Особенности строения мужских гамет

Гаметогенез. Морфофункциональные особенности гамет

Особенности строения мужских гамет

В основе полового размножения многоклеточных лежит гаметическая копуляция (слияние гамет).

Гаметы — высокодеференциированные клетки, специализированные к обеспечению генеративной функции. Процесс формирования гамет — гаметогенез. У многоклеточных развитие гамет происходит в половых железах — гонадах. Два типа половых клеток: мужские сперматозоиды, развиваются в семенниках; женские яйцеклетки развиваются в яичниках.

Строение гамет — самостоятельно!

Гаметогенез подразделяется на 3 стадии при овогенезе и 4 при сперматогенезе. ПЕРВЫЕ ТРИ СТАДИИ ПО МЕХАНИЗМУ ОБРАЗОВАНИЯ ОДИНАКОВЫ!

1 стадия — размножения (митоз). Диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называются: мужские — сперматогонии, а женские — овогонии. В результате последовательных МИТОЗОВ число клеток возрастает.

Сходства (Ex. Человек) механизм образования — митоз, все клетки диплоидны, процесс начинается в эмбриональных гонадах.

Отличия: 1) по продолжительности: сперматогонии образуется на протяжении всего периода половой зрелости, овогонии — в период эмбриогенеза (max до 3 лет). 2) По числу клеток: сперматогенез — образуются миллиарды клеток, овогенез — тысячи.

2 стадия — роста (интерфаза). Происходит увеличение клеточных размеров и превращение сперматогоний и овогоний в сперматоциты и овоциты 1 порядка.

Сходства: 1. механизм удвоения ДНК в гаметоцитах при неизменном числе хромосом.2. Называются гаметоциты 1 порядка.

Отличия: овоциты увеличиваются больше в размерах.

Стадия 3 — созревания (мейоз). Основные события — два последовательных деления: редукционное и эквационное. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты 2 порядка (n2c). А после 2 деления: сперматиды и яйцеклетка (nc).

Сходства: механизм образования — мейоз.

Различия: 1. неравномерное распределние между клетками в овогенезе. 2 каждый сперматоцит первого порядка дает 4 сперматида, тогда как каждый овоцит 1 порядка дает одну полноценную яйцеклетку и 3 редукциооных тельца, которые в размножении не участвуют.

Роль редукционных телец: 1. выносят избыток генетической информации. 2. обеспечивают нормальный ход мейоза. 3. в яйцеклетке концентрируется максимальное количество желтка (питательного материала).

Стадия формрования — только в сперматогенезе. Сперматидам необходимо проеобрести соответствующую форму для выполнения своей функции.

Особенности гамет:

1. гаплойдность

2.    низкий уровень обменных процессов

3.    у сперматозоида высокий индекс ЯЦО (3,5), у яйцеклетки — низкий (1/5-1/8)

4.    вступают в митоз только яйцеклетки только в случае оплодотворения

5.    только у яйцеклетки имеется защитная белковая оболочка.

6.    Только у сперматозоида клеточный центр который передается в яйцелкетку

7.    сперматозоид подвижен

Функции гамет:

1.    у яйцеклетки давать развитие в зиготу и далее в случае оплодотворения

2.    у сперматозоида — транспорт наследственного материала

4. Оплодотворение и биологические аспекты репродукции человека. – самостоятельно!

Оплодотворение — слияние гамет, которому предшествует особые условия, называемые осеменением.

Осеменение бывает наружное — в воде, у низших растений и большинства животных, и внутреннее — у высших позвоночных, форма защиты от высыхания.

При оплодотворении:

1) сближение гамет

2) активация яйцеклетки, побуждение ее к развитию

3) ряд процессов в результате которых формируется синкарион.

