Большая энциклопедия нефти и газа. Особенности строения и движения сперматозоида

Гаметы (от греческих слов gamete - жена, gametes - муж) - половые, или репродуктивные, клетки животных и растений, обеспечивающие при слиянии развитие новой особи и передачу наследственных признаков от родителей потомкам. Гаметы гаплоидны, т. е. содержат одинарный набор хромосом. При их слиянии, т. е. при оплодотворении, или половом процессе, возникает зигота с двойным (диплоидным) набором хромосом. Так происходит объединение генетического материала родительских особей и восстанавливается полный набор хромосом.

Животные, размножающиеся половым путем (см. Размножение), производят мужские гаметы - сперматозоиды и женские - яйцеклетки, или яйца.

У многих простейших мужские и женские гаметы одинаковых размеров и формы и обе подвижны (изогамия).

Чтобы произошло оплодотворение, гаметам необходимо найти друг друга. Необходимо также обеспечить зиготу достаточным запасом питательных веществ и защитными оболочками. Эти функции в процессе эволюции разделились между мужскими и женскими гаметами. Поэтому у большинства животных мужские гаметы маленькие и подвижные, а женские более крупные, содержат много питательных веществ и не способны двигаться (анизогамия, или оогамия). Наиболее крупные яйцеклетки у животных, эмбриональное развитие которых происходит в наружной среде, а не в материнском организме и продолжается длительное время - дни, недели (птицы, пресмыкающиеся, земноводные, рыбы, головоногие моллюски).

Сперматозоиды состоят из головки, шейки и хвоста, который обеспечивает им подвижность. В головке находится ядро с плотно упакованными хромосомами, в шейке - митохондрии, доставляющие энергию для обмена веществ и движения хвоста. Мужские гаметы водных организмов иногда имеют жгутики, обеспечивающие их подвижность. У некоторых организмов (круглые черви, многие членистоногие) мужские гаметы движутся амебообразно, с помощью псевдоподий.

У большинства животных, кроме высших млекопитающих, цитоплазма яйцеклеток содержит большое количество желтка.

Процесс образования гамет называется га-метогенезом, спермиев - сперматогенезом, а яйцеклеток - оогенезом. У многоклеточных животных гаметы развиваются в половых железах - гонадах (у самцов - семенники, у самок - яичники). Образование гамет у низших животных происходит путем митоза, а у большинства животных - путем мейоза. Гаметы образуются в избыточных количествах, поскольку не все сперматозоиды достигают яйцеклетки и не все оплодотворенные яйцеклетки (зиготы) могут развиваться до взрослого организма.

У растений в зависимости от строения гамет различают разные типы полового процесса (см. Пол, Оплодотворение). У гетеро- и особенно у могамных растений мужских гамет образуется значительно больше, чем женских, что повышает вероятность оплодотворения.

Гамета (gamete): зародышевая клетка (спермий или яйцеклетка), содержащая гаплоидный набор хромосом , то есть имеющая по одному экземпляру каждой из хромосом.

При половом способе размножения потомство, как правило, имеет двух родителей. Каждый из родителей производит половые клетки. Половые клетки, или гаметы, обладают половинным или гаплоидным набором хромосом и возникают в результате мейоза . Таким образом, гамета (от греч. gamete - жена, gametes - муж) - зрелая репродуктивная клетка, содержащая гаплоидный набор хромосом и способная при слиянии с аналогичной клеткой противоположного пола образовать зиготу , при этом число хромосом становится диплоидным. В диплоидном наборе каждая хромосома имеет себе парную (гомологичную) хромосому. Одна из гомологичных хромосом происходит от отца, другая - от матери.. Женская гамета называется яйцеклеткой , мужская - сперматозоидом . Процесс образования гамет носит общее название - гаметогенез .

