставшаяся трижды делится путем митоза. Так возникает восемь гаплоидных клеток, которые образуют зародышевый мешок. Одна из них превращается в яйцеклетку, две клетки сливаются и образуют диплоидную клетку - вторичное ядро зародышевого мешка. Оставшиеся пять клеток играют вспомогательную роль, образуя стенку зародышевого мешка.

Заключение

сперматозоид мужской половой клетка

Сперматозоидили спермий, зрелая мужская половая клетка животных и многих растений. Основная функция сперматозоида - оплодотворение яйца, т.е. перенос генетического материала отцовского организма в женскую половую клетку. Сперматогенез (образование сперматозоидов) у большинства животных протекает в семенных канальцах семенников. Продолжительность этого процесса у разных видов неодинакова: у мышей она составляет около 35 суток, у человека - 74, а у животных с сезонным размножением - существенно больше. У млекопитающих сперматогенез (как и овуляция) регулируется фолликулостимулирующим гормоном гипофиза. Сперматозоиды, попавшие в половые пути самки, могут длительно сохранять жизнеспособность: у пчел - 3-4 года, у птиц - около 3 недель; однако у человека они жизнеспособны в матке не более 48 часов. У растений сперматозоиды, как правило, очень мелкие, у большинства семенных - неподвижные, безжгутиковые, однако у зеленых и бурых водорослей, папоротников, хвощей, плаунов, саговников, гингко и некоторых других растений, напротив, сперматозоиды подвижны и имеют два или много жгутиков.

Литература

1. Н. С. Курбатова, Е. А. Козлова "Конспект лекций по общей биологии".

2. Рузен-Ранге Э. Сперматогенез у животных. М., 1980.

3. Гилберт С. Биология развития, т. 1. М., 1993.

4. Гиляров М. С. Биологический энциклопедический словарь. М., 1986.

5. Антонова О. Возрастная анатомия и физиология. М., 1995.

Подобные документы

Процесс созревания половых клеток. Жизненный цикл ряда простейших, водорослей, споровых, голосеменных растений и многоклеточных животных. Развитие мужских половых клеток, происходящее под регулирующим воздействием гормонов. Сперматогенез у человека.

презентация , добавлен 01.04.2013

Физиологические особенности размножения человека. Два типа половых клеток: мужские (сперматозоиды) и женские (яйцеклетки). Процесс формирования половых клеток (гамет) – явление гаметогенеза. Три периода развития: фазы сперматогенеза, овогенеза и мейоза.

курсовая работа , добавлен 04.05.2009

Внутреннее строение мужских половых органов: предстательной железы, мошонки и полового члена. Строение внутренних половых органов женщины. Вены, несущие кровь от промежности. Функции органа слуха. Слуховые восприятия в процессе развития человека.

реферат , добавлен 16.10.2013

Понятие о мембране клетки, ее строение и функция. Строение хлоропластов и митохондрий. Типы листьев по форме листовой пластинки, края и основания. Ветвление и кущение побегов. Строение сложных и простых соцветий, цветков ячменя, ржи, пшеницы, кукурузы.

контрольная работа , добавлен 27.11.2011

Губки: строение, место обитания, значение в природе и жизни человека. Класс обыкновенные и известковые губки. Общий вид бодяг речных. Общие признаки кишечнополостных животных. Главная функция стрекательных клеток. Особенности размножения и регенерации.

презентация , добавлен 16.01.2014

Внешнее строение и окраска дрозофилы. Длительность онтогенеза дрозофилы и особенности первого спаривания, яйцо и оплодотворение. Созревание яиц и сперматозоидов, определение пола. Геном дрозофилы и его использование в генетическом моделировании.

презентация , добавлен 26.10.2015

Основные разновидности живых клеток и особенности их строения. Общий план строения эукариотических и прокариотических клеток. Особенности строения растительной и грибной клеток. Сравнительная таблица строения клеток растений, животных, грибов и бактерий.

реферат , добавлен 01.12.2016

Методы трансгенеза в животноводстве. Использование половых клеток семенников. Факторы повышения экспрессии трансгенов в организме животных. Особенности пересадки ядер клеток, культивируемых in vitro. Перспективы генно-инженерных работ в животноводстве.

