Обычно они значительно меньше яйцеклеток, поскольку не содержат столь значительного количества цитоплазмы и производятся организмом одновременно в значительном количестве.

Типичное строение сперматозоида отражает форму общего предка животных и грибов : одноклеточный ядерный организм, передвигающийся за счёт жгутика в задней части, используя его подобно хвосту . Обширная группа происходящих от него организмов включает в себя животных, большинство грибов и некоторые группы протистов и называется кланом заднежгутиковых . Большинство других эукариот со жгутиками имеют их в передней части.

Строение и функция

Сперматозоид человека - это специализированная клетка, строение которой позволяет ей выполнить свою функцию: преодолеть половые пути женщины и проникнуть в яйцеклетку, чтобы внести в неё генетический материал мужчины. Сперматозоид, сливаясь с яйцеклеткой, оплодотворяет её.

В организме человека сперматозоид является самой маленькой клеткой тела (если учитывать только саму головку без хвостика). Общая длина сперматозоида у человека равна приблизительно 55 мкм. Головка составляет приблизительно 5,0 мкм в длину, 3,5 мкм в ширину и 2,5 мкм в высоту, средний участок и хвостик - соответственно, приблизительно 4,5 и 45 мкм в длину.

Малые размеры, вероятно, необходимы для быстрого движения сперматозоида. Для уменьшения размера сперматозоида при его созревании происходят специальные преобразования: ядро уплотняется за счёт уникального механизма конденсации хроматина (из ядра удаляются гистоны , и ДНК связывается с белками-протаминами), большая часть цитоплазмы выбрасывается из сперматозоида в виде так называемой «цитоплазматической капли», остаются только самые необходимые органеллы .

Сперматозоид мужчины имеет типичное строение и состоит из головки, средней части и хвоста.

Головка сперматозоида человека имеет форму эллипсоида , сжатого с боков, с одной из сторон имеется небольшая ямка, поэтому иногда говорят о «ложковидной» форме головки сперматозоида у человека. В головке сперматозоида располагаются следующие клеточные структуры:

• Ядро , несущее одинарный набор хромосом . Такое ядро называют гаплоидным . После слияния сперматозоида и яйцеклетки (ядро которой также гаплоидно) образуется зигота - новый диплоидный организм, несущий материнские и отцовские хромосомы . При сперматогенезе (развитии сперматозоидов) образуются сперматозоиды двух типов: несущие X-хромосому и несущие Y-хромосому. При оплодотворении яйцеклетки X-несущим сперматозоидом формируется эмбрион женского пола. При оплодотворении яйцеклетки Y-несущим сперматозоидом формируется эмбрион мужского пола. Ядро сперматозоида значительно мельче ядер других клеток, это во многом связано с уникальной организацией строения хроматина сперматозоида (см. протамины). В связи с сильной конденсацией хроматин неактивен - в ядре сперматозоида не синтезируется РНК .
• Акросома - видоизменённый аппарат Гольджи - мембранный пузырёк, несущий литические ферменты - вещества, растворяющие оболочку яйцеклетки. Акросома занимает около половины объёма головки и по своему размеру приблизительно равна ядру. Она лежит спереди от ядра и покрывает собой половину ядра (поэтому часто акросому сравнивают с шапочкой). При контакте с яйцеклеткой акросома выбрасывает свои ферменты наружу и растворяет небольшой участок оболочки яйцеклетки, благодаря чему образуется небольшой «проход» для проникновения сперматозоида. В акросоме содержится около 15 литических ферментов, основным из которых является акрозин.
• Центросома - центр организации микротрубочек, обеспечивает движение хвоста сперматозоида, а также предположительно участвует в сближении ядер зиготы и первом клеточном делении зиготы .

