Как устроены сперматозоиды? Их особенности, строение, размеры и функции

Сперматозоид

Какие главные функции сперматозоида? Их задача, попав во влагалище со спермой, – начинать быстрое и целенаправленное движение к шейке матки, а затем в матку. Большая часть спермиев гибнет в неблагоприятной среде влагалища спустя два часа.

Главная миссией сперматозоида является проникновение в яйцеклетку.

Как правило, до яйцеклетки добирается лишь сотня «головастиков» из миллиона. Но и тут их ждет преграда: введение сперматозоида в яйцеклетку – задачка трудная, так как женская клетка окружена плотным слоем фолликулярного защитного слоя. Функция спермия – прикрепиться к этому слою, начать выделять специальный фермент (тот самой, который синтезируется в акросоме головки) и растворить «броню». Первый спермий, кому удастся это сделать, проникнет внутрь яйцеклетки (точнее, проникает только головка, хвост отвалится и растворится снаружи). После этого броня сразу же укрепится и не даст другим клеткам повторить подвиг «первопроходца».

Следующая функция яйцеклетки и сперматозоида – объединить свои хромосомные наборы и образовать единую клетку. Спермий проникает в ооцит, где хранится женская генетическая половина, и отдает ей свои запасы. В процессе слияния гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида образуется клетка, содержащая 46 хромосом. Она называется диплоидная зигота – и именно она является первым элементов плода.

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.

Шейка

Часть спермия, которую называют шейкой, соединяет головку и хвост. В этой области расположены проксимальная и дистальная центриоли. В норме шейка достаточно тонкая, при этом она не должна изгибаться по отношению к головке.

Образование мужских половых клеток

На вопрос, касающийся того, какого размера сперматозоиды, дан ответ. Теперь стоит рассмотреть то, как образуются эти клетки. Сперматозоиды возникают и созревают в специальных железах, называемых яичками. Эти структуры располагаются в мошонке. Они содержат огромное количество семенных канальцев, выстланных особыми клетками (сперматогониями). Как же здесь формируются мужские половые клетки? Этот процесс начинается в периоде полового созревания:

  • сперматогонии делятся;
  • в результате появляются новые клетки;
  • сперматозоиды созревают благодаря клеткам Сертоли, секретирующим различные питательные вещества.

Процесс образования мужских половых клеток называется сперматогенезом. Он достаточно сложный. На формировании первичных сперматоцитов процесс не заканчивается, ведь появившимся клеткам присущ полный набор хромосом. В дальнейшем эти клетки подвергаются мейозу. В итоге появляются сперматиды с половинным набором хромосом. Клетки постепенно растут и развиваются. В итоге возникают зрелые сперматозоиды.

Строение сперматозоида

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:

  1. 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.
  1. Шейка. Мягкая часть, которая обеспечивает определенную подвижность головки и возможность ее наклона под небольшим углом. Размер ее очень небольшой.
  2. 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.
  3. 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 овуляции.

3. Строение и функции сперматозоидов

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).

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 акро-сома, 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 цент-риоль. 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 акросом-ный 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.

Особенности движения сперматозоида

Когда сперма в том или ином количестве попадает в организм женщины, кислая среда влагалища даёт способность двигаться большому количеству сперматозоидов. Их основная функция – движение в сторону яйцеклетки и её оплодотворение.

Но в процессе достижения мужскими гаметами своей цели, происходит жёсткий естественный отбор:

  • первый отсев большого количества сперматозоидов происходит ещё во влагалище. Условия внутренней среды женского организма одновременно включает способность мужской половой клетки к движению, но тем не менее в этой среде активно двигаться могут далеко не все «головастики». Только самые подвижные достигнут тела матки;
  • далее сперматозоиды движутся от влагалища к яйцеводу по маточным трубам. Длительность перехода соответствует нескольким часам, что, учитывая микроскопичные размеры «головастиков», свидетельствует об огромной скорости их движения. Стоит отметить, что в матричных трубах соблюдается щелочная среда, и сперматозоиды могут «блуждать» там до нескольких дней;
  • в расширенной полости в конце маточных труб находится яйцеклетка. Но если она ещё не созрела, сперматозоиды хаотично движутся внутри этой полости до нескольких суток, после чего погибают. При высокой выживаемости сперматозоидов, оплодотворение может пройти через несколько дней после полового акта, при наступлении овуляции;
  • при нормальной скорости сперматозоидов, полный путь от влагалища до созревшей яйцеклетки происходит в течение 1-1,5 часов;
  • очень важным фактором при оплодотворении яйцеклетки является число сперматозоидов, достигших цели. Их число не должно быть меньше 300 000, так как специального фермента меньшего количества «головастиков» может не хватить для растворения защитной оболочки яйцеклетки. После того как защитный слой полностью или частично повреждён, самый активный и подвижный сперматозоид внедряется в ядро яйцеклетки и образует зиготу.

Многие ошибочно думают, что одну яйцеклетку может оплодотворить большее число сперматозоидов, например, в случае рождения разнояйцовых близнецов или двойняшек. Но на самом деле одну яйцеклетку может оплодотворить только один сперматозоид.

Рождение однояйцевых близнецов является результатом деления оплодотворённой яйцеклетки, а рождение двойняшек (тройняшек и так далее) обусловлено тем, что во время овуляции в женском организме созревает 2 и более яйцеклетки, каждая из которых оплодотворяется одним сперматозоидом.

Функции специализированной клетки

Сперматозоид — это структура, в которую заключена генетическая информация мужчины. Функций у специализированной клетки мужского организма несколько:

  • прохождение по половым путям женщины (размер и строение сперматозоида человека позволяют ему преодолевать различные препятствия);
  • проникновение в женскую половую клетку, называемую яйцеклеткой;
  • внесение в нее генетического материала.

Стоит отметить, что во время интимной близости в организм женщины попадает сперма. Она состоит из семенной жидкости и взвешенных в ней сперматозоидов. Мужских половых клеток в сперме содержится огромное количество. А вот зрелая яйцеклетка в женском организме всего лишь единственная. Только одной мужской половой клетке удается выполнить все свои функции. Огромную роль в этом играют размер и форма сперматозоида.

Как выглядят снаружи

Строение сперматозоида и его форма обеспечивают максимально быстрое и точное передвижение. Как известно, побеждает в гонке только один спермий – самый сильный и шустрый. Ему важно обогнать своих соперников и суметь быстро проникнуть сквозь толстую броню яйцеклетки. Мешает этому неблагоприятная для спермия кислотная среда влагалища, так что сперматозоидом быть крайне тяжело – ему надо быть очень выносливым.

Сперматозоиды называют «головастиками» – это обусловлено их выразительной формой и строением. Внешне спермий представляет собой округлый или овальный шарик с длинным тонким хвостиком.

СПЕРМАТОЗО́ИД

  • В книжной версии

    Том 31. Москва, 2016, стр. 64-65

    Скопировать библиографическую ссылку:

СПЕРМАТОЗО́ИД (от греч. σπέρμα , род. п. σπέρματος – семя и греч. ζῷον – жи­вое су­ще­ст­во) (спер­мий, жив­чик), зре­лая га­п­ло­ид­ная муж­ская по­ло­вая клет­ка жи­вот­ных и мн. рас­те­ний. От­крыт А. ван Ле­вен­гу­ком в 1677 в спер­ме мле­ко­пи­таю­щих. Тер­мин «С.» вве­дён К. М. Бэ­ром в 1827. С. об­ра­зу­ют­ся в ре­зуль­та­те спер­ма­то­ге­не­за и оп­ло­до­тво­ряют яй­ца. По­сле слия­ния С. с яй­цом об­ра­зу­ет­ся зи­го­та и на­чи­на­ет­ся раз­ви­тие за­ро­ды­ша. У жи­вот­ных дли­на С. обыч­но со­став­ля­ет де­сят­ки и сот­ни мкм, напр. у на­се­ко­мых – до не­сколь­ких мм. Об­щая дли­на че­ло­ве­че­ско­го С. ок. 55 мкм. Чис­ло С., об­ра­зую­щих­ся в те­че­ние жиз­ни, у мн. ви­дов ко­ло­вра­ток не бо­лее 100; у че­ло­ве­ка и кро­ли­ка макс. днев­ная про­дук­тив­ность С. 10 8 , у ло­ша­ди и сви­ньи – св. 10 10 .