реферат , добавлен 26.09.2009

Характеристика сперматогенеза, митотического деления клеток по типу мейоза. Исследование этапов дифференцировки клеток, которые в совокупности составляют сперматогенный эпителий. Изучение строения мужских половых органов и их желез, функций простаты.

реферат , добавлен 05.12.2011

Железы пищеварительного аппарата. Классификация женских половых органов. Классификация и строение мужских половых органов. Камеры сердца и сосуды, питающие сердце. Пути оттока крови. Отделы головного мозга. Локализация центров слуха, зрения, движения.

Сперматозоид – это мужская репродуктивная клетка, которая предназначена для оплодотворения женской яйцеклетки.Размеры сперматозоида гораздо меньше размеров женской репродуктивной клетки. Более того, именно он является наименьшей клеткой в теле мужчины.

В гаметах нет большого объема цитоплазмы, и они воспроизводятся организмом одновременно в огромном числе. Стоит сказать, что сперматозоид и сперма – это совершенно разные понятия. В состав последнего входит семенная жидкость с половыми клетками и микрочастицами тканей из уретры.

В 1 мл семенной жидкости присутствует от 16 до 120 млн. сперматозоидов. При этом во время эякуляции у мужчины выделяется до 5 мл спермы. Таким образом, за одну эякуляцию организм мужчины может выбросить до 600 млн. репродуктивных клеток.

О том, что такое сперматозоид, знают, наверное, все, но не всем известно как данная клетка появляется. Половые железы маленьких детей не производят репродуктивные клетки. Именно поэтому версию о том, что подгузники вредят мальчикам из-за теплового воздействия на яички, можно считать не правдивой.

Выработка сперматозоидов начинается в возрасте 9-14-ти лет. С этого момента и до наступления глубокой старости работа половых желез не останавливается ни на минуту.

Настоящей фабрикой по производству половых клеток являются яички. Они находятся вне тела, благодаря чему имеют более низкую температуру. Это чрезвычайно важно: при классической температуре 36,6 °С выработка репродуктивных клеток сильно замедляется или вовсе прекращается.

В каждом яичке имеются тысячи семенных канатиков. То есть, если посмотреть на данный орган изнутри, там можно будет увидеть огромное количество нитей, хаотично переплетенных между собой. Данный беспорядок необходим. Проходя по лабиринтам, у сперматозоидов появляется дополнительное время для созревания.

Первый период созревания половой клетки длится около 72-х дней. Начинается этот процесс в сперматозоидных клетках. Самой первой формируется головка, которая забирает питательные вещества и энергию у опорных клеток.

После того как головка будет полностью сформирована, половая клетка входит в семенные канатики (микроскопических размеров каналы). Там она будет перемещаться с места на место в течение примерно 20-ти дней. Здесь гамета будет дозревать окончательно, чтобы стать готовым для выполнения своей функции.

Стоит сказать, что в некоторых случаях процесс созревания половой клетки может нарушиться. Причины этого до сих пор неизвестны. В данном случае число хромосом, которые несет гамета, увеличивается или наоборот – уменьшается. При этом здоровье будущего ребенка во многом зависит от того сколько в сперматозоиде хромосом.

Так, если зачатие произошло при помощи репродуктивной клетки с недостаточным или избыточным количеством хромосом, то у рожденного ребенка будут иметься физические или психические заболевания (например, синдром Дауна).

По статистике 50% таких беременностей самопроизвольно прерывается еще до того момента как женщина узнает о своем положении.

Строение

Длина сперматозоида равняется 55 мкм, ширина – 3,5 мкм, а высота – 2,5 мкм. Такие небольшие размеры, а также особая структура сперматозоида, вероятно, обусловлены тем, что ему необходимо быстро передвигаться.

Стоит сказать, что размеры мужских гамет в разные периоды могут быть разными. Во время созревания данной клетки с ней случаются некоторые изменения: ядро становится более плотным в результате процесса конденсации хроматина (в этот момент из ядра уходят гистоны, а ДНК соединяется с белками-протаминами).