Лекция 4: Биология развития организма

1.    Онтогенез, его типы, периодизация онтогенеза

2.    общая характеристика эмбрионального развития

а) дробление

б) гаструляция. Теория зародышевых листков

в) гисто-и органогенез

Онтогенез — индивидуальное развитие особи, начинающиеся с ОБРАЗОВАНИЯ ДАВШИХ ЕЙ НАЧАЛО ПОЛОВЫХ КЛЕТОК И ЗАКАНЧИВАЮЩЕЕСЯ СМЕРТЬЮ (у многокле), у одноклеточных с деления материнской клетки до смерти или сл. Деления

Онтогенез характеризуется:

1)    реализацией наследственной информации на всех стадиях существования

2)    в процессе онтогенеза происходит рост, дифференцировка и интеграция частей развивающегося организма.

3)    Проявляется закономерная смена фенотипов, свойственных данному виду (Ex. Бабочка)

Изучение и понимание онтогенеза является важным для медицины

Филогенез— историческое развитие живых организмов как в целом на планете, так и в отдельных группах (Геккель 1866)

Взаимная связь индивидуального и исторического развития отражена в биогенетическом законе Мюлера Геккеля. Онтогенез — краткое и быстрое повторение филогенеза. Позднее в учении Северцова филэмбриогенез

типы онтогенеза: прямой и непрямой

Прямой онтогенез новый организм в общих чертах похож на взрослых ( человек, птицы рептилии)

Непрямое развитие — новый организм совершенно не похож на взрослых. Происходит несколько доп. Стадий развития, только потом формируется новых организм (коралловые полипы, зеленая лягушка). Непрямое развитие встречается в личиночной форме, а прямое — в не личиночной и во внутриутробной форме.

Личиночный тип развития. Характерен для видов, яйца которых бедны желтком. Личинки ведут активный образ жизни и служат для расселения, имеют провизорные или временные органы, отсутствующее во взрослом организме. Этот тип развития сопровождается метаморфозом: полным и неполным

Не личиночный тип развития (пресмыкающееся, птицы, беспозвоночные, яйца которых богаты желтком). Питание, дыхание и выделение у зародышей осуществляется с помощью провизорных органов.

Внутриутробный тип развития — высшие млекопитающие и человек. Яйцеклетки почти не содержат пит. Материала. Все жизненные функции зародыша осуществляются через материнский организм. Из тканей матери и зародыша образуются сложные провизорные органы, в первую очередь плацента и амнем. Эта форма макс. Эффективно обеспечивает выживание зародышей за счет механической и иммунологической защиты.

Зародыш называется до образования зачатков органов — эмбрион (у человека до 8 нед), после образования органов — плод (у человека с 9 нед)

Периодизация онтогенеза:

1)    Проэмбриональный или прогенез. Предзародышевый, предзиготный.

2)    Эмбриональный или зародышевый

3)    Постэмбриональный

Для высших животных и человека принято сл. Деление:

1)    пренатальный, до рождения

2)    период родов или интронатальный

3)    постнатальный, после рождения

Прогенез связан с образованием гамет и оплодотворением. Цитологический это промежуточное звено связывающее онтогенз родителей с онтогенезом потомства.

Овогенез. Процессы характеризующее ововгенез приводят к образованию гаплойдного набора хромосом и формированию сложных структур — цитоплазм. Проявляется хим. Разнокачественность цитоплазмы — это первичная дифференцировка клетки.

Образуются многочисленные копии генов (амплификация генов), что важно для дальнейшего развития. Также в прогенезе в яйце накапливаются рРНК и иРНК, под кл.

мембраной образуется кортикальный слой цитоплазмы, содержащий гранулы гликогена, яйцо приобретает полярность — вегетативный — нижний и анимальный — верхний полюса. 

Процесс оплодотворения складывается из 3 последующих фаз:

1)    фаза сближения гамет

2)    фаза активации яйцеклетки

3)    слияние гамет (сигомия) и образования синкариона

Периодизация характеризуется сл. Периодом. Эмбриональный период начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек или рождения.

Подразделяется на сл. Этапы:

1)    зигота. Происходит активизация наследственного материала. Зигота — одноклеточная стадия развития многоклеточного организма. В зиготе удалось проследить значительные перемещения цитоплазмы, т. е.