Форма, функции и размер сперматозоида

Беременность в женском организме наступает в результате слияния двух половых клеток. Одна из них называется сперматозоидом, а другая — яйцеклеткой. Каков же размер сперматозоида? Какие функции присущи половой клетке? Чем сперматозоид отличается от яйцеклетки? Ответы на все эти вопросы предстоит найти.

Из чего состоит жгутик

Вторая половина спермия – хвост. Схема строения сперматозоида такова, что эта часть занимает ¾ от всего размера половой клетки. Хвост только кажется однородным. На самом деле он имеет многослойное строение:

  • Промежуточный митохондриальный слой. Самая толстая часть в строении хвоста. Здесь сосредотачиваются элементы, которые вырабатывают энергию, обеспечивающую движение. Эти элементы впитывают и перерабатывают фруктозу, находящуюся в сперме. Скорость движения составляет до 50 мкм в секунду, или до 1,5 см в минуту.
  • Главный слой. Здесь заходится два десятка микроскопических трубочек из плотных волокон, которые делают хвост плотным.
  • Концевой слой. Кончик покрыт тонкой клеточной мембраной, чтобы не создавать балласта и не мешать его маневренности.

В главной части хвоста сперматозоида находится два десятка микроскопических трубочек из плотных волокон.

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

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.

Сравнение сперматозоидов с яйцеклетками

В организме мужчины периодически образуются и созревают новые половые клетки. При каждом половом акте выделяется сперма, содержащая огромное количество сперматозоидов. А вот в организме женщины созревает всего лишь одна половая клетка за один менструальный цикл (примерно за 28-30 дней).

Теперь стоит сравнить размер яйцеклетки и сперматозоида. Мужская половая клетка, как говорилось выше, является крошечной структурой. Яйцеклетка же совершенно иная. Ее размеры могут составлять от 0,15 до 0,25 мм. Также стоит отметить, что яйцеклетка является неподвижной. Кроме этого, у нее довольно короткая продолжительность жизни. После выхода из яичника и попадания в фаллопиеву трубу она может существовать примерно 24 часа. Если оплодотворения не происходит, то яйцеклетка погибает.

В заключение стоит отметить, что размер сперматозоида очень мал. Несмотря на это, он имеет важную функцию, заключающуюся в оплодотворении яйцеклетки. Однако выполнить это способны далеко не все сперматозоиды. Попадая в женский организм, они проходят естественный отбор. Слабые, имеющие неправильное строение клетки очень быстро погибают, не достигая матки. Остальные просто не успевают добраться до цели. Лишь самый быстрый и активный сперматозоид, обошедший все препятствия, проникает в найденную яйцеклетку и добавляет в нее свою генетическую информацию.

Функции и строение сперматозоида

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:

Эллипсоидной формы головка состоит из:

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.

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.

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.

Строение хвоста сперматозоида

Перед тем как описать размер сперматозоида, стоит рассмотреть его третью часть — это жгутик. Его еще называют хвостом. Он включает в себя несколько участков:

  1. Промежуточный. Это самая толстая часть хвоста сперматозоида. Она имеет спиральный митохондриальный слой, который продуцирует энергию для передвижения мужской половой клетки.
  2. Главный. Данный участок сперматозоида состоит из микротрубочек. Их покрывает наружный слой плотных волокон и защитное влагалище.
  3. Концевой. На этой части сперматозоида защитное влагалище и плотные волокна истончаются. Покрытием служит тонкая клеточная мембрана.

Ознакомившись со строением последней части сперматозоида, можно сделать вывод, что хвост постепенно суживается от своего основания к концу. Такая особенность обеспечивает бичеобразные движения мужской половой клетки при перемещении по женским половым путям в поисках яйцеклетки.