При этом большой процент цитоплазмы выходит из спермия под видом «цитоплазматической капли». На завершающем этапе дозревания сперматозоида в нем сохраняются лишь жизненно необходимые органеллы. Объем репродуктивной клетки за этот период сильно уменьшается. Если говорить о том, из чего состоит сперматозоид, то это будет головка, средняя часть и хвост.

Головка

Она имеет вид эллипсоида, с незначительными вмятинами с обоих боков. С одной из сторон спермия присутствует также маленькое углубление. Именно благодаря ему головку сперматозоида называют «ложковидной». Сама головка состоит из следующих деталей:

Схема сперматозоида

Ядро или гаплоидное ядро. Именно в нем хранится одинарный набор хромосом. После того как сперматозоид соединится с яйцеклеткой (хотя строение сперматозоида и яйцеклетки сильно отличается, ядро последней тоже является гаплоидным) начинает развиваться диплоидный организм, к
оторый состоит из хромосом обоих родительских клеток. Стоит сказать, что ядро сперматозоида гораздо меньше ядер остальных клеток организма. Это объясняется особой организацией строения хроматина в спермии. Из-за усиленной конденсации хроматин становится неактивным, а в ядре половой клетки не производится РНК.
Акросома – это видоизмененная лизосома. Она представляет собой мембранный пузырек, внутри которого находятся около 15-ти литических энзимов. Они необходимы для того, чтобы оболочка яйцеклетки растворилась, и сперматозоид смог проникнуть в нее. Самым мощным ферментом в данном случае является акрозин. Размер акросомы составляет примерно 50% от размера головки сперматозоида. Примерно такие же размеры имеет и ядро. Акросома располагается спереди от ядра и покрывает при этом его ½ часть. По этой причине акросома похожа на шапочку. Благодаря такой особенности строения, сперматозоид легко оплодотворяет яйцеклетку.
Центросома – это часть, в которой собраны все трубочки гаметы. Она отвечает за движение задней части клетки. Ученые также предполагают, что она помогает сблизить ядра зиготы и принимает участие в первом делении ее клеток.

Тело

Оно находится практически сразу после головки половой клетки. Отделяет их лишь маленькое сужение – «шейка». Сперматозоид человека сдержит в своей средней области цитоскелет жгутика, состоящий из микротрубочек. Вокруг цитоскелета находится митохондрион – огромная митохондрия половой клетки. Сам митохондрион внешне похож на спираль. Он обвивает цитоскелет жгутика. Его функция состоит в производстве АТФ, стимуляции движения хвоста.

Хвост

Хвост является органом движения и идет сразу после средней части. Он гораздо тоньше середины половой клетки и намного длиннее ее. У основания хвостика сперматозоида сосредоточены митохондрии, которые поставляют энергию для его движения. В целом, хвост имеет такое же строение, как и жгутики эукариот.

Если посмотреть схему сперматозоида, как выглядит и из каких деталей состоит данная клетка, можно понять гораздо лучше.

Передвигается сперматозоид благодаря наличию у его хвоста. Сама половая клетка в процессе движения крутится вокруг собственной оси. Таким образом, она может развивать скорость до 0,1 мм в сек. (примерно 30 см за 60 минут).

После попадания в организм женщины гамета достигает ампулярной области маточной трубы лишь спустя 60-120 минут.

В теле мужчины зрелые половые клетки хранятся в неактивном состоянии, а их хвосты малоподвижны. По мужским половым путям спермии перемещаются благодаря ритмичным сокращениям мышц протоков и биению особых ресничек. Активными половые клетки становятся только после эякуляции, когда они смешаются с выделениями простаты.

После попадания в половые органы женщины спермии начинают двигаться самостоятельно. Причем плывут они против течения жидкости.

Стоит сказать, что среда половых органов женщины является чрезвычайно вредной для мужских гамет, однако компоненты спермы нейтрализуют ее и делают более щелочной. В дополнение, сперма снижает местный иммунитет у женщины. Это нужно для того, чтобы иммунные клетки не ликвидировали чужеродный биологический материал.

