Путь к цели6
После того, как произошло семяизвержение, клетки попадают в организм женщины и уже самостоятельно продвигаются по ее половым путям.
Как бы даме не было распрекрасно в этот момент, организм ее настроен к «пришельцам» неласково. Среда женских органов слишком враждебна для сперматозоида. Но и тот не лыком шит, знает, что ему предстоит, поэтому уже заранее нейтрализует среду враждебности и делает ее щелочной. То есть, приемлемой для себя. И, видимо, из-за большой обиды, опускает иммунитет женского организма. В этом случае, сперматозоиду ничего не остается делать, если такого снижения н будет, то мощный дамский иммунитет просто угробит чужеродные клетки, чтобы не вносили хаоса. И вообще род людской вымрет.
А ведь ради продолжения рода сперматозоиды даже принимают героическую смерть. Ну, а как еще объяснить то, что большинство мужских клеток, которые могли бы сделать новых людей, погибают еще во влагалище!
И только совсем немногие добираются из влагалища к шейке матки. Клетки стремятся туда, где среда благоприятнее для них, ведь во влагалище pH 6,0 , а в шейки матки – 7,2.
Но женский организм не сдается. В цервикальном канале находится большое количество слизи, которую преодолеть могут далеко не все мужские клетки. Кстати, иногда этой слизи оказывается так много, что беременность просто невозможна.
Только после этого канала сперматозоид может достичь матки. Здесь ему намного легче- среда для мужской половой клетки просто идеальна. Поэтому здесь клетки активизируются и начинается оно – зачатие!
Кстати, для того, чтобы зачатие произошло, сперматозоидов должно быть не менее 10 млн. Да, потому что это еще не окончательный путь. В матке клетки – путешественницы плывут к маточным трубам. Там, в самом конце маточной части находится заветная «ампула», где сперматозоид и выполняет свою функцию. Несколько миллионов так и не дойдут до цели, до нее доберутся лишь несколько жалких тысяч. Кстати, как именно среди всей лабиринтов незнакомого организма сперматозоиды находят яйцеклетку, ученые все еще до конца не выяснили.
Характеристики
Поскольку у спермия есть четко обозначенная специализация, устроен он так, чтобы максимально точно и быстро выполнять возложенные на него природой обязанности. Выглядит клетка как головастик, плывущий головкой вперед. Сперматозоиду предстоит преодолеть женские половые пути, и это «путешествие» будет не быстрым и не легким. Когда мужская клетка добирается до яйцеклетки, с помощью головки заостренной формы ему нужно сделать брешь в плотных оболочках ооцита и проникнуть внутрь. Яйцеклетки достигают миллионы клеток, но оплодотворить ее должен только один представитель этой многочисленной «армии».
После оплодотворения спермий отдает яйцеклетке ДНК – набор мужчины, который сливается с набором женской клетки. Так зарождается новая, уникальная, неповторимая жизнь, аналогов которой на планете нет. С момента зачатия сперматозоид определяет, какого пола ребенок через 9 месяцев появится на свет. Виды сперматозоидов включают в себя два типа клеток – несущие половую Х и несущие хромосому Y. Если яйцеклетка оплодотворена спермием Х, рождается девочка, если же первым успевает гамета Y, родится мальчик, наследник.
В момент зачатия в результате слияния ДНК матери и отца с первых же минут определяется, какого цвета будут у ребенка волосы и глаза, какого роста он будет, где будут расположены родинки и веснушки, какими талантами и способностями малыш будет обладать, какими врожденными недугами может страдать. Как минимум половину этой информации несет в себе сперматозоид.
Размер спермия очень маленький. Эта клетка по праву считается самой мелкой в организме, если учитывать размер только одной головки и не брать в расчет хвостик. В длину сперматозоид в среднем равен 55 мкм, причем около 45 мкм (то есть большая часть длины) – это хвостик. Природа создала мужскую гамету такой маленькой не случайно – мелкие размеры способствуют большей подвижности. Когда клетка созревает, сам организм мужчины не допускает, чтобы хоть одна из гамет выросла больше, чем нужно. Особые процессы искусственно подавляют рост клетки – ядро уплотняется, лишняя цитоплазма выбрасывается наружу в виде цитоплазматической капли, внутри не остается ничего лишнего – только самое необходимое.