Строение клетки

Мужская половая клетка не похожа ни на одну другую клетку человеческого организма. Размер тела сперматозоида очень мал – 50-55 мкм, и рассмотреть клетку в составе эякулята можно только с помощью микроскопа.

Активная половая клетка имеет следующее строение:

  1. Головка. Она имеет вытянутую форму, чуть расширенную у основания, и напоминает плод ягоды клубники. Физиологически головка включает в себя следующие функциональные структуры: ядро – самая важная часть половой клетки содержит в себе генетический материал, а именно 11 пар хромосом, плюс одна X или Y хромосома, определяющая пол будущего ребёнка (женский, если это X-хромосома, и мужской, если это Y-хромосома); акросома или мембранный пузырёк – строением и формой данная составляющая сперматозоида напоминает ядро, в ней формируются специальные вещества-ферменты, которые самопроизвольно выбрасываются при приближении мужской половой клетки в женской, ферменты растворяют защитную оболочку яйцеклетки, что позволяет сперматозоиду проникнуть в её цитоплазму; центросома – напоминает головной мозг, она отдаёт команды хвостовой части сперматозоида и регулируют его движение.
  2. Шейка. Мягкое соединительное образование, которое расположено между хвостовой частью сперматозоида и головкой. Шейка обеспечивает возможность головки производить наклоны под небольшим углом, что задаёт направление движения мужской гаметы в целом.
  3. Тело (средняя часть). Здесь проходит ось тела сперматозоида, которая обеспечивает гибкость и подвижность хвостовой части клетки. Также тело содержит в себе митохондрии, которые обеспечивают сперматозоид энергией для совершения движения.
  4. Хвост. Эта часть мужской клетки состоит из фибрилл, которые, работая на манер винта, обеспечивают мужской гамете движение в необходимую сторону. Форма хвоста с зауженным кончиком обеспечивает сперматозоиду гибкость.

Существует мнение, что сперматозоиды – носители Y-хромосомы (мальчики) более активны, но живут менее суток, в то время как сперматозоиды – носители X-хромосомы (девочки) менее активны, но продолжительность их жизни в среде женского организма может достигать 3-4 суток.

Головка сперматозоида

Головка мужской половой клетки имеет эллипсовидную форму, при этом с боков она несколько приплюснута. Как мы видим на изображении, головка включает в себя такие важные клеточные структуры, как ядро и акросома.

В ядре сперматозоида располагается одинарный набор хромосом, т.е. двадцать три хромосомы. Нужно также сказать, что любой сперматозоид несет только одну половую хромосому: либо мужскую Y, либо женскую X. Именно в зависимости от того, какой из них первым достиг яйцеклетки и оплодотворил ее, зависит пол будущего ребенка.

Акросома играет важнейшую роль в процессе оплодотворения яйцеклетки. Именно имеющиеся в ней специальные ферменты позволяют растворить оболочку ооцита: при контакте сперматозоида с женской половой клеткой происходит их выброс, благодаря чему на небольшом участке образуется «вход». В норме акросома, расположенная в передней части головки на поверхности ядра, может занимать до 7/10 от ее общей площади.

Дефекты акросомы (отсутствие, наличие внутри нее вакуолей, дупликация) являются причиной мужского бесплодия, поскольку сперматозоид оказывается не в состоянии растворить оболочку яйцеклетку и проникнуть внутрь.

Зарождение

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.

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.

Строение и функции сперматозоидов

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).

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 акро-сома, 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 цент-риоль. 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 акросом-ный 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.

Строение сперматозоида: головка и шейка

Для мужской половой клетки характерна специфическая форма, обеспечивающая способность к передвижению, оплодотворению яйцеклетки. Сперматозоид представляет собой овальную структуру с длинным жгутиком. Каково же строение этой клетки? Итак, сперматозоид представлен тремя составляющими:

Головка — это овальная часть сперматозоида. На ее вершине располагается акросома. Так называется пузырек с особыми веществами, необходимыми для проникновения через защитную оболочку яйцеклетки. В головке также содержится ядро. В нем хранится половинный набор мужской генетической информации (ДНК). Еще одна составляющая головки — центросома. Она способствует движению хвоста.