После попадания во влагалище репродуктивная клетка движется к шейке матки и цервикальному каналу. Свое направление она определяет благодаря умению различать pH. Таким образом, клетка плывет туда, где преобладает щелочная среда (для сравнения pH влагалища – 6,0 , а шейки матки – 7,2). Стоит сказать, что абсолютное большинство мужских репродуктивных клеток не способны достичь шейки матки и погибает еще во влагалище.

Пройти цервикальный канал сперматозоидам также непросто, так как в нем имеется большое количество слизи. Если сперматозоиды не могут пройти через слизь, то устанавливают шеечное бесплодие, забеременеть при котором можно методом внутриматочной инсеминации.

Далее половые клетки проникают в матку. Среда этого органа идеально подходит для жизни сперматозоидов, поэтому их активность значительно увеличивается. Данное явление называется «капацитация».Для успешного зачатия необходимо чтобы в матку прошло более 10 млн. мужских половых клеток.

Попав в матку, сперматозоиды продолжают плыть по направлению к маточным трубам. Направление к ним клетки определяют благодаря току жидкости, который задают реснички труб и мышечные стенки.

Свою функцию сперматозоид выполняет в конечной части маточной трубы – «ампуле». Однако не все половые клетки способны до нее добраться. Как показывает практика, из нескольких миллионов репродуктивных клеток попавших в матку, всего несколько тысяч доходят до ампулярной области трубы.

Что касается вопроса, как сперматозоид ищет и находит яйцеклетку в воронке, то этот вопрос до сих пор остается открытым. Однако уже доказано, что мужские гаметы обладают хемотаксисом – способностью передвигаться по направлению к аттрактантам, которые выделяет яйцеклетка.

Виды

В медицине принято делить мужские половые клетки на 2 вида: те, в которых содержатся X хромосомы (гиноспермии) и те, которые несут Y хромосомы (андроспермии). Первые клетки приводят к зачатию девочки, а вторые – мальчика. Стоит сказать, что тот факт, сколько хромосом у сперматозоида, не зависит от его разновидности. В норме их всегда будет 23.

К сожалению, сразу после зачатия абсолютно точно узнать пол ребенка невозможно, однако его можно предположить с достаточно большой вероятностью. Как показывают наблюдения, репродуктивные клетки с Y-хромосомой гораздо более активны, в то время как клетки, несущие X-хромосому имеют большую продолжительность жизни.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что пары, желающие зачать мальчика должны вступать в незащищенные половые контакты во время овуляции. В этом случае сперматозоиды с Y хромосомой достигнут цели гораздо быстрее. Если же половой акт произошел за сутки до овуляции – повышаются шансы зачать девочку.

Стоит сказать, что для удачного оплодотворения важно не только количество сперматозоидов, но и их качество, состав семенной жидкости. В спермограмме даже самого здорового мужчины наряду с качественными гаметами встречаются также патологические формы репродуктивных клеток. Однако их количество обычно не превышает 20-25%.

Иногда сперматозоидов с нетипичным строением может быть чрезвычайно много. Такое может происходить при различных заболеваниях половых органов (как правило, воспалительного характера).

Чтобы узнать соотношение здоровых и патологических репродуктивных сперматозоидов, выявить каковы особенности строения сперматозоидов у мужчины, медики традиционно выполняют тест Крюгера.

Его суть состоит в том, что мужчина сдает сперму в медицинском учреждении путем сексуального самоудовлетворения. Биологический материал собирается в стерильный контейнер, а затем отправляется в лабораторию. Там его окрашивают по Папаниколау (это необходимо для того, чтобы четче рассмотреть половые клетки) и исследует под микроскопом.

При различных патологиях сперматозоид может иметь такое строение:

избыточная толщина шейки или ее искривление;
наличие двойного хвоста;
полное отсутствие хвоста;
деформации головки;
наличие двух головок.

Кроме этого возможны также малозаметные изменения в форме сперматозоида.

Данное состояние требует срочного медицинского вмешательства, так как чрезмерное число аномальных репродуктивных клеток повышают шансы замершей беременности, выкидышей, а также рождения ребенка с различными патологиями.

Срок жизни

После окончания развития сперматозоиды могут находиться в теле мужчины до 30 суток. Если за это период семяизвержение не произошло, они начинают резко стареть и в итоге разрушаются.