Позади головки располагается так называемая «средняя часть » сперматозоида. От головки среднюю часть отделяет небольшое сужение - «шейка». Позади средней части располагается хвост. Через всю среднюю часть сперматозоида проходит цитоскелет жгутика, который состоит из микротрубочек . В средней части вокруг цитоскелета жгутика располагается митохондрион - состоящий из 28 митохондрий. Митохондрион имеет спиральную форму и как бы обвивает цитоскелет жгутика. Митохондрион выполняет функцию синтеза АТФ и тем самым обеспечивает движение жгутика.

Хвост , или жгутик, расположен за средней частью. Он тоньше средней части и значительно длиннее её. Хвост - орган движения сперматозоида. Его строение типично для клеточных жгутиков эукариот .

Движение сперматозоидов человека

Сперматозоид человека движется при помощи жгутика . Во время движения сперматозоид обычно вращается вокруг своей оси. Скорость движения сперматозоида человека может достигать 0,1 мм в сек. или более 30 см в час. У женщины приблизительно через 1-2 часа после коитуса с эякуляцией первые сперматозоиды достигают ампулярной части фаллопиевой трубы (той части, где происходит оплодотворение).

В организме мужчины сперматозоиды находятся в неактивном состоянии, движения жгутиков у них незначительны. Перемещение сперматозоидов по половым путям мужчины (семенные канальцы, проток эпидидимиса, семявыносящий проток) происходит пассивно за счёт перистальтических сокращений мышц протоков и биения ресничек клеток стенок протоков. Сперматозоиды приобретают активность после эякуляции за счёт воздействия на них ферментов простатического сока.

Движение сперматозоидов по половым путям женщины является самостоятельным и осуществляется против движения жидкости. Для осуществления оплодотворения сперматозоидам необходимо преодолеть путь длиной около 20 см (цервикальный канал - около 2 см, полость матки - около 5 см, фаллопиева труба - около 12 см).

Среда влагалища является губительной для сперматозоидов, семенная жидкость нейтрализует влагалищные кислоты и частично подавляет действие иммунной системы женщины против сперматозоидов. Из влагалища сперматозоиды движутся по направлению к шейке матки. Направление движения сперматозоид определяет, воспринимая окружающей среды. Он движется по направлению уменьшения кислотности;

— 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:

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 .

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.

Все знают, что сперматозоид является мужской половой клеткой. Специалисты называют ее гаметой. Мужские половые клетки образуются в канальцах яичек. Естественно, что без них просто невозможен процесс оплодотворения женской яйцеклетки. Каково строение сперматозоида и его функции?

Открытие сперматозоида

Сперматозоид был открыт голландским натуралистом А. Левенгуком в 1677 г. Благодаря первым микроскопам, которые он сконструировал, ученый смог рассмотреть и зарисовать мужскую половую клетку. Причем первым он описал человеческий сперматозоид. Затем Левенгук приступил к изучению мужских гамет различных животных. Именно этот натуралист впервые предположил, что они участвуют в процессе зачатия.

У разных животных мужские половые клетки устроены по-разному, хотя схема строения сперматозоида у них очень схожа:

Головка;

Средняя часть;

У некоторых животных количество жгутиков хвоста может быть разным. Форма головки сперматозоидов разных видов живых существ также различается.

Строение сперматозоида, фото которого есть в обзоре, имеет свои характерные особенности. Морфология мужских гамет кардинально отличается от других клеток организма живых существ. При этом все основные органеллы присутствуют в их строении. Строение сперматозоида следующее:

. Головка эллипсоидной формы, практически полностью заполненная ядром. В нем содержится наследственный материал, передающийся от отца потомству. Он представлен в виде хроматина, который является комплексом ДНК, РНК, белков. Ядро содержит 23 мужские хромосомы. Это половинный набор наследственного материала. Во время оплодотворения он объединяется с 23 хромосомами женской яйцеклетки. Сперматозоид несет одну половую хромосому, обозначаемую X или Y. Если яйцеклетка оплодотворяется мужской гаметой, несущей Y-хромосому, то в будущем рождается мальчик, а если X - то девочка. Другими словами: пол будущего ребенка зависит от сперматозоида.