Вторая часть сперматозоида — это шейка. Она представляет собой волокнистую область, соединяющую головку и хвост. Данная структура является очень гибкой. Эта особенность обеспечивает передвижение сперматозоида. Благодаря гибкости головка совершает колебательные движения из стороны в сторону.

4. Оплодотворение

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 (синга-мии), акросомной реакции.

С)бусловлено 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 акросом-ной реакции).

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 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).

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.

Особенности анатомии

Сперматозоид – это клетка, но, в отличие от других соматических человеческих клеток, из которых выстраиваются ткани человек, он имеет вот такие особенности строения:

  • В сперматозоиде гораздо меньше цитоплазмы, чем в обычной клетке. Здесь ее обилие не так важно.
  • Ядро спермия крупнее, чем ядро обычной клетки. Но в то же время здесь находится не полный набор хромосом, а лишь половина (другая половина «спрятана» в женской яйцеклетке).
  • Обмен веществ здесь происходит на замедленном уровне, потребление энергии минимально.
  • В отличие от других клеток, только сперматозоид имеет хвостик. Благодаря такому строению он умеет целенаправленно передвигаться.
  • Только в половой клетке испускается усиленный отрицательный электрический заряд, не дающий проходить процессу агглютинации (склеиванию).
  • Из всех клеток спермии самые живучие – благодаря жидкокристаллическому состоянию цитоплазмы, они способны находиться в неблагоприятной среде от 2 до 5 часов.

В отличии от других клеток, у спермотазоида есть хвостик, с помощью которого он передвигается.

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.

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.

Движение мужских половых клеток

Рассмотрев функции и размер сперматозоида, нужно ознакомиться с тем, как половая клетка движется. Сперматозоиды, находящиеся в мужском организме, являются неактивными. Они пассивно перемещаются по половым путям. Движения хвостов совершенно незначительны. Активность сперматозоиды обретают после попадания в женский организм. Их скорость может составлять более 30 см в час.

После эякуляции в организм женщины проникает более 300 млн сперматозоидов. Их большая часть погибает во влагалище из-за неблагоприятной среды. Некоторым мужским половым клеткам удается достичь канала шейки матки. Однако и этот участок пути получается пройти не всем сперматозоидам. Препятствием для них становится цервикальная слизь.

Сперматозоиды, прошедшие канал шейки матки, попадают в матку. Среда в этом внутреннем органе является благоприятной для мужских половых клеток. Из матки они направляются в фаллопиевы трубы, где происходит оплодотворение. Исследования показали, что лишь несколько тысяч сперматозоидов проходят этот путь.

Нарушение сперматогенеза

Не всегда сперматогенез протекает правильно. В результате у мужчин могут развиваться различные патологии, влияющие на спермообразование и дальнейшее деторождение, при полном сохранении мужского здоровья и сексуальной функции:

  1. Азооспермия – это патология, при которой в эякуляте отсутствуют сперматозоиды. Данное нарушения сперматогенеза опасно тем, что протекает абсолютно бессимптомно, и выявить проблему можно только лабораторным методом. Если азооспермию не лечить, результатом может быть необратимое бесплодие.
  2. Акиноспермия – полная неподвижность живых сперматозоидов в эякуляте. Патология может быть вызвана факторами окружающей среды и вредными привычками.
  3. Аспермия – отсутствие в эякуляте не только сперматозоидов, но и первородных клеток сперматогенеза. Патология вызвана нарушением работы семенников, их закупорки в результате травм или острых воспалительных заболеваний.
  4. Астенозооспермия – сперматозоиды малоподвижны и скорость их передвижения крайне мала.
  5. Гемоспермия – появление в эякуляте некоторого количества крови. Причинами данного явления могут быть многочисленные патологии, включая воспалительные заболевания внутренних половых и мочевыводящих органов, онкологию и простатит.
  6. Гипоспермия (олигоспермия) – уменьшение общего объёма эякулята (менее 2 мл). Причины: гормональная недостаточность, простатит, частый онанизм.
  7. Некроспермия – сперматозоиды гибнут практически сразу после семяизвержения.
  8. Пиоспермия – присутствие в эякуляте гноя и неприятного запаха. Причинами могут быть острые инфекции мочевыводящих путей.
  9. Полиспермия – повышенное количество в эякуляте активных сперматозоидов.
  10. Тератозооспермия – строение сперматозоида патологичное, неправильная форма или размер. Данное нарушение – частая причина выкидышей и патологий плода.