Продолжительность жизни гамет у разных мужчин разный. Это зависит от его питания, образа жизни, наличия тех или иных заболеваний, состояния эндокринной и нервной системы и т. д. Однако наиболее сильно на срок существования влияет то, где находится сперматозоид.

Согласно результатам посткоитального теста, уже через 120 минут после окончания незащищенного сексуального акта выживших спермиев во влагалище не наблюдается. В цервикальном канале и шейке матки они могут прожить до 3 суток, а в фаллопиевых трубах – до 7.

Во внешней среде и при высокой влажности половые клетки могут жить до 2-3 часов. Именно этим и объясняется наступление беременности при повторном ПА. После заморозки половых клеток жидким азотом они могут храниться десятилетиями. Причем после разморозки они останутся живыми и не потеряют своих свойств.

Улучшение

Чтобы сперматозоиды были качественными и подвижными мужчина должен тщательно следить за своим здоровьем. Репродуктивные клетки – это самые чувствительные клетки в человеческом организме. Они очень тяжело переносят воздействие алкоголя, никотина, наркотических и токсических веществ, сильное повышение температуры.

Здоровое питание, отказ от вредных привычек, своевременное лечение заболеваний, нормализация режима сна, занятия спортом и избежание экстремальных температур (как перегревания, так и переохлаждения) – это то, что поможет значительно улучшить качество гамет.

В период планирования беременности мужчине полезно принимать витаминно-минеральные комплексы и антиоксиданты. Исходя из этого, можно сделать вывод: чем здоровее мужчина – тем качественнее его сперматозоиды.

Если же представителю сильного пола диагностировали какую-либо патологию, заниматься самодеятельностью не рекомендуется. Только врач значит все о сперматозоидах, поэтому лечение лучше доверить ему.

сперматозоидов, кажется, что у людей всегда возникают вопросы. Кто-то хочет убить сперматозоиды, кто-то получить, либо продать, некоторые беспокоятся по поводу работы своих "маленьких помощников". В конце концов, мир без сперматозоидов был бы очень одиноким местом. Вот удивительные факты, которые вы возможно еще не знали о сперматозоидах.

1. Аномальные сперматозоиды - это нормально

Механизм производства сперматозоидов у людей довольно ленив. Как же еще объяснить тот факт, что 90 процентов сперматозоидов в семенной жидкости мужчины деформированы? Две головки, два хвоста, огромные головки, булавочная форма головки, спиральный хвост - поистине этот список деформаций сперматозоидов можно продолжать еще долго.

По правде говоря, это цена, которую мы заплатили за моногамию. У тех видов, где самке попадают сперматозоиды больше, чем одного самца, сперматозоиды имеют более однородный вид. У людей же, как правило, сперматозоиды двух мужчин не оказываются у одной женщины в одно и то же время.

2. Пол чайной ложки

Именно такой объем обычно выходит при эякуляции у мужчины. Это не много, но так или иначе, сперматозоидам удается выполнить свою работу.

3. Сперматозоиды крошечные

Хотите увидеть сперматозоид? Лучше обзаведитесь микроскопом, так как эти живчики очень мелкие, чтобы их можно было увидеть невооруженным взглядом. Насколько маленькими? Длина сперматозоида составляет примерно 0,05 мм от головки до хвоста.

Конечно, то, что сперматозоиды недобирают в длину, он восполняют своим количеством. Если бы можно было выстроить всех сперматозоидов, вышедших во время эякуляции, то они бы протянулись на 9,5 км.

4. Сперматозоид и сперма

Некоторые люди используют термин сперматозоид и сперма как взаимозаменяющие друг друга. Но сперматозоиды являются всего лишь компонентом спермы или семенной жидкости. В семенной жидкости также содержится вещества из предстательной железы, а также семенные пузырьки.

Сперматозоиды, которые производятся в яичках, требуют много топлива, чтобы двигать своим хвостиком. К счастью они получают это топливо из сахарной фруктозы, которой снабжают их семенные пузырьки.