На вершине (переднем конце) головки расположена акросома, представляющая собой видоизмененный комплекс Гольджи. В ней происходит выработка фермента гиалуронидазы, способного расщеплять оболочку яйцеклетки, состоящую из мукополисахаридов. Благодаря такому свойству акросомы сперматозоид может проникать в женскую гамету. На границе головки и его шейки находится центриоль - органоид, участвующий в делении клеток. Она формирует цитоскелет жгутообразного хвотика. В головке находится и центросома, представляющая собой центр организации микротрубочек. Она обеспечивает движение жгутообразного хвоста сперматозоида, участвует в сближении ядер зиготы и ее первом клеточном делении.

. Шейка, разделяющая головку и среднюю часть . В этом небольшом сужении располагается спиралевидная митохондрия, необходимая для выработки энергии. Она служит для активного движения сперматозоида. Основная часть энергии представлена в виде фруктозы.

. Промежуточный (средний) отдел, который часто называют телом. Оно состоит из осевой нити. В средней части имеется митохондрион, который содержит 28 митохондрий. Он имеет спиралевидную форму. Митохондрион синтезирует АТФ, обеспечивая этим движение гаметы.

. Хвост в виде жгутика. На его поперечном разрезе можно увидеть 9 пар микроспопических трубочек. Еще две пары расположены в самом центре жгутика. Хвост сперматозоида - это важный органоид активного движения.

Размеры сперматозоида

Размеры мужской гаметы ничтожно малы. Сперматозоиды намного меньше зиготы (без учета хвоста). Они имеют самые маленькие размеры по сравнению с другими клетками человека. Длина сперматозоида мужчины составляет около 50-70 мкм, ширина - 3,5 мкм. Средний участок достигает в длину 4,5 мкм, а хвост - 45 мкм. Примечательно, что у некоторых живых существ размер гамет намного больше. Так, например, сперматозоид тритона имеет длину около 500 мкм, а мужские половые клетки мыши в 1,5 раза больше человеческих. Малые размеры гамет обусловлены необходимостью преодолевать довольно большие расстояния до яйцеклетки.

Особенности мужских сперматозоидов

Строение и функции сперматозоида тесно взаимосвязаны. Мужская гамета обладает свойствами, обусловленными ее назначением и особенностями:

Способностью двигаться за счет жгутообразного хвостика, благодаря чему обеспечивается возможность встречи сперматозоида и яйцеклетки.

Несет отрицательный электрический заряд, что не дает мужским гаметам склеиваться в сперме.

В эякуляте (семенной жидкости, сперме) здорового мужчины содержится примерно 200 миллионов сперматозоидов. У различных видов живых существ количество мужских гамет может кардинально различаться. Так, например, в эякуляте коня насчитывается примерно 100 миллиардов сперматозоидов.

Благодаря хвостику-жгутику мужская гамета в семенной жидкости развивает скорость до 5 см/час.

Свойства мужских гамет

Специалисты смогли выяснить, что цитоплазма головки сперматозоида имеет жидкокристаллическое состояние. Благодаря этому достигается устойчивость мужской половой клетки к неблагоприятным условиям внешней среды. Сперматозоиды способны противостоять агрессивной для них кислой среде влагалища женщины. Строение сперматозоида делает его более устойчивым к ионизирующей радиации. У некоторых животных в мужской половой клетки имеется акросомный аппарат, способный выбрасывать длинную нить, предназначенную для захвата яйцеклетки.

Срок жизни сперматозоида

После образования в канальцах яичка сперматозоиды в течение месяца сохраняются в придатках. В эякуляте они остаются живыми около 24 часов. Сперматозоид во влагалище живет около 2-2,5 часов. Если он смог проникнуть в шейку матки или фаллопиевые трубы, то срок его жизни увеличивается до 2-3 суток.