Усиливается химическая неоднородность участков цитоплазмы, также в зиготе для двусторонне симетричных орг. Появляется билатеральная симметрия. Уже в зиготе осуществляется интенсивный синтез белка, т.

к с образованием зиготы прекращается анобиотическое состояние гамет и начинается активация наследственного материала.

2)    дробление, образуется бластула. Стадия дробления. Это ряд последовательных митотических делений зиготы, а далее бластомеров.

Дробление сопровождается митозом, но нет роста клеток и объем зародыша не изменяется, потому что в короткой интерфазе отсутствуют периоды G1 и S, а удвоение ДНК начинается в телофазе, предшествующего митотического деления.

Бластомеры становятся все меньше, но ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЕЛИТСЯ ОЧЕНЬ ТОЧНО, клетки называются балстомерами а зародыш — бластулой. Характер дробления обусловлен типом яйцеклетки, в зависимости от распределения желтка различают яйца трех типов:

1) изолецитальные. Содержат немного желтка, равномерно расположенного по всей клетке. Характерны для иглокожих, низших хордовый и млекопитающих. У млекопитающих — это аллециатльные яйцеклетки (желтка практически нет)

2) телолецитальные. Желтка много, сконцентрирован на вегетативном полюсе. Выделяют 2 группы: умеренно телолецитальные (молюски, земноводные) и резколецитальные (рептили и птицы). На анамальном полюсе сосредоточены цитоплазма и ядро.

3) центролецитальные. Желтка немного, расположен в центре. Характерно для членистоногих.

Дробление может быть: полным равномерным (ланцетник), полным неравномерным (амфибии), неполное дискоидальное (птицы), неполное поверхностное (насекомые). Дробление заканчивается образованием бластулы.

Начиная с бластулы, клетки зародыша называют эмбриональными клетками. У человека дробление длится примерно 6 сут.

В зависимости от типа яйцеклетки образуются разные типы бластул: у ланцетника — целобластула, у амфибии — амфибластула, птиц, рептилий – дискобластула, насекомые — перибластула.

3)    гаструляция, результат образование гаструлы и зародышевых листков. Гаструляция — представляет собой сложный процесс перемещения эмбрионального материала с образованием 2 или 3 слоев тела зародыша, называемых зародышевыми листками.

В этот период начинается использование генетической информации клеток зародыша. Многочисленные исследования с целью изучения ранних стадий развития животных выполнены в 70-80 гг 19 века. Создателями эволюционной эмбриологии Ковалевским и Мечниковым.

В 1901 Ковалевский выдвинул теорию зародышевых листков. Основные положения:

1) зародышевые листки имеются у всех многоклеточных (2 или 3)

2) ткани и органы образуются из зародышевых листков

3) одни и те же лиски у всех животных дают начало ОДНИМ И ТЕМ ЖЕ СТРУКТУРАМ.

4) Для всех многоклеточных характерны одинаковые закономерности развития.

В процессе гаструляции образуется стадия развития зародыша — гаструла, у чел. Начиная с 7 по 17 сут. Различают 2 этапа: а)образование экто- и энтодермы (ранняя гаструла), б)образования мезодермы (поздняя гаструла).

Образование ранней гаструлы происходит следующими путями: а) иммиграцией (выселением клеток) б) инвагинацией (впячиванием) в) эпиболией (обрастанием) г)деляминацией (расщеплением)

Характеристика подробно самостоятельно!

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 708;

Источник: https://studopedia.net/7_22008_gametogenez-morfofunktsionalnie-osobennosti-gamet.html

Половые клетки (гаметы). Строение

Особенности строения мужских гамет

Гаметы обеспечивают передачу наследственной информации между поколениями особей, что поддерживает жизнь во времени.

По строению половые клетки сходны с соматическими (телесными) клетками. Они также состоят из ядра и цитоплазмы, построенной из органелл и включений.

Отличительные свойства зрелых гаметоцитов – низкий уровень процессов ассимиляции и диссимиляции, неспособность к делению, содержание в ядрах гаплоидного (половины) числа хромосом.