Схема строения сперматозоида, несмотря на кажущуюся сложность, довольно проста и понятна. Гамета состоит из трех основных частей – головки, средней части и жгутика-хвоста.
Головка – округлая часть в форме эллипсоида с небольшими «вмятинками» по бокам. Они делают головку похожей на ложку. В головке располагается наиважнейшая часть спермия – ядро, несущее одинарный набор хромосом. Во время зачатия два одинарных набора (сперматозоиды и яйцеклетки) составят полноценный диплоидный набор, который будет нести информацию как о матери, так и об отце. Так формируется набор аутосом и половой хромосомы плода.
В составе головки находится и акросома – специальный пузырек, наполненный ферментами. Эти ферменты сперматозоиду пригодятся на самом финише пути, чтобы растворить оболочки женской половой клетки. Более 15 видов ферментов, которые входят в эту «боевую» смесь, выйдут наружу только тогда, когда сперматозоид столкнется головкой с яйцеклеткой.
В головке также находится место своеобразному аналогу центра управления полетом – центросоме. Это центр, регулирующий работу микротрубочек, отвечающих за движение хвостика.
Средняя часть – это перешеек, соединяющий головку и хвост. Через среднюю часть тянется сеть микротрубочек. Но хвостик ни за что не стал бы двигаться, если бы в средней части не было специальных митохондрий, которые вырабатывают АТФ и этот уникальный природный источник энергии позволяет хвостику двигаться.
Хвостик – это самая длинная и самая тонкая часть половой клетки мужчины. Состоит он из фибрилл. Форма хвостика может быть различной и это в конечном итоге определяет его подвижность, быстроту реакции на кислотность и скорость движения.
Некоторые источники добавляют к стандартному строению клетки еще одну часть – шейку. Подразумевается, что это небольшое сужение расположено между средней частью и головкой и представляет собой «крепление» между ними.
Строение сперматозоида — мужской половой клетки (гаметы)
Думаю все знакомы со схематичным строением сперматозоида:
А так выглядят сперматозоиды на реальном видео под цифровым микроскопом высокого разрешения при последовательном увеличении на экране монитора примерно в 430, 1730 и 2600 раз
Так выглядят сперматозоиды в масштабе с яйцеклеткой на реальном видео ЭКО
Первым, кто увидел как выглядят человеческие сперматозоиды в эякуляте под микроскопом, был голландский ученый Николас Хартсокер. В 1680 году, в возрасте 19 лет, он рассмотрел полученный препарат в окуляр самодельного микроскопа. Испытанное от увиденного отвращение, было настолько сильным, что он на два года оставил в покое свой микроскоп.
Современные технологические возможности зашли так далеко, что люди не только изучили досконально микроскопическое изображение гамет. Они активно вмешиваются в природу таинства рождения новой жизни себе подобных, пытаются не просто влиять на этот процесс, но даже искусственно воссоздать его без участия естественных биологических материалов. Например, уже есть результаты по «выведению» искусственных сперматозоидов из мужских клеток кожи, представляете? Трудно предсказать к чему это всё может привести. Хотя это мало касается нашего сегодняшнего разговора.
Строение сперматозоида хорошо изучено. В основном строении условно обозначили три структурные составляющие –головку, шейку и хвост.
- Головка состоит из клеточного ядра, содержащего половину генома будущего организма ребёнка и акросомы.
- Шейка состоит из поперечной , образованных волокнами, которые продолжаясь в хвосте, имеют наружное расположение.
- Хвост имеет три части – среднюю, основную и кончик. Средняя часть состоит из аксонемы и плотных волокон, которые окружены митохондриями. Основная часть представлена волокнистой оболочкой, соединённой кольцами. Кончик – аксонема, которую окружает небольшое количество цитоплазмы и её мембраны.
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.
Открытие сперматозоида
Первым, кто открыл сперматозоид, был друг известного голландского натуралиста Антони ван Левенгука Иоганн Гамм. Именно он сообщил Левенгуку о «семенных зверьках» в 1677 году.
Но заслуга Левенгука состоит в том, что он первым детально описал их, задокументировал наблюдения и отослал результаты в Лондонское Королевское общество.