Жидкость из предстательной железы или простаты содержит вещества, которые помогают семенной жидкости разжижаться, когда она попадает внутрь женщины. Без этого, сперматозоиды не смогли бы двигаться.

5. Одного яичка достаточно

Если мужчина теряет одно яичко по медицинским причинам, то другое, как правило, способно производить достаточно сперматозоидов, чтобы зачать ребенка. Возможно, самым известным примером этого стал известный американский велогонщик Лэнс Армстронг, который из-за рака потерял одно яичко и стал отцом пятерых детей.

6. 200 миллионов конкурентов

Нужен всего один сперматозоид, чтобы оплодотворить женскую яйцеклетку, но за честь сделать это идет жесткая конкуренция. На самом деле, в среднем в семенной жидкости содержится около 200 миллионов сперматозоидов.

7. Фабрика никогда не закрывается

Женщины рождаются с ограниченным числом яйцеклеток. Но дела обстоят совсем иначе для мужчин. Мужчины производят сперматозоиды весь день, каждый день на протяжении всей жизни.

По мере того, как мужчина стареет, сперматозоиды становятся медлительнее, а ДНК более фрагментированным, но фабрика никогда не закрывается.

8. У сперматозоидов крепкие каски

Конечно это не совсем каска, а овальная структура, называемая акросома. Она содержит сильные химические вещества, которые вырабатываются, когда сперматозоид крепится к яйцеклетке. Вещество растворяет внешнюю оболочку яйцеклетки, пробурив отверстие, через которое сперматозоид может проникнуть в яйцеклетку.

9. Сперматозоидам нужна защита

Сперматозоиды выглядят как любая другая клетка нашего организма, но ко времени, когда они покидают яички, у них остается вдвое меньше ДНК, чем у других клеток нашего тела. Все это выглядит подозрительно для иммунной системы. Чтобы предотвратить атаку иммунных клеток на сперматозоидов, семенники снабжают их специальными клетками, которые окружают их создавая ограду.

10. Мертвые сперматозоиды способны создать живых детей

Чтобы оплодотворить яйцеклетку традиционным способом, сперматозоидам нужно уметь плавать. Однако, дело обстоит иначе в случае экстракорпорального оплодотворения. В действительности, специалисты используют крошечные роботизированные стеклянные палочки, чтобы внедрить один сперматозоид в яйцеклетку. Иногда они даже ударяют сперматозоид, пока он не перестанет двигаться. Ведь главное, что нужно - это ДНК внутри сперматозоида.

11. Каким путем двигаться?

Сперматозоиды способны подгонять себя, но многим тяжело дается движение в одном направлении. На самом деле, только половине сперматозоидов удается это сделать. Остальные плавают кругами, другие раскачиваются с движениями семенной жидкости.

Но так как большинство из них стартуют, многие все же добираются до яйцеклетки. И это несмотря на факт, что трубы, соединяющие матку с яичниками, содержат мелкие клетки волосков, которые создают препятствия сперматозоидам. Если вы когда-нибудь видели, как плывет лосось против течения, то вы поймете, о чем идет речь.

12. Сперматозоид живет в течение нескольких дней

Как долго могут прожить сперматозоиды внутри женского тела? Около двух-трех дней.

13. Y не имеет равных

Как только сперматозоид соединяется с яйцеклеткой, хромосомы обмениваются кусочками ДНК, означая, что образуется смесь ДНК от матери и от отца. Но есть исключение: у хромосомы Y нет аналогов в ДНК яйцеклетки, и потому она передается практически без изменений от отца к сыну. Потому Y хромосома выглядит также, как хромосома отца, отца его отца и так далее через поколения.

14. Хранится в прохладе

Каким бы жарким не был секс, яички мужчины должны находиться в прохладе, то есть прохладнее, чем температура тела, что важно для производства здоровых сперматозоидов.

Тело мужчины поддерживает идеальную температуру мошонки с помощью вен, которые отгоняют тепло от мышц мошонки, приподнимающих и опускающих яички, чтобы либо приблизить, либо отодвинуть их от тепла тела.

Если мужчина скрещивает ноги, температура мошонки повышается. То же самое происходит, когда он носит трусы-плавки.