По сравнению с соматическими клетками гаметы имеют ряд характерных особенностей. Первое отличие — наличие в ядре гаплоидного набора хромосом, что обеспечивает воспроизведение в зиготе типичного для организмов данного вида диплоидного набора.

Второе отличие — необычное ядерно-цитоплазматическое соотношение (т. е. отношение объема ядра к объему цитоплазмы). У яйцеклеток оно снижено за счет того, что имеется много цитоплазмы, где содержится питательный материал (желток) для будущего зародыша.

В сперматозоидах, наоборот, ядерно-цитоплазматическое соотношение высокое, так как мал объем цитоплазмы (почти вся клетка занята ядром). Этот факт находится в соответствии с основной функцией сперматозоида — доставкой наследственного материала к яйцеклетке.

Третье отличие — низкий уровень обмена веществ в гаметах. Их состояние похоже на анабиоз. Мужские половые клетки вообще не вступают в митоз, а женские гаметы получают эту способность только после оплодотворения (когда они уже перестают быть гаметами и становятся зиготами).

Сперматозоид — это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет.

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. 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.

При электронной микроскопии сперматозоида обнаружено, что цитоплазма головки имеет жидкокристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоида к неблагоприятным условиям внешней среды (например, к кислой среде женских половых путей).

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.

Яйцеклетка — крупная неподвижная клетка, обладающая запасом питательных веществ. Размеры женской яйцеклетки составляют 150—170 мкм (гораздо больше мужских сперматозоидов, размер которых 50—70 мкм). Функции питательных веществ различны. Их выполняют:

1) компоненты, нужные для процессов биосинтеза белка (ферменты, рибосомы, м-РНК, т-РНК и их предшественники);

2) специфические регуляторные вещества, которые контролируют все процессы, происходящие с яйцеклеткой;

3) желток, в состав которого входят белки, фосфолипиды, различные жиры, минеральные соли. Именно он обеспечивает питание зародыша в эмбриональном периоде.

По количеству желтка в яйцеклетке она может быть алецитальной, т. е. содержащей ничтожно малое количество желтка, поли-, мезо- или олиголецитальной.

Яйцеклетка имеет оболочки, которые выполняют защитные функции, препятствуют проникновению в яйцеклетку более одного сперматозоида, способствуют имплантации зародыша в стенку матки и определяют первичную форму зародыша.

Яйцеклетка обычно имеет шарообразную или слегка вытянутую форму, содержит набор тех типичных органелл, что и любая клетка.

Как и другие клетки, яйцеклетка отграничена плазматической мембраной, но снаружи она окружена блестящей оболочкой, состоящей из мукополисахаридов.

Блестящая оболочка покрыта лучистым венцом, или фолликулярной оболочкой, которая представляет собой микроворсинки фолликулярных клеток. Она играет защитную роль, питает яйцеклетку.

Яйцеклетка лишена аппарата активного движения. За 4—7 суток она проходит по яйцеводу до полости матки расстояние, которое примерно составляет 10 см.

3.Гаметогенез— это процесс образования половых клеток. Протекает он в половых железах — гонадах (в яичниках у самок и в семенниках у самцов).

Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза.

У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом.

Гаметогенез — это последовательный процесс, которых складывается из нескольких стадий — размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.

Гаметогенез

Мужские и женские половые клетки (гаметы) образуются в ходе гаметогенеза.

Сперматогенез(образование сперматозоидов) подразделяют на четыре стадии: (1) размножения, (2) роста, (3) созревания (мейоз) и (4) формирования (спермиогенез). Первичные половые клетки мигрируют в зачатки яичек, делятся и дифференцируются в сперматогонии.

До периода полового созревания сперматогонии остаются в состоянии покоя. Стадия размножения начинается с наступлением половой зрелости. После ряда митотических делений сперматогонии дифференцируются в сперматоциты первого порядка, вступающие в стадию роста.

Сперматоциты увеличиваются в размерах в 4 и более раз. Стадия созревания (мейоз) следует сразу за стадией роста.