Диагнозы могут быть смешанными, то есть у одного мужчины может наблюдаться сразу несколько патологий одновременно.

Каждому мужчине рекомендуется регулярно проходить спермограмму для своевременного выявления каких-либо нарушений и их лечения.

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.

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.

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 овуляции.

Процесс созревания сперматозоида

Созревание половых клеток у мужчин начинается в пубертатный период (период начала полового созревания) и продолжается на протяжении всего репродуктивного периода.

Цикл созревания одной клетки может длиться от 2,5 до 3 месяцев, поэтому можно сделать выводы, что полное обновление сперматического материала происходить приблизительно 4 раза в год.

Процесс созревания мужской гаметы происходит в семенниках, где клетка проходит несколько этапов развития:

  1. Сперматогоний – первородная мужская половая клетка в результате нескольких стадий митотического деления образует две новые клетки с одинаково полным количеством хромосом. Продукт деления называется сперматоцит.
  2. Каждый сперматоцит вступает в мейотическое деление, которое происходит в два этапа: разделение набора хромосом пополам и разделение самого сперматоцита на две клетки. Образовавшаяся клетка называется сперматид.
  3. Сперматиды не подлежат делению, но приходят процесс преобразования в зрелую мужскую половую клетку – сперматозоид.

Данный процесс происходит непрерывно. Когда подходит к завершению созревание одних половых клеток, сразу начинают образовываться новые сперматогонии, и процесс их созревания начинается снова.

Процесс формирования новых сперматозоидов называется сперматогенез, и регулируется гормонами яичек и гипофиза. Пока гаметы находятся в мужском организме, они лишены какой-либо физической активности, но во время эякуляции происходит выброс простатического фермента, который стимулирует активность сперматозоидов.

Важно не количество сперматозоидов, а концентрация активных элементов в эякуляте и максимально возможный процент нормальных форм их тел. Только при таких параметрах сперматозоиды смогут нормально выполнять свои функции.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

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.

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.

Сперматозоид

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.

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.

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.

Продолжительность жизни сперматозоидов

Образование клеток длится примерно 74 дня. Созревание и их прохождение через придаток яичка и семявыносящий проток занимает где-то 26 дней. Напрашивается вывод, что сперматозоиды могут длительное время пребывать в мужском организме. Совершенно иная ситуация наблюдается после эякуляции. В сперме половые клетки остаются активными не более суток (длительность этого периода зависит от таких внешних факторов, как температура окружающей среды, количество света, влажность).

В женском организме продолжительность их жизни может быть разной. Если на быстроту движения влияет размер сперматозоида, то длительность существования от этого не зависит. Например, во влагалище мужские половые клетки погибают за 2 часа. В матке и фаллопиевых трубах среда является более благоприятной для сперматозоидов. Здесь они могут находиться до 5 дней в активном состоянии в поисках или ожидании яйцеклетки.

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.

Мужская половая система

Функцию размножения в организме представителя сильной половины человечества выполняют некоторые железы и органы:

  • яички с придатками;
  • семявыносящие протоки;
  • простата;
  • семенные пузырьки;
  • бульбоуретральные железы;
  • мошонка;
  • пенис.

Все вышеперечисленное в совокупности именуется мужской половой системой. В ней формируются сперматозоиды. Этим термином обозначаются мужские половые клетки, способные к оплодотворению. При незащищенном сексе сперматозоиды покидают половую систему мужчины и попадают в женский организм.

Особенности строения и движения сперматозоида

Сперматозоид — 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.

