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.

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.

Ответы на эти и многие другие вопросы – тема сегодняшней статьи.

Какие факторы влияют на жизнеспособность сперматозоидов

Значение сперматозоидов в человеческой жизни трудно переоценить. Именно от их жизнеспособности и подвижности при стечении благоприятных обстоятельств зависит исход полового акта и зарождение новой жизни, появление малыша на свет и даже его род.

Жизненный цикл мужских сперматозоидов принято условно делить на два периода:

1. Рождение и созревание в родительском организме. Необходимо приблизительно 2 месяца, чтобы спермик стал взрослым, окреп и получил свой индивидуальный набор хромосом. Еще месяц он ждет момента эякуляции, потом погибает, становится неспособным оплодотворить женскую яйцеклетку.
2. Жизнь во внешней среде – наступает с момента оргазма, когда сперматозоид покидает родительский организм. Он или попадает в женское влагалище, где имеет шанс к оплодотворению, или гибнет на открытом воздухе.

Один раз в три месяца происходит обновление клеточного состава гамет, которое продолжается на протяжении всей жизни мужчины.

Важно знать, сколько времени сперматозоид жив и сохраняет при этом свою активность именно с момента эякуляции. В среднем продолжительность жизни колеблется от нескольких минут до нескольких суток . Все зависит от того, куда они попали – в женский организм или во внешнюю среду.

Срок жизни сперматозоидов зависит от многих факторов, основными из которых являются:

• состояние репродуктивных органов мужчины и женщины, наличие или отсутствие хронических или острых заболеваний, воспалительные процессы;
• температура тела мужчины или окружающей среды;
• тип внешней среды, в которую они попали после секса;
• воздействие света, в том числе солнечных лучей;
• применение лубрикантов во время полового контакта;
• показатели кислотно-щелочного баланса во влагалище. Если среда щелочная, то спермики живут дольше;
• прием медикаментозных препаратов или контрацептивов;
• набор хромосом конкретного сперматозоида;
• индивидуальные показатели состояния спермы: количество, состав, активность половых клеток;
• синтетические соединения, которые могут находиться в смазке презерватива.

Женская яйцеклетка после овуляции живет сутки. Этого времени вполне достаточно, чтобы жизнеспособный спермик достиг ее, ведь на это ему требуется всего полчаса.

Сколько живут сперматозоиды с Х и Y хромосомами

Но есть разница и в жизни сперматозоидов. И это особенно важно для пар, которые планируют ребенка и мечтают о девочке или мальчике:

На самом деле ученые пока опровергают подобные расчеты, но почему бы не попробовать?

Иногда случается и такое, что по мужской линии сперматозоиды с Y-хромосомами или с X-хромосомами всегда гибнут, имея нарушения в строении и являясь нежизнеспособными. Это связано с наследственностью, и в таких семьях из поколения в поколение рождаются либо только девочки, либо только мальчики.

Как влияет пониженная или повышенная температура на сперматозоиды

Температура мужского тела и окружающей среды, в которой он проводит достаточное количество времени, играет наиболее важную роль в том, как долго живут сперматозоиды и насколько они активны.

Наиболее благоприятной температурой тела для спермиев является температура до 37 градусов . Пара, которая планирует беременность, должна и дома жить при оптимальной комнатной температуре.

Повышенная температура

• если основное рабочее время связано с условиями повышенной температуры, например, в производственном цехе или шахте, то большинство спермиев гибнут, а те, что выживают, не отличаются активностью и жизнеспособностью, почти не способны к оплодотворению;
• снижение подвижности наблюдается и в летнюю жару, когда термометр показывает 38ºС выше нуля;
• мужчине следует избегать ношение узкого, тесного, да к тому же синтетического нижнего белья;
• любители попариться в бане и сауне должны быть настороже, ведь у них тоже могут быть проблемы с зачатием ребенка.

Пониженная температура

Воздействие низких температур на организм мужчины тоже чревато последствиями. Если мужчина длительное время находится в условиях, где четыре градуса ниже нуля, то происходит не только гибель гамет, но и дисбаланс работы половой системы в целом.

Поэтому так важно не игнорировать теплое нижнее белье во время морозов, не сидеть на холодном, не трогать руками лед и снег. Особенно в тот период, когда планируется зарождение новой жизни.

Но как же тогда заморозка спермы для банка доноров?

Ведь ее замораживают при высоких температурах, но при этом она сохраняет свои способности во время искусственного оплодотворения?

Все дело в особой технологии такой заморозки и условиях ее хранения. Процесс происходит буквально за несколько секунд так, что сперматозоиды в состоянии шока не успевают погибнуть. А вот при малейшем отклонении от определенных условий хранения они сразу теряют свои свойства и умирают.

Сколько живут сперматозоиды в женском организме

Оказавшись в женском организме, спермики ведут себя по-разному. Время их способности к оплодотворению зависит от различных факторов, связанных с состоянием женского организма, менструальным циклом, их жизнеспособностью:

• во влагалище преобладает кислая среда, поддерживаемая специальными лактобактериями, под воздействием которой большинство спермиев гибнет в течение 1.5-2 часов . Остаются лишь самые сильные и подвижные. Они то и достигают шейки матки;
• в шейке матки продолжительность их жизни увеличивается от 4 до 8 дней в связи с тем, что среда здесь щелочная. Они начинают двигаться гораздо активнее и через полчаса уже достигают матки и фаллопиевых труб;
• в трубах во время овуляции их уже может ждать созревшая к оплодотворению яйцеклетка. Если она отсутствует, то спермии живут неделю, но свою оплодотворяющую способность утрачивают через 3-5 дней .