В результате первого деления мейоза из одного сперматоцита первого порядка образуется два сперматоцита второго порядка, а после второго мейотического деления — четыре сперматиды, имеющие по 22 аутосомы и одной X- илиY-хромосоме.

Сперматоциты второго порядка в два раза, а сперматиды в четыре раза меньше по объёму спематоцитов первого порядка. Спермиогенез (стадия формирования) — постмейотическая стадия морфологических изменений сперматид с образованием сперматозоидов (рис.4-2).Таким образом, в ходе сперматогенеза из одной сперматогонии образуется четыре полноценных сперматозоида.

Овогенез(образование яйцеклетки) проходит через три стадии: (1) размножения, (2) роста и (3) созревания (мейоз). Первичные половые клетки мигрируют в зачатки яичников и дифференцируются в овогонии, которые сразу вступают в стадию размножения. Завершив серию митотических делений, овогонии вступают в стадию роста.

В этот период в цитоплазме накапливаются желточные включения. Вслед за стадией роста начинается стадия созревания (мейоз). Первое деление мейоза остается незавершённым: образующиеся овоциты первого порядка в профазе первого деления мейоза вступают в длительный период покоя, продолжающийся до наступления половой зрелости.

С наступлением половой зрелости и установлением овариальноменструального цикла при овуляции (выхода яйцеклетки из фолликула) завершается первое деление мейоза и начинается второе деление, останавливающееся в метафазе. При этом образуеся крупный овоцит второго порядка и мелкая абортивная клетка — первое полярное (направительное, или редукционное) тельце.

Сигнал для завершения второго мейотического деления — оплодотворение; овоцит второго порядка делится с образованием зрелой яйцеклетки и второго полярного тельца. Первое полярное тельце также подвергается второму делению мейоза. Зрелая яйцеклетка имеет 22 аутосомы и однуX-хромосому(рис.4-2).

Таким образом, в ходе овогенеза из одной овогонии образуется одна полноценная яйцеклетка, под прозрачной оболочкой которой локализуются три полярных тельца.

Созревание мужских и женских половых клеток.Перед первым мейотическим делением генетический материал удваивается с образованием конъюгированных хромосом (2n4c).

После первого деления мейоза в дочерних клетках уменьшаются количество хромосом и содержание ДНК; остаётся по 23 конъюгированных (удвоенных) хромосомы с диплоидным содержанием ДНК (1n2c).

После второго деления мейоза дочерние клетки получают по 23 хромосомы с гаплоидным содержанием ДНК (1n1c) — 22 аутосомы и одну половую хромосому. n — число хромосом, c — количество ДНК

4. Оплодотворение — это процесс слияния половых клеток. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка — зигота, это начальный этап развития нового организма. Оплодотворению предшествует выделение половых продуктов, т. е. осеменение. Существует два типа осеменения:

1) наружное. Половые продукты выделяются во внешнюю среду (у многих пресноводных и морских животных);

2) внутреннее. Самец выделяет половые продукты в половые пути самки (у млекопитающих, человека).

Оплодотворение состоит из трех последовательных стадий: сближения гамет, активации яйцеклетки, слияния гамет (сингамии), акросомной реакции.

Сближение гамет

Oбусловлено совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи гамет: половой активностью самцов и самок, скоординированной во времени, соответствующим половым поведением, избыточной продукцией сперматозоидов, крупными размерами яйцеклеток.

Ведущий фактор — выделение гаметами гамонов (специфических веществ, способствующих сближению и слиянию половых клеток).

Яйцеклетка выделяет гиногамоны, которые обусловливают направленное движение к ней сперматозоидов (хемотаксис), а сперматозоиды выделяют андрогамоны.

Для млекопитающих также важна длительность пребывания гамет в половых путях самки. Это необходимо для того, чтобы сперматозоиды приобрели оплодотворяющую способность (происходит так называемая капацитация, т. е. способность к акросомной реакции).