Строение яйцеклетки

Женская половая гамета представляет собой крупную шарообразную, неподвижную клетку, обладающую запасом различных питательных веществ, необходимых для биосинтеза белка и выработки специфических регуляторных веществ. Ее желток обеспечивает зародышу питание на протяжении эмбрионального периода. Ее диаметр достигает 150-170 мкм.

Яйцеклетка снаружи защищена оболочкой, покрытой лучистым венцом. Она окружена клетками фолликулярного эпителия, размножающимися по мере ее созревания. Они выделяют специфическую жидкость. Она накапливается в полости первичных фолликулов. Клетки этого эпителия участвуют в обеспечении яйцеклетки питательными веществами. Оболочка женской гаметы не только питает гамету, но и защищает ее от проникновения более одного сперматозоида. Поскольку яйцеклетка не имеет аппарата, предназначенного для активного движения, для нее характерна плазматическая сегрегация.

Важность процесса движения

Подвижность мужской половой клетки является основной ее качественной характеристикой. Она обеспечивается хвостом гаметы за счет совершения однотипных движений. Особенности строения яйцеклетки и сперматозоида делают процесс оплодотворения наиболее вероятным. Оболочка мужской гаметы имеет специальные рецепторы, которые способны распознавать химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Благодаря этой способности сперматозоиды способны к целенаправленному, а не хаотическому движению. После эякуляции практически все здоровые половые клетки представителя мужского пола направляются к женской гамете. Такое движение называют положительным хемотаксисом.

Высокая подвижность сперматозоидов играет более важную роль, чем их количество в эякуляте. Об этом часто говорят специалисты, работающие с мужскими и женскими половыми клетками. Так, если в семенной жидкости подвижными являются около сорока процентов сперматозоидов, то это уже считается патологией. В этом случае вероятность оплодотворения яйцеклетки сильно уменьшается.

Если сперма состоит из полностью неподвижных сперматозоидов, то это часто свидетельствует о такой патологии, как акиноспермия. В этом случае половые клетки живые, но они неподвижны, а поэтому не способны произвести оплодотворение яйцеклетки. Чаще всего это нарушение вызывается разными патологиями половых желез.

Процесс оплодотворения

В каждой мужской гамете есть Y- или X- хромосома, определяющие при оплодотворении яйцеклетки пол ребенка. Чаще всего в этом процессе участвуют одна мужская гамета и одна женская. В некоторых случаях клетку оплодотворяют 2-3 и более сперматозоидов, что приводит к рождению однояйцевых близнецов.

Строение яйцеклетки и сперматозоида таковы, что при оплодотворении только головка мужской гаметы способна проникать в женскую половую клетку. При этом все остальные ее части остаются снаружи. В процессе оплодотворения (слияния яйцеклетки и сперматозоида) образуется зигота, которая представляет собой диплоидную клетку, содержащую полный двойной набор хромосом.

Способность мужчины к зачатию определяют три момента: образование сперматозоидов и их созревание, перемещение и способность проникать в .

Сперматогенез - это научное название процесса развития мужских клеток.Он является одним из важнейших факторов мужской фертильности.

Как вырабатывается сперма?

Зарождение половых клеток проходит в мужском организме с начала полового созревания до конца жизни. По этой причине мужчины способны к всю свою жизнь , в отличие от женщин.

Где и как образуется сперма?

Сперматозоиды образуются в яичках , которые заполнены семенными канальцами. Именно здесь без перерывов и выходных они выпускаются в огромном количестве. Созревание сперматозоидов состоит из следующих стадий:

• размножения ;
• роста;
• созревания;
• формирования.


Внутренняя поверхность семенных канальцев представлена 2 частями: люминальной и адлюминальной. Люминальная часть содержит клетки Сертоли и сперматогонии (мужские половые клетки, из которых образуются семенные нити), первичные и вторичные сперматоциты и сперматиды.
Сперматогонии проходят несколько стадий митотического деления. Подразделяются они на 2 вида: А и В. Всего сперматогоний в одном яичке примерно 1 млрд. Часть клеток типа А делится митозом и обеспечивает постоянство количества сперматогоний, а другая часть превращается в клетки типа В, которые также делятся митозом, но затем преобразуются в первичные сперматоциты и вступают в деление мейозом.