Особенно удивительно то, что Левенгук работал, не используя микроскопа и не имея высшего образования. У него был талант к изготовлению линз, одна из которых обладала способностью к увеличению в 270 раз, и очень хорошее зрение.
Линзы тогда были размером с горошину, и прикладывать их приходилось прямо к глазу.
Самого Левенгука открыл для мира другой известный учёный Грааф, написавший в 1673 году секретарю Лондонского Королевского общества об удивительном изобретателе, увеличительные приборы которого превосходили известные на то время.
В том же году Грааф умер, не дожив и до 33 лет. Если бы не он, то Левенгук мог и не получить нужной ему поддержки, и мир узнал о сперматозоидах значительно позже.
В знак признания его заслуг, Левенгук всё-таки был принят в Лондонское Королевское общество, несмотря на то, что многие его члены сначала высокомерно относились к учёному.
Как ни парадоксально, но после открытия сперматозоидов многие учёные того времени посчитали их паразитирующими в семени животными. Эта точка зрения была доминирующей на протяжении века.
Левенгук придерживался другого мнения, считая их будущей особью в зародышевом состоянии. Оплодотворяющая функция сперматозоида была позже доказана итальянским учёным Ладзаро Спалланцани. Сам же термин «сперматозоид» впервые был введён Карлом Эрнстом фон Бэром.
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.
Особенности строения сперматозоида
Из чего состоит и как выглядит живчик, можно рассмотрев его под микроскопом. Для этого нужно сдать спермограмму. Из исследования лаборант может понять состав эякулята, сколько гамет содержится в 1 мл, какие дефекты имеются в морфологии и структуре.
Строение
:
Основной частью живчика является голова. В ней содержится ядро с набором хромосом в количестве 23 пары.
Из них 22 – маленькие по величине и 1 большая, которая и отвечает за будущий пол ребёнка. Х – девочка, Y – мальчик. Размеры головки составляют до 5 мкм.
Акросома (органоид). Содержит большое количество специальных ферментов, которые выбрасывает живчик во время приближения к женской клетке, и имеет размеры ядра.
Именно благодаря акросоме растворяется оболочка яйцеклетки, и спермий беспрепятственно проникает в цитоплазму.
Шейка. С помощью её происходит поворот и небольшой наклон головки. Средняя часть (тело) живчика. Осуществляется движение и прямолинейная траектория сперматозоида к цели. Размеры её 4,5 мкм.
Хвост. Содержит нервные окончания и мышечные фибриллы, которые помогают живчику набирать необходимую скорость при движении. Длина его равна 45 мкм.
Параметры мужской клетки можно рассмотреть лишь под микроскопом, но именно благодаря ей зарождается новая жизнь.
Определение размера сперматозоида происходит исследовательским путём под микроскопом лаборанта, и имеет такие параметры:
- Длина – 54-55 мкм;
- Ширина – 3,2-3,5 мкм;
- Высота – 2,2-2,5 мкм.
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
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.
Сперматозоид человека – мужская половая клетка. При слиянии с яйцеклеткой женщины спермии соединяют свои наборы хромосом и начинают «строительство» нового живого организма
Но для нормального оплодотворения важно, чтобы сперматозоиды имели правильное строение, форму и размеры
Важная миссия
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.
Размножение и созревание сперматозоидов (сперматогенез) представляет собой непрерывный процесс, начинающийся в период полового созревания и заканчивающийся в глубокой старости, если не происходит его нарушения под действием какого-либо заболевания или иного вредного воздействия. Сперматогенез осуществляется в мужских половых железах – тестикулах (яичках).
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.
Строение сперматозоидов
Впервые научное описание анатомии мужской половой клетки составил голландский исследователь Антони ван Левенгук. Сделал он это в 1677 году, при этом не только описал основные элементы мужской половой клетки, но и сделал зарисовки. До этого времени ученые не имели представления о том, как происходит оплодотворение, зато после открытия Левенгука стало очевидно, что мужские половые клетки — сперматозоиды – участвуют в процессе зачатия.
Интересно, что на протяжении довольно длительного периода времени сперматозоиды назывались «семенными зверьками». Привычное нам название сперматозоиды получили лишь в XIX веке.
Каждая клетка в человеческом организме имеет ряд важных характерных признаков и должна выполнять определенные функции. Главная роль сперматозоида заключается в том, чтобы достигнуть маточной трубы женщины, осуществить оплодотворение и предоставить свой генетический материал.