Факторы, влияющие на созревание сперматозоида

Нормальный процесс созревания сперматозоидов обусловлен в первую очередь оптимальной температурой внутренней среды, а именно 34 °C.

Также нормальное протекание формирования половых клеток зависит от следующих факторов:

  • возраст мужчины;
  • сфера в деятельности мужчины в условиях повышенной химической опасности;
  • наличие хронических заболеваний, а также перенесённые в детстве сложные заболевания;
  • пищевые привычки;
  • физические нагрузки;
  • употребление различных медикаментов;
  • наличие вредных привычек.

Совокупность всех этих векторов может выразить клиническую картину, если у мужчины наблюдаются нарушения в процессе спермообразования или низкая эффективность сперматозоидов.

Существует также ряд конкретных факторов, негативно влияющих на сперматогенез:

  • избыток тепла (внешнего и внутреннего);
  • повышенная температура тела, как симптом вирусных или инфекционных заболеваний;
  • частое принятие горячих ванн, посещение бань, саун и парилок;
  • стресс, затяжные депрессии;
  • влияние химических и токсических веществ;
  • облысение;
  • нарушения работы сосудистой системы, застой крови в малом тазу;
  • перепады артериального давления;
  • сидячий образ жизни (в том числе и профессиональная деятельность);
  • половые инфекции;
  • простатит;
  • заболевания щитовидной железы;
  • неправильно подобранное нижнее бельё;
  • табакокурение;
  • употребление алкоголя и наркотических веществ.

Этот перечень далеко не полный, так как заболевания всех внутренних органов и систем органов могут негативно сказаться на процессе сперматогенеза.

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.

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.

Строение сперматозоида — гистология, основные части

Функции сперматозоида – это оплодотворение женской половой клетки для достижения долгожданной беременности. Чтобы понять, как происходит слияние гамет, нужно знать какое строение сперматозоида. Живчик несёт в себе генетическую информацию, которая передаётся будущему ребёнку.

Сегодня мы расскажем, сколько содержится клеток в общем объёме эякуляте. Какой состав, строение яйцеклетки и сперматозоида, чтобы понять, насколько они важны для организма женщины и мужчины.

Характеристика функции живчика

Из анатомии, строение клетки подразумевает и то, что в 1 мл эякулята содержится до 120 млн. мужских гамет, а в 5 мл – до 600 млн. Когда они при выбросе семени попадают в кислотную среду влагалища, большая их часть «отсеивается» и остаются самые сильные и подвижные.

Преодолевая сложный путь к матке, добирается лишь сотня головастиков, но проникает всего один. Перед тем, как это сделать, он выделяет специальное вещество, которое разрушает стенку яйцеклетки, после чего свободно входит.

Спермий проникает головкой, хвост при этом остаётся снаружи, растворяясь через время, закрывая место вторжения для «конкурентов». Таким образом, шансов у других живчиков не остаётся.

Следующий этап — это слияние женской и мужской клеток, образовывая одну, она несёт в себе половые принадлежности будущего малыша. Сперматозоид, объединившись с ооцитом, в котором находятся женские гены, делится с ней своими.

Слившись, образуется отдельная элементарная структурная единица, которая содержит общее количество мужских и женских клеток – 46 хромосом.

Цикл сперматозоида

Название процесса Срок жизни
Формирование 70 – 75 дней
Продолжительность 48 часов
Зрелые в эякуляте 1 месяц
Во влагалище 1,5-2 часа
В матке и трубах 1 неделя

Можно сделать вывод. Если у женщины не произошла овуляция во время семяизвержения во влагалище, добравшись до матки сперматозоиды, могут «подождать» когда наступит нужный момент на протяжении целой недели. И только потом погибнуть, если овуляция задержалась.

Строение и состав яйцеклетки


Женскую клетку, как и сперматозоид можно рассмотреть под микроскопом, но она имеет внушительнее размеры, чем живчик и величина её составляет до 170 мкм. Женская половая клетка имеет шарообразный вид, она неподвижна, обладает большим количеством питательных веществ.