Срок жизни гамет напрямую зависит от состояния здоровья женского организма, в том числе и органов репродуктивной системы. Любые воспалительные процессы меняют pH среды в сторону повышения кислотности, что губительным образом действует на большинство спермиев. Наличие половых инфекций, например, хламидий, вообще оказывают цитотоксическое, убивающее действие на клетки.

Сколько живут сперматозоиды после попадания на половые органы, существует ли возможность беременности в таком случае?

Ответ на вопрос положительный. Да, можно забеременеть, даже если , так как сперматозоиды содержатся в смазке и остаются на пенисе и в уретре. И в случае их выносливости и активности они очень даже могут помочь забеременеть.

Особенно, если половой акт повторяют, предварительно не совершив необходимых гигиенических процедур, не смыв следы первого.

Сколько живут сперматозоиды в окружающей среде

Сперматозоиды в составе эякулята находятся в секрете простаты, содержащей биологически активные вещества, которые поддерживают их, питают и оказывают защитное действие от кислой среды в женском влагалище. Иммунные клетки воспринимают их, как чужеродные белки и стараются уничтожить. Поэтому легко представить себе, что происходит со спермиями, когда они оказываются во внешней среде и теряют эту защиту. Живут они в этом случае совсем недолго.

В воде

Существуют от 5 до 10 минут в составе эякулята. Оказавшись без питательной среды, спермики гибнут через секунду.

На головке члена и нижнем белье

Гибнут в течение получаса. Поэтому за это время самые активные из них при положительном стечении обстоятельств могут проникнуть во влагалище, матку и оплодотворить яйцеклетку.

Под воздействием света и солнечных лучей

Свет действует на них губительно, продолжительность жизни – не более 20 минут.

В завязанном презервативе

Около получаса, если отсутствует синтетическая спермицитная смазка. В противном случае гибнут мгновенно.

Истории о том, как женщины обманом применяли сперму из использованного презерватива, чтобы забеременеть, вполне соответствуют истине. Ввести сперму во влагалище не так сложно и долго. А некоторые из гамет вполне могут оплодотворить яйцеклетку.

На открытом воздухе

После того, как мужчина кончил вне женского организма, спермии могут существовать не более 2 часов. И даже обладая самой большой активностью, преодолев кислую среду влагалища, уже навряд ли смогут двигаться дальше.

Высокая фертильная способность мужчины предполагает выделение большого количества спермы. В этом случае гибель гамет происходит в течение последующих 5 часов.

Во рту, на руках, в слюне, в анальном отверстии , на любых участках кожных покровов и предметах быта сперматозоиды гибнут в течение 3-5 часов. И в этом случае волноваться по поводу того, может ли наступить нежелательная беременность или нет, не стоит.

На простынях и полотенце спермики гибнут, как только семенная жидкость высохнет, и риск беременности в таком случае сводится к нулю.

Многие женщины хотят знать, можно ли зачать ребенка, если собрать свежую сперму в шприц. Да, можно, но при благоприятном стечении обстоятельств, которые зависят от дня менструального цикла и чистоты спермы. Сделать это нужно сразу после оргазма в чистую чашку, а уже потом использовать ее в шприце. Через час возможность оплодотворения будет снижена в 5 раз.

Спермограмма

Этот анализ спермы сегодня очень актуален, так как значительно увеличилось число бездетных пар именно по причине мужского бесплодия, которое часто бывает связано с составом спермы, подвижностью и жизнеспособностью гамет, с их дефектами и т.д.

После трехдневного воздержания мужчина эякулирует в специальную чашку, а затем специалисты делают тест, в котором определяют:

• какова форма, внешний вид и размеры гамет
• их активность, то, насколько быстро они двигаются;
• плотность, то есть содержание гамет в сперме, выражается в миллионах на миллилитр;
• количество выделившегося эякулята, которого должно быть не более чайной ложки.

По показателям спермограммы определяют, насколько высока способность конкретного мужчины к воспроизведению потомства, сколько живут сперматозоиды, соотношение зрелых и молодых в составе эякулята.

Не забывайте, что такой анализ следует проводить в специализированных медицинских центрах при участии квалифицированных специалистов.

Как увеличить жизнеспособность гаметы

• откажитесь от узкого обтягивающего белья, отдайте предпочтение свободным, так называемым семейным трусам;
• не переохлаждаетесь, поддерживайте нужный температурный режим тела и окружающей среды;
• откажитесь от походов в баню или сауну хотя бы за несколько недель до планируемого зачатия;
• не используйте различные смазки и гели, уменьшающие срок жизни гаметы;
• избегайте стрессов, старайтесь не реагировать на сложные жизненные обстоятельства депрессиями и раздражительностью.
• больше отдыхайте, не забывайте, что спать нужно не менее восьми часов в сутки;
• избавляйтесь от вредных привычек, особенно курения и злоупотребления алкогольными напитками;
• повышайте физическую активность, не принимайте анаболики и стероиды, но при этом избегайте подъема тяжестей и профессионального спорта;
• измените рацион питания, не употребляйте сою и жирные продукты, ешьте побольше овощей и фруктов, наполняйте свой организм недостающими полезными веществами;
• принимайте витаминно-минеральные комплексы и иммуномодуляторы, особенно в периоды межсезонья.

Зная, сколько живут сперматозоиды, можно легко запланировать беременность или избежать ее. И даже, если ученые ошибаются, угадать пол долгожданного малыша.

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.

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).

При электронной микроскопии сперматозоида обнаружено, что цитоплазма головки имеет не коллоидное, а жидкокристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоида к неблагоприятным условиям внешней среды (например, к кислой среде женских половых путей). Установлено, что сперматозоиды более устойчивы к воздействию ионизирующей радиации, чем незрелые яйцеклетки.

Сперматозоиды некоторых видов животных имеют акросомный аппарат, который выбрасывает длинную и тонкую нить для захвата 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.

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