У эмбрионов всех позвоночных на ранней стадии развития определенные клетки обособляются как предшественники будущих гамет. Такие первичные половые клетки мигрируют в развивающиеся гонады ( яичники у самок, семенник и у самцов), где после периода митотического размножения претерпевают мейоз и дифференцируются в зрелые гаметы. В половых клетках перед мейозом активируются дополнительные гены, которые регулируют спаривание гомологичных хромосом, рекомбинацию и разделение рекомбинированных гомологичных хромосом в анафазе первого деления.

Яйцеклетки развиваются из первичных половых клеток , которые на ранней стадии развития организма мигрируют в яичник и превращаются там в оогонии . После периода митотического размножения оогонии становятся ооцитами первого порядка , которые, вступив в первое деление мейоза , задерживаются в профазе I на время, измеряемое сутками или годами в зависимости от вида организма. В период этой задержки ооцит растет и накапливает рибосомы , мРНК и белки, зачастую используя при этом другие клетки, включая окружающие вспомогательные клетки. Дальнейшее развитие (созревание яйцеклетки) зависит от полипептидных гормонов ( гонадотропинов), которые, воздействуя на окружающие каждый ооцит вспомогательные клетки, побуждают их индуцировать созревание небольшой части ооцитов. Эти ооциты завершают первое деление мейоза, образуя маленькое полярное тельце и крупный ооцит второго порядка , который позже переходит в метафазу второго деления мейоза . У многих видов ооцит задерживается на этой стадии до тех пор, пока оплодотворение не инициирует завершение мейоза и начало развития эмбриона.

Спермий обычно представляет собой маленькую и компактную клетку, которая в высокой степени специализирована для функции внесения своей ДНК в яйцеклетку. В то время как у многих организмов весь пул ооцитов образуется еще на ранней стадии развития самки, у самцов после наступления половой зрелости в мейоз вступают все новые и новые половые клетки, причем каждый сперматоцит первого порядка дает начало четырем зрелым спермиям. Дифференцировка спермиев осуществляется после мейоза, когда ядра гаплоидны. Однако, поскольку при митотическом делении зрелых сперматогониев и сперматоцитов цитокинез не доводится до конца, потомки одного сперматогония развиваются в виде

В процессе оплодотворения участвуют половые клетки отцовского и материнского организма. Так же, как отличается физиология мужчины и женщины в целом, неодинаково строение мужских половых клеток и женских гамет. Название мужских половых клеток – сперматозоиды – соединяет в себе два греческих корня, означающих «семя» и «жизнь» и поясняет их функцию: без их участия невозможно продолжение рода. Особенности строения мужских половых клеток объясняются их ролью в процессе оплодотворения.

Цель каждого сперматозоида – первым достичь яйцеклетки (женской половой клетки) и пробиться сквозь ее оболочку внутрь. Поэтому каждый сперматозоид снабжен средством для быстрого передвижения – хвостиком, благодаря вибрирующим движениям которого мужские половые клетки очень шустро перемещаются. в этом полностью противоположно — они не обладают способностью к передвижению и преодолевают лишь 10 см пути по яйцеводу к месту встречи со сперматозоидом.

Строение мужской половой клетки — сперматозоида

Мужская половая клетка по виду напоминает головастика: каждый сперматозоид состоит из головки, хвостика и шейки. Функция хвостика понятна – он обеспечивает возможность двигаться. Головка же является своеобразным контейнером, в котором каждый сперматозоид несет ценнейший груз – генетическую информацию, упакованную в хромосомы.

Обычные клетки человеческого организма обладают 46 парами хромосом, а половые клетки (и мужские, и женские) несут только половину набора хромосом. Из 23 пар хромосом сперматозоида есть одна пара особых половых хромосом, которая, в конечном счете, определит, какого пола ребенок родится. Половые хромосомы могут быть Х или Y вида, если в процессе оплодотворения участвовал сперматозоид, несущий Х хромосому, то в итоге родится девочка, Y хромосому – мальчик. Сперматозоид и яйцеклетка, соединяясь, образуют полный набор хромосом, при этом Y хромосому может содержать только сперматозоид.