После первого деления получаются 2 вторичных сперматоцита, содержащих гаплоидный набор хромосом, а после второго деления образуются 4 сперматиды с таким же хромосомным набором.

Именно такой набор хромосом (гаплоидный или 23 хромосомы) нужен, чтобы при соединении сперматозоида с получились 23 пары хромосом (диплоидный набор).

Затем сперматиды изменяют форму: сначала становятся округлыми, потом вытянутыми, образуются головка и хвост будущего сперматозоида. Этот процесс называется спермиогенезом .

А также в этот период в области головки будущего сперматозоида формируется акросома, которая содержит особые ферменты, предназначенные для растворения оболочки , чтобы сперматозоид мог в нее проникнуть.

После спермиогенеза через сеть яичка сперматозоиды с потоком жидкости попадают в придаток яичка, проходят они этот путь за неделю и уже там живчики ждут своего часа. Если у мужчины отсутствует секс, тогда скопление спермиев происходит в области хвоста придатков яичка, там они существуют еще несколько недель. Если за это время «старые» сперматозоиды не эякулируют, то они уничтожаются, называется этот процесс фагоцитоз.

Сколько созревают сперматозоиды?

Срок созревания сперматозоидов около 70–74 дней. За это время полностью обновляются сперматозоиды, а сформированный живчик «хранится» в организме мужчины примерно 1 месяц.

Вне организма сперматозоиды могут сохраняться до суток с учетом внешних условий. При попадании во влагалище сперматозоиды сохраняются всего несколько часов, так как во влагалище кислая среда, а не щелочная, но пройдя через все преграды и попав в шейку матки, может продлиться до недели.

Какое количество сперматозоидов образуется в мужском организме?

У здорового мужчины при постоянных половых контактах ежедневно могут образовываться около 250 млн сперматозоидов. Но из них пригодны для лишь 12%, поскольку 75% погибает, а 50% из выживших обычно имеют дефекты.

Сперматогенез контролируется гонадотропными гормонами , вырабатываемыми гипофизом, и стероидными гормонами, вырабатываемыми тестикулами.

Уровень гормонов, вырабатываемых в мужском организме практически постоянен. Организм здорового взрослого мужчины при эякуляции выделяет в среднем 2–5 мл спермы. В 1 мл может содержаться от 15 до 120 млн спермиев.

НА ЗАМЕТКУ! Через час после того как произошла эякуляция, количество спермы в мужском организме восстанавливается на 70%, а на 100% — за 3 суток.

Факторы, влияющие на процесс образования сперматозоидов

Для того чтобы стимулировать процесс восстановления необходимо учитывать факторы, которые могут негативно повлиять на сперматогенез. Эти факторы можно подразделить на внешние и внутренние.

Внешние факторы , влияющие на сперматогенез:



Внутренние факторы – это различные эндокринные нарушения, почечная или печеночная недостаточность, паховые грыжи и некоторые другие заболевания.

СПРАВКА! Если в пище мужчины не хватает витамина Е, может происходить , а если не хватает витамина С – может происходить их . Если такими процессами будет охвачено более 20% сперматозоидов, то наступит бесплодие. А нехватка витамина В нарушает сам процесс сперматогенеза.

Полезное видео

Развитие половых мужских клеток — сперматогенез

Сегодня во всем мире происходит заметное снижение мужской фертильности . В настоящий момент почти половина случаев отсутствия детей у семейной пары – результат мужского бесплодия. Поэтому так важно сохранение репродуктивного здоровья. А для этого необходим учет факторов, влияющих на сперматогенез.