Акросомная реакция

Акросомная реакция — это выброс протеолитических ферментов (главным образом, гиалуронидазы), которые содержатся в акросоме сперматозоида. Под их влиянием происходит растворение оболочек яйцеклетки в месте наибольшего скопления сперматозоидов.

Снаружи оказывается участок цитоплазмы яйцеклетки (так называемый бугорок оплодотворения), к которому прикрепляется только один из сперматозоидов.

После этого плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуется цитоплазматический мостик, сливаются цитоплазмы обеих половых клеток.

Далее в цитоплазму яйцеклетки проникают ядро и центриоль сперматозоида, а его мембрана встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида отделяется и рассасывается, не играя какой-либо существенной роли в дальнейшем развитии зародыша.

Активация яйцеклетки

Активация яйцеклетки происходит закономерно в результате контакта ее со сперматозоидом. Имеет место кортикальная реакция, защищающая яйцеклетку от полиспермии, т. е. проникновения в нее более одного сперматозоида. Она заключается в том, что происходят отслойка и затвердевание желточной оболочки под влиянием специфических ферментов, выделяющихся из кортикальных гранул.

В яйцеклетке изменяется обмен веществ, повышается потребность в кислороде, начинается активный синтез питательных веществ. Завершается активация яйцеклетки началом трансляционного этапа биосинтеза белка (так как м-РНК, т-РНК, рибосомы и энергия в виде макроэргов были запасены еще в овогенезе).

Слияние гамет

У большинства млекопитающих на момент встречи яйцеклетки со сперматозоидом она находится в метафазе II, так как процесс мейоза в ней заблокирован с помощью специфического фактора. У трех родов млекопитающих (лошадей, собак и лисиц) блок осуществляется на стадии диакинеза.

Этот блок снимается только после того, как в яйцеклетку проникает ядро сперматозоида. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро проникшего в нее сперматозоида приобретает другой вид — сначала интерфазного, а затем и профазного ядра.

Ядро сперматозоида превращается в мужской пронуклеус: в нем удваивается количество ДНК, набор хромосом в нем соответствует n2c (содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом).

После завершения мейоза ядро превращается в женский про-нуклеус и также содержит количество наследственного материала, соответствующее n2c.

Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения внутри будущей зиготы, сближаются и сливаются, образуя синкарион (содержит диплоидный набор хромосом) с общей метафазной пластинкой. Затем формируется общая мембрана, возникает зигота. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух первых клеток зародыша (бластомеров), каждая из которых несет диплоидный набор хромосом 2n2c.

Мейоз – это осо­бый вид де­ле­ние кле­ток, при ко­то­ром число хро­мо­сом в до­чер­них клет­ках ста­но­вит­ся га­п­ло­ид­ным.

При мей­о­зе из одной ди­пло­ид­ной клет­ки об­ра­зу­ют­ся че­ты­ре га­п­ло­ид­ные. Мейоз про­ис­хо­дит при об­ра­зо­ва­нии по­ло­вых кле­ток – гамет (у жи­вот­ных) – или при об­ра­зо­ва­нии га­п­ло­ид­ных спор у рас­те­ний.

Дата добавления: 2016-11-22; просмотров: 3422 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Источник: https://lektsii.org/11-2998.html

Сперматозоид: строение у человека, схема, функции, форма, каковы особенности?

Особенности строения мужских гамет

Сперматозоид — мужская половая клетка способная к передвижению, функцией которой является оплодотворение яйцеклетки.

Его строение, размеры и способность к передвижению напрямую связаны с условиями участия в процессе оогамии. Так называют оплодотворение, при котором половые клетки самца и самки резко отличаются по форме, размеру и функциям.

У человека сперматозоид можно считать наименьшей клеткой в организме, если не учитывать при измерении его хвост. Это одна из самых специализированных клеток. Иногда их называют также живчиками или спермиями.

Строение сперматозоида соответствует его функциональному предназначению, которое состоит в преодолении половых путей женщины и передаче генетической информации в яйцеклетку.

Сперматозоид состоит из:

  • головки
  • шейки
  • средней части
  • хвоста.