Они, в свою очередь, влияют на процесс синтеза белка. Дейтоплазма или желток, обеспечивает плод всеми элементами, которые необходимы в период его развития.

Снабжена яйцеклетка защитным слоем и покрыта лучистым венцом (corona radiata). Фолликулы, окружающие её, растут и размножаются по мере развития и на протяжении жизненного цикла, выделяя специальную жидкость.

Накапливаются и снабжают женскую гамету всеми необходимыми веществами. Оболочка выполняет несколько функций – защищает от потока спермиев внутрь и питает яйцеклетку.

Правильный процесс созревания половых клеток, даёт шанс на здоровое зачатие ребёнка. Поэтому нужно знать не только строение, состав и функции в организме этих важных клеток, но и вести здоровый образ жизни.

Вредные привычки, алкоголизм, наркомания и неправильное питание нарушает структуры гамет. Подписывайтесь на наш сайт. Будьте здоровы!

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.

Что такое сперматозоид и каковы особенности его строения

Сперматозоид – это мужская половая клетка, целью жизнедеятельности которой является оплодотворение половой клетки женского организма. Сперматозоид несёт в себе генетический материал, который в дальнейшем будет участвовать в формировании эмбриона. Количество сперматозоидов, которые попадают в женский организм в результате одной эякуляции, может достигать нескольких миллиардов, а строение каждой половой клетки ориентировано на одну цель: быстрое передвижение к яйцеклетке и её оплодотворение.

Маленький да удаленький

Сперматозоиды под микроскопом разглядеть сложно – нужно многократное увеличение. Все оттого, что размеры сперматозоида очень маленькие, – он меньше стандартной клетки, из которой строятся ткани внутренних органов. Его размеры следующие:

  • Длина сперматозоида 55 мкм.
  • Ширина примерно 3,5 мкм.
  • Высота примерно 2,5 мкм.

Если рассмотреть не общий размер сперматозоида, а габариты каждой его отдельной части, то они будут следующими:

  • Длина головы сперматозоида человека составляет 5 мкм.
  • Средняя часть имеет размеры 4,5 мкм.
  • Средний размер хвоста 45 мкм.

Почему у спермиев такие мелкие размеры? Не выгоднее было бы сделать природе эти клетки более крупными и сильными? Как показала эволюция, гораздо выгоднее брать яйцеклетки штурмом. Когда через сперму к половой клетке женщины направляются миллионы мелких сперматозоидов, то больше вероятности, что хотя бы один «головастик» достигнет цели. Малому количеству крупных спермиев пришлось бы взять на себя удар агрессивной среды влагалища женщины, что существенно уменьшило бы их скорость передвижения и, соответственно, сократило бы шансы на быстрое оплодотворение.

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.

«Устройство» головки

Если посмотреть на строение сперматозоида в разрезе, то можно увидеть, что головка состоит из вот таких частей:

На вершине головки находится что-то похожее на пузырек. Он называется акросомой, и здесь собраны особые ферменты, которые в момент «состыковки» с яйцеклеткой выплескиваются на ее поверхность и растворяют оболочку. Такое строение гарантирует проникновение в женскую половую клетку сперматозоида и последующее слияние.

Под акросомой в сперматозоиде находится ядро. Это хранилище генетического материала (23 хромосомы – половина набора, необходимого для начала строительства нового организма). Кстати, не все сперматозоиды имеют абсолютно идентичный набор хромосомного материала. Различают два вида сперматозоидов – в зависимости от типа 23-й нечетной хромосомы в наборе. От того, какой именно вид оплодотворит яйцеклетку, зависит пол ребенка:

  • С 23-й Х-хромосомой (гиноспермии) отвечают за рождаение ребенка женского пола.
  • С 23-й Y-хромосомой (андроспермии) отвечают за рождение ребенка мужского пола.

Средняя часть – шейка. Она соединяет хвостик и центросому головки и обеспечивает половой клетке нужную подвижность. Это своего рода сустав, которым спермий совершает волнообразные движения, с помощью которых «головастик» плывет к яйцеклетке.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Блог Лучшей Мамы