СПЕРМАТОЗОИД (сперма + зоо... + греч. eidos — вид; синонимы — спермий, сперматозоон, живчик), зрелая гаплоидная мужская половая клетка. Открыл студент-медик Й. Гам (1680), позднее описан А. Левенгуком. Термин введён К. М. Бэром в 1827 г. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза и участвуют в оплодотворении. Зрелый нормальный сперматозоид человека состоит из головки, шейки, тела и хвоста, или жгутика, который заканчивается тонкой концевой нитью.

Общая длина сперматозоида составляет около 50 — 60 мкм (головка 5 — 6 мкм, шейка и тело 6 — 7 и хвост 40 — 50 мкм). В головке находится ядро, несущее отцовский наследственный материал. На переднем её конце находится акросома, обеспечивающая проникновение сперматозоида через оболочки женской яйцеклетки. В шейке и теле расположены митохондрии и спиральные нити, являющиеся генератором двигательной активности сперматозоида. От шейки через тело и хвост отходит осевая нить (аксонема), окружённая оболочкой. Под нею вокруг осевой нити расположены 8 — 10 ещё более мелких нитей — фибрилл, выполняющих в клетке двигательную или скелетную функции.

Подвижность является наиболее характерным свойством сперматозоида и осуществляется с помощью равномерных ударов хвоста путём вращения вокруг собственной оси по направлению часовой стрелки. Продолжительность существования сперматозоида во влагалище достигает 2,5 часа, в шейке матки — 48 часов и более. В норме сперматозоид движется всегда против тока жидкости, что и позволяет ему передвигаться вверх по женскому половому тракту до встречи с яйцеклеткой со скоростью 3 мм/мин.

Известно, что в определении пола ведущую роль играют 2 половые хромосомы — Х и Y. Сперматозоиды, содержащие Y-хромосому, называются андроспермиями, Х-хромосому — гиноспермиями. Яйцеклетку может оплодотворить, как правило, только один спермий, причём, с равной вероятностью им может быть андро- или гиноспермий, в связи с чем предварительные предсказания пола ребёнка практически невозможны. Предполагают, что мальчики чаще рождаются от мужчин, в сперме которых преобладают андроспермии.

В спермограмме здорового мужчины наряду с нормальными встречаются и патологические формы спермиев, но не более 20 — 25%. Превышение этого числа может приводить к бесплодию или к врождённым уродствам плода. При патологии в эякуляте уменьшается количество сперматозоидов (олигозооспермия), может снижаться число подвижных форм (астенозооспермия). Иногда отсутствуют зрелые сперматозоиды, а встречаются лишь клетки сперматогенеза. Все сперматозоиды могут быть неподвижными или в сперме могут отсутствовать как сперматозоиды, так и клетки сперматогенеза (аспермия).

Строение и функция сперматозоида

Сперматозоид человека - это специализированная клетка, строение которой позволяет ей выполнить свою функцию: преодолеть половые пути женщины и проникнуть в яйцеклетку, чтобы внести в неё генетический материал мужчины. Сперматозоид, сливаясь с яйцеклеткой, оплодотворяет её.

В организме человека сперматозоид является самой маленькой клеткой тела (если учитывать только саму головку без хвостика). Общая длина сперматозоида у человека равна приблизительно 55 мкм. Головка составляет приблизительно 5,0 мкм в длину, 3,5 мкм в ширину и 2,5 мкм в высоту, средний участок и хвостик - соответственно, приблизительно 4,5 и 45 мкм в длину.

Малые размеры, вероятно, необходимы для быстрого движения сперматозоида. Для уменьшения размера сперматозоида при его созревании происходят специальные преобразования: ядро уплотняется за счет уникального механизма конденсации хроматина (из ядра удаляются гистоны, и ДНК связывается с белками-протаминами), большая часть цитоплазмы выбрасывается из сперматозоида в виде так называемой «цитоплазматической капли», остаются только самые необходимые органеллы.