Эллипсоидной формы головка состоит из:

  • акросомы
  • ядра
  • центросомы.

Акросома находится в передней части головки и представляет собой модифицированный комплекс Гольджи. Она содержит пятнадцать литических ферментов.

Наиболее важные из них  гиалуронидаза и трипсиноподобный акрозин.

Во время контакта с яйцеклеткой происходит выброс этих ферментов на оболочку яйцеклетки и образование отверстия для проникновения сперматозоида.

За акросомой находится ядро, в котором находится генетический материал. В нём содержится 23 хромосомы, которые при оплодотворении сливаются 23 хромосомами яйцеклетки и дают начало новому организму.

Одна из 23 хромосом сперматозоида является половой, от неё зависит пол будущей особи. Если сперматозоид содержит Х-хромосому, то рождается особь женского пола, а если Y  мужского.

Центросома находится в задней части головки, ближе к средней части сперматозоида. Она является центром системы микротрубочек и обеспечивает двигательную функцию хвоста. Гипотетически она задействована в соединении ядер зиготы и первом делении её клеток.

Шейка сперматозоида — это сужающаяся область за головкой, в котором она соединяется с телом сперматозоида. Она имеет гибкую структуру, что позволяет головке совершать колебательные движения.

За шейкой сперматозоида расположена средняя часть, иногда называемая телом. В ней находится митохондрион спиралевидной формы с 28 митохондриями. Накопленная им АТФ, задействуется для движения сперматозоида. Внутри спирали митохондриона расположен скелет жгутика, состоящий из микротрубочек.

Хвост сперматозоида находится за средней частью. Он значительно длиннее и уже неё. Сперматозоид перемещается благодаря кнутоообразным движениям хвоста, в котором находится две центральных и девять периферических пар микротрубочек.

Открытие сперматозоида

Первым, кто открыл сперматозоид, был друг известного голландского натуралиста Антони ван  Левенгука Иоганн Гамм. Именно он сообщил Левенгуку о «семенных зверьках» в 1677 году.

Но заслуга Левенгука состоит в том, что он первым детально описал их, задокументировал наблюдения и отослал результаты в Лондонское Королевское общество.

Особенно удивительно то, что Левенгук работал, не используя микроскопа и не имея высшего образования. У него был талант к изготовлению линз, одна из которых обладала способностью к увеличению в 270 раз, и очень хорошее зрение.

Линзы тогда были размером с горошину, и прикладывать их приходилось прямо к глазу.

Самого Левенгука открыл для мира другой известный учёный  Грааф, написавший в 1673 году секретарю Лондонского Королевского общества об удивительном изобретателе, увеличительные приборы которого превосходили известные на то время.

В том же году Грааф умер, не дожив и до 33 лет. Если бы не он, то Левенгук мог и не получить нужной ему поддержки, и мир узнал о сперматозоидах значительно позже.

В знак признания его заслуг, Левенгук всё-таки был принят в Лондонское Королевское общество, несмотря на то, что многие его члены сначала высокомерно относились к учёному.

Как ни парадоксально, но после открытия сперматозоидов многие учёные того времени посчитали их паразитирующими в семени животными. Эта точка зрения была доминирующей на протяжении века.

Левенгук придерживался другого мнения, считая их будущей особью в зародышевом состоянии. Оплодотворяющая функция сперматозоида была позже доказана итальянским учёным Ладзаро Спалланцани. Сам же термин «сперматозоид» впервые был введён Карлом Эрнстом фон Бэром.

Особенности строения сперматозоида

Строение сперматозоида, как половой клетки, являющейся высокоспециализированной, имеет ряд отличительных особенностей, в сравнении с соматическими клетками.

Главные особенности таковы:

  • в сперматозоиде намного меньше цитоплазмы, т. к. она менее значима, чем ядро;
  • ядро содержит гаплоидный набор хромосом, то есть хромосомы без пары;
  • обмен веществ находится на низком уровне, потребление энергии минимально;
  • имеет жгутикообразный хвост для передвижения.