Строение мужских половых клеток таково, что в головке сперматозоида, в её передней части находится акросома, обеспечивающая ее «пробивную способность». Ферменты, которые выделяет эта органелла клетки, позволяют сперматозоиду проникнуть сквозь плотную мембрану яйцеклетки.

Шейка мужской половой клетки имеет сложную «начинку». В ней находятся органеллы (структурные элементы) клетки, которые отвечают за ее жизнеспособность и активность. Здесь же находится протоплазма – именно она обеспечит возможность деления клетки, образующейся в процессе оплодотворения.

Когда происходит оплодотворение, соединяются ядра половых клеток и образуется зигота, дающая начало новой человеческой жизни. , которое приводит к невозможности оплодотворения естественным способом, требует специализированного лечения. В случае, если результат остается отрицательным, будущие родители обращаются к .

Из нашей статьи вы узнаете, что такое гамета. Это особая клетка, функции которой строго специализированы. В чем же они заключаются? Давайте разбираться вместе.

Что такое гамета: определение

В переводе с греческого языка данный термин обозначает "жена" или "муж". Это как нельзя более точно определяет его значение. Гамета - это половая клетка. В природе существуют две ее разновидности - мужские и женские.

В любом случае гаметы образуются в результате деления первичных половых клеток. При этом их диплоидный набор хромосом сохраняется. Это обусловливает увеличение их количества. Процесс формирования мужских и женских гамет имеет свои существенные отличия. Так, из одного первичного сперматозоида образуются четыре полноценные клетки, способные к оплодотворению. У женских гамет такую способность приобретает лишь одна яйцеклетка.

Строение яйцеклетки

Что такое гамета женского организма? Это всегда неподвижная клетка, содержащая достаточный запас питательных веществ, необходимых для развития будущего организма. Она имеет округлую, или шаровидную форму. Яйцеклетка надежно защищена несколькими оболочками: желточной, прозрачной и наружной. Ее цитоплазма - настоящая кладовая желточных включений.

Особенности мужских половых клеток

Теперь давайте разберемся, что такое гамета мужского типа. Сперматозоиды всегда имеют гораздо меньшие размеры по сравнению с яйцеклетками. Это связано с тем, что мужские гаметы содержат только генетическую информацию. Почему они лишены питательных веществ? Дело в том, что основой будущего организма является именно яйцеклетка, которая имеет их в достаточном количестве.

Гаметы растений и животных: сходства и отличия

Мужские гаметы животных подвижны. Сперматозоиды состоят из трех частей: головки, шейки и хвоста. Первая из них содержит ядро. Его хромосомный набор является гаплоидным, или одинарным. Данная черта строения является типичной для всех половых клеток. Головка сперматозоида также содержит акросому, или апикальное тельце. вырабатывает специальный фермент, который способен растворять защитные оболочки яйцеклетки. В шейке находятся центриоли и митохондрии. Они вырабатывают энергию, необходимую для того, чтобы привести в движение хвост.

Мужские гаметы растений называют спермиями. У высших семенных представителей данного царства они находятся в пыльниках тычинок. Передвигаются они при помощи ветра, насекомых или человека. Процесс их переноса на рыльце пестика называют опылением.

Что такое гамета растений и где она расположена? Если речь идет о яйцеклетке, то это, также как и у растений, неподвижная клетка овальной формы. Она находится в нижней расширенной части пестика цветков. Чтобы произошло слияние гамет, два спермия передвигаются к женской гамете по мере роста зародышевой трубки. В результате их оплодотворения образуется семя.

У высших споровых растений половые клетки созревают в специализированных органах - гаметангиях. У этих организмов в жизненном цикле наблюдается четкое чередование поколений.

Рассмотрим этот процесс на примере мхов. Его половое поколение представлено зеленым "ковриком". Он состоит из отдельных листостебельных растений. На них и формируются гаметофиты, в которых созревают половые клетки. В результате процесса оплодотворения, для осуществления которого необходима вода, вырастает бесполое поколение - спорофит. Оно имеет вид коробочки на сухой ножке. В ней созревают клетки бесполого размножения, которые называются спорами. Они попадают в почву и снова дают начало гаметофиту. Так фазы жизненного цикла сменяют друг друга.