Сперматозоид мужчины имеет типичное строение и состоит из головки, средней части и хвоста.

Головка сперматозоида человека имеет форму эллипсоида, сжатого с боков, с одной из сторон имеется небольшая ямка, поэтому иногда говорят о «ложковидной» форме головки сперматозоида у человека. В головке сперматозоида располагаются следующие клеточные структуры:

• Ядро , несущее одинарный набор хромосом. Такое ядро называют гаплоидным. После слияния сперматозоида и яйцеклетки (ядро которой также гаплоидно) образуется зигота - новый диплоидный организм, несущий материнские и отцовские хромосомы. При сперматогенезе (развитии сперматозоидов) образуются сперматозоиды двух типов: несущие X-хромосому и несущие Y-хромосому. При оплодотворении яйцеклетки X-несущим сперматозоидом формируется эмбрион женского пола. При оплодотворении яйцеклетки Y-несущим сперматозоидом формируется эмбрион мужского пола. Ядро сперматозоида значительно мельче ядер других клеток, это во многом связано с уникальной организацией строения хроматина сперматозоида (см. протамины). В связи с сильной конденсацией хроматин неактивен - в ядре сперматозоида не синтезируется РНК.
• Акросома - видоизмененная лизосома - мембранный пузырек, несущий литические ферменты - вещества, растворяющие оболочку яйцеклетки. Акросома занимает около половины объёма головки и по своему размеру приблизительно равна ядру. Она лежит спереди от ядра и покрывает собой половину ядра (поэтому часто акросому сравнивают с шапочкой). При контакте с яйцеклеткой акросома выбрасывает свои ферменты наружу и растворяет небольшой участок оболочки яйцеклетки, благодаря чему образуется небольшой «проход» для проникновения сперматозоида. В акросоме содержится около 15 литических ферментов, основным из которых является акрозин.
• Центросома - центр организации микротрубочек, обеспечивает движение хвоста сперматозоида, а также предположительно участвует в сближении ядер зиготы и первом клеточном делении зиготы.

Позади головки располагается так называемая «средняя часть » сперматозоида. От головки среднюю часть отделяет небольшое сужение - «шейка». Позади средней части располагается хвост. Через всю среднюю часть сперматозоида проходит цитоскелет жгутика, который состоит из микротрубочек. В средней части вокруг цитоскелета жгутика располагается митохондрион - гигантская митохондрия сперматозоида. Митохондрион имеет спиральную форму и как бы обвивает цитоскелет жгутика. Митохондрион выполняет функцию синтеза АТФ и тем самым обеспечивает движение жгутика.

Хвост , или жгутик, расположен за средней частью. Он тоньше средней части и значительно длиннее её. Хвост - орган движения сперматозоида. Его строение типично для клеточных жгутиков эукариот.

Движение сперматозоидов человека

Сперматозоид человека движется при помощи жгутика. Во время движения сперматозоид обычно вращается вокруг своей оси. Скорость движения сперматозоида человека может достигать 0,1 мм в сек. или более 30 см в час. У женщины приблизительно через 1-2 часа после коитуса с эякуляцией первые сперматозоиды достигают ампулярной части фаллопиевой трубы (той части, где происходит оплодотворение).

В организме мужчины сперматозоиды находятся в неактивном состоянии, движения жгутиков у них незначительны. Перемещение сперматозоидов по половым путям мужчины (семенные канальцы, проток эпидидимиса, семявыносящий проток) происходит пассивно за счет перистальтических сокращений мышц протоков и биения ресничек клеток стенок протоков. Сперматозоиды приобретают активность после эякуляции за счет воздействия на них ферментов простатического сока.

Движение сперматозоидов по половым путям женщины является самостоятельным и осуществляется против движения жидкости. Для осуществления оплодотворения сперматозоидам необходимо преодолеть путь длиной около 20 см (цервикальный канал - около 2 см, полость матки - около 5 см, фаллопиева труба - около 12 см).