Размеры сперматозоида

Сперматозоид  одна из самых мелких клеток в человеческом организме.

Его размеры составляют:

  • длина 55 мкм;
  • ширина 3,5 мкм;
  • высота 2,5 мкм

Длина головы составляет 5 мкм, средняя часть  4,5 мкм, хвост  45 мкм.

Особенности мужских сперматозоидов

Некоторые важные особенности мужских гамет обеспечивают их эффективное функционирование в жёстких условиях. Это:

  • отрицательный электрический заряд, не позволяющий протекать процессу агглютинации (склеивания) сперматозоидов в эякуляте;
  • способность активно передвигаться со скоростью до 5 см в час, благодаря движениям жгутикоообразного хвостика;
  • жидкокристаллическое состояние цитоплазмы, позволяющее выдерживать нахождение в неблагоприятной среде.

Свойства мужских гамет

Сперматозоид резко отличается от яйцеклетки по многим параметрам. Фактически они сходны лишь гаплоидным набором хромосом.

Основными свойствами гамет мужчины являются:

  • способность к активному движению;
  • небольшие размеры;
  • наличие ферментов, способных расщепить мукополисахаридную оболочку яйцеклетки;
  • отсутствие запаса питательных веществ;
  • выработка в большом количестве.

Срок жизни сперматозоида

После 64 дней созревания сперматозоиды остаются в придатках яичек примерно 30 дней, после чего гибнут. До 24 часов они могут оставаться живыми в сперме, в зависимости от параметров среды.

При попадании в агрессивную для них кислую среду влагалища, сперматозоиды быстро гибнут.

По данным ВОЗ через два часа после полового акта во влагалище уже не остаётся живых сперматозоидов.

Если они попадают в матку, шейку матки или фаллопиевы трубы, они могут быть живыми до трёх суток.

Важность процесса движения

Кислотность агрессивной для сперматозоидов среды влагалища неоднородна, и их движение направлено в сторону уменьшения кислотности.

Именно поэтому так важна скорость перемещения мужской гаметы, ведь чем дольше нахождение в более агрессивной среде, тем больше вероятность её гибели.

Важно также, что сперматозоиды способны воспринимать аттрактанты, особые химические вещества, способные стимулировать движение к источнику их выделения. Доказано их выделение яйцеклеткой, что и способствует направленному движению сперматозоидов.

Мобильность сперматозоидов имеет большее значение, чем их количество в сперме. Об этом хорошо известно врачам-андрологам. Заболевание, при котором половые клетки мужчины живы, но не способны перемещаться, называется акиноспермией.

Процесс оплодотворения

Попав во влагалище с эякулятом, сперматозоиды начинают движение к шейке матки, а затем в матку. Большая часть их гибнет в неблагоприятной среде влагалища спустя два часа. В шейке матки выделяется слизь, которая также препятствует их дальнейшему движению.

Для успешного осуществления процесса, дальнейшее движение должно продолжать не мене 10000000 сперматозоидов.

Оплодотворение яйцеклетки происходит в расширяющейся около яичника части маточной трубы.

Следующим препятствием для доступа к яйцеклетке становится лучистый венец  пласт фолликулярных клеток вокруг неё.

Этот слой должен быть разрушен ферментами акросом сперматозоидов. Большое количество сперматозоидов, стремящихся достигнуть яйцеклетки, разрушают структуру, лучистого венца.

Первый сперматозоид, достигнувший блестящей оболочки яйцеклетки, имеет больше всего шансов оплодотворить яйцеклетку.

Затем, сперматозоид с помощью ферментов акросомы растворяет мукополисахаридную оболочку яйцеклетки, создавая отверстие для головки. После этого его головка проникает внутрь яйцеклетки. При этом тело и хвост остаются за её пределами. Во время слияния гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида образуется диплоидная зигота, содержащая 46 хромосом.

Источник: https://mzdorovie.ru/polezno/spermatozoid-stroenie.html

Об Иммунитете
Добавить комментарий