Результат оплодотворения

Оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой. Ее хромосомный набор уже является диплоидным, или двойным. У животных оплодотворение бывает внешним и внутренним. В первом случае оно происходит вне организма самки. Такой способ характерен для рыб и земноводных. При самец при помощи вводит сперматозоиды в организм самки. Там же происходит и развитие плода, поэтому такой способ является более прогрессивным.

У растений самый сложный процесс слияния гамет наблюдается у цветковых. Оно называется двойным, потому что со спермиями соединяется женская гамета и центральная зародышевая клетка. В результате формируется зародыш, запасное питательное вещество, которое называется эндоспермом, и кожура. А все вместе - семя.

Зигота начинает дробиться. При этом формируется зародыш. Сначала он состоит из одного слоя. Он называется бластулой. Далее в нем начинается закладка тканей и будущих органов. В этот период он называется гаструлой. Продолжается формирование зародыша закладкой трех зародышевых листков, из которых развиваются определенные органы и их системы.

Итак, в нашей статье мы рассмотрели, что такое гамета и зигота. Эти структуры являются носителями наследственной информации и дают начало новому организму.

— это половая клетка мужчины, главной функцией которой является оплодотворение женской половой клетки. В нем содержится генетическая информация, передающаяся от отца к будущему ребенку. Строение мужской половой клетки целиком подчинено основной цели: размер его маленький, он быстрый и подвижный, а количество сперматозоидов огромно. Узнаем подробнее, какие особенности этих половых клеток позволяют им максимально эффективно выполнять свои функции.

Мужская половая клетка сильно отличается не только от женской яйцеклетки, но и от всех других клеток организма. Увидеть, как она выглядит в эякуляте, можно только под микроскопом. Размер ее 50-55 мкм.

Спермий состоит из нескольких частей:

Головка. Форма ее выглядит, как ложка. В ней расположены следующие ключевые структуры:

ядро. В нем содержится 23 хромосомы (22 общие и одна X или Y, которая и определяет пол будущего ребенка). Если сперматозоид содержит Х-хромосому, то плод будет женского пола, а если Y, то родится мальчик;
мембранный пузырек или акросома. Размер и форма этой структуры примерно с ядро. В ней содержатся особые ферменты, которые сперматозоид выбрасывает при приближении к яйцеклетке. Они растворяют ее оболочку и дают возможность мужской половой гамете проникнуть в цитоплазму яйцеклетки;
центросома. Эта структура отвечает за регулировку движения хвостовой части.

Шейка. Мягкая часть, которая обеспечивает определенную подвижность головки и возможность ее наклона под небольшим углом. Размер ее очень небольшой.
Тело или средняя часть. Здесь проходит осевая нить, которая обеспечивает подвижность хвоста. Кроме этого, в ней содержится комплекс митохондрий, которые вырабатывают энергию, благодаря чему эта клетка может двигаться.
Хвост. Состоит из фибрилл, которые выполняют роль «винта» и позволяю клетке двигаться в нужном направлении. Форма его помогает поддерживать нормальную скорость и направление движения сперматозоида.

Интересно! Существует теория, по которой сперматозоиды-мальчики (с Y -хромосомой) более активны, но живут всего сутки, а вот с Х-хромосомой менее подвижны, но более живучи до 3-4 суток. Поэтому, чтобы зачать мальчика, половой акт должен случиться точно во время .

Особенности созревания и сперматогенеза

Созревание мужских половых гамет начинается в пубертатном периоде у мужчин и длится на протяжении всей жизни. В среднем цикл развития этой клетки составляет 2,5-3 месяца, поэтому обновление спермиев происходит примерно раз в 80-90 дней.

Образуются мужские половые гаметы в семенниках, где проходят все последовательные стадии деления. В ходе сложного процесса сперматогенеза из сперматид и образуются зрелые сперматозоиды. Эти процессы сперматогенеза регулируются гормонами яичек и гипофиза.

В организме мужчины сперматозоиды практически неподвижны, а при эякуляции (семяизвержении) происходит их активация ферментами простатического секрета. В эякуляте содержится большое количество этих клеток, около 1-2 миллионов сперматозоидов в одном миллилитре.

Важно! Значение имеет не количество сперматозоидов, а их подвижность, процент нормальных форм и концентрация сперматозоидов в эякуляте. Только при соответствии этих параметров норме, они могут выполнять свои функции.

Как движутся эти клетки

Когда сперма попадает во влагалище женщины, большое количество сперматозоидов, содержащихся в эякуляте, приобретают способность двигаться. У них нет другой функции, кроме движения по направлению к яйцеклетке, чтобы оплодотворить ее.

Во влагалище скорость их минимальна, но там происходит первый отбор сперматозоидов, и только живучие и подвижные особи достигают тела матки. Там их скорость резко увеличивается, и они движутся к маточным трубам. Путь сперматозоида от влагалища до яйцевода занимает всего несколько часов, и это очень большая скорость, учитывая микроскопические размеры клетки.

Во влагалище большая часть их гибнет, и они движутся медленно, поскольку там кислая среда. В матке среда щелочная и там они ускоряются и могут долго сохранять свою подвижность вплоть до 3-4 суток.

Из матки мужские половые гаметы направляются в маточные трубы, где в это время в расширенном конце их должна поджидать яйцеклетка. Если этого не происходит, то они хаотично движутся в маточной трубе в течение нескольких дней, а затем погибают. Все время движения от влагалища до яйцеклетки составляет 1-1,5 часа, при условии, что скорость их соответствует норме.

При встрече с яйцеклеткой важно, чтобы количество сперматозоидов было не меньше 300 тысяч. Это нужно чтобы растворить защитную оболочку женской половой клетки. Если концентрация сперматозоидов меньше, этого может не хватить для «раздевания яйцеклетки от защитных одежек».

Важно! Благодаря выживаемости сперматозоидов оплодотворение может наступить, даже если половой акт был за несколько дней до .

Вопросы к доктору

Вопрос : Если нарушено строение сперматозоида и его скорость, то это может стать причиной бесплодия у мужчин?

Ответ : Да, конечно. Если есть структурные изменения мужских половых клеток в эякуляте, то зачатие практически невозможно. Даже если яйцеклетка будет оплодотворена таким дефектным сперматозоидом, впоследствии это станет причиной выкидыша уже на ранних стадиях.

Вопрос : Количество сперматозоидов и их строение можно проверить какими-нибудь исследованиями?

Ответ : Да, конечно. Обычная спермограмма показывает количество сперматозоидов в сперме. Можно дополнительно провести расширенную спермограмму по Крюгеру, которая учитывает все аномальные и неподвижные формы.

Вопрос : Можно ли увидеть сперматозоид невооруженным глазом в эякуляте или только под микроскопом?

Ответ : Размер этой клетки очень маленький, рассмотреть ее в эякуляте можно только под микроскопом. Но не под каждым аппаратом, для визуализации нужно воспользоваться микроскопом с определенным разрешением.

Вопрос: Сколько нужно времени на улучшение моего сперматогенеза?

Ответ: На улучшение мужского сперматогенеза влияет питание, образ жизни и генетически факторы. Обновление половых клеток происходит раз в три месяца. Если вас беспокоит улучшение вашего сперматогенеза, то за это время нужно исключить инфекции и воспалительные заболевания, а после перестраивать образ жизни. Точно узнать сколько времени на это уйдет, можно только после всех обследований.

Строение мужской половой гаметы напрямую связано с ее функцией. Отклонения от нормы как формы, так и количества сперматозоидов может стать причиной проблем с зачатием. Для уточнения диагноза нужно выполнить спермограмму и получить консультацию врача.