Каждая клетка имеет свой набор , именно в них и находится особый генетический код. Каждая хромосома несет в себе информацию о том, какие признаки в дальнейшем будут у человека. Так, гены, которые в определенной последовательности находятся в хромосомах, определяют тот или иной цвет волос или разрез глаз.
Размер мужской половой клетки несколько меньше, чем женской. Современные ученые даже установили длину сперматозоида – она составляет приблизительно 55 мкм.
По своему внешнему виду сперматозоид очень напоминает головастика. Он имеет головку, тело (среднюю часть) и хвостик. Каждый из этих отделов имеет свою длину. Размеры основных частей сперматозоида представлены в таблице ниже.
Анатомическая область | Длина (в мкм) |
Головка | 5 |
Тело | 4,5 |
Хвостик | 45 |
В процессе развития сперматозоида происходит ряд очень важных преобразований – он должен полностью созреть и стать пригодным для осуществления зачатия. В период созревания сперматозоид существенно уменьшается в своих размерах. У него уплотняется ядро и уменьшается количество цитоплазмы, при этом все необходимые внутриклеточные органеллы остаются.
Средняя часть сперматозоида отделяется от его головки определенным сужением, которое называется шейкой. Позади средней части находится подвижный хвостик, благодаря которому сперматозоиды характеризуются способностью к движению. У неактивных и малоподвижных мужских половых клеток существенно снижается возможность к зачатию. Для того чтобы сперматозоид попал в маточную трубу, где он может встретиться с яйцеклеткой, ему необходимо быть достаточно подвижным. Помогает ему в этом хвостик – с помощью него сперматозоид совершает движения вокруг собственной оси.
Ученые рассчитали и среднюю скорость движения подвижных сперматозоидов. Так, она составляет приблизительно от 0,1 мм в секунду до 30 см в час. Считается, что после полового акта активные сперматозоиды способны достичь маточной трубы практически через 1-2 часа.
Для того чтобы быть активными, сперматозоидам необходим простатический сок. Его вырабатывает секреторный половой орган мужчины — простата.
Подробнее смотрите в следующем видео.
Процесс оплодотворения
Для успешного осуществления процесса, дальнейшее движение должно продолжать не мене 10000000 сперматозоидов.
Оплодотворение яйцеклетки происходит в расширяющейся около яичника части маточной трубы.
Следующим препятствием для доступа к яйцеклетке становится лучистый венец пласт фолликулярных клеток вокруг неё.
Этот слой должен быть разрушен ферментами акросом сперматозоидов. Большое количество сперматозоидов, стремящихся достигнуть яйцеклетки, разрушают структуру, лучистого венца.
Первый сперматозоид, достигнувший блестящей оболочки яйцеклетки, имеет больше всего шансов оплодотворить яйцеклетку.
Затем, сперматозоид с помощью ферментов акросомы растворяет мукополисахаридную оболочку яйцеклетки, создавая отверстие для головки. После этого его головка проникает внутрь яйцеклетки. При этом тело и хвост остаются за её пределами. Во время слияния гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида образуется диплоидная зигота, содержащая 46 хромосом.
Оплодотворение
Оплодотворение — это процесс слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки и восстановление диплоидного набора хромосом. Оплодотворенная яйцеклетка носит название зиготы. Образование зиготы происходит только при проникновении сперматозоида в яйцеклетку.
Процесс оплодотворения
Этот процесс у разных организмов осуществляется неодинаково. У млекопитающих проникновение сперматозоида в яйцеклетку сопровождается растворением ее оболочки при помощи различных ферментов, выделяемых сперматозоидом. У многих насекомых яйцеклетки имеют плотную оболочку, и сперматозоид проникает через небольшие отверстия. У некоторых водных организмов на поверхности яйцеклетки образуется в месте контакта со сперматозоидом небольшой воспринимающий бугорок, который затем втягивается внутрь вместе со сперматозоидом.
Обычно в цитоплазму яйцеклетки проникает только головка сперматозоида с митохондрией и центриолью, а хвост остается снаружи. Оболочка головки растворяется, ядро начинает набухать, пока не достигнет размеров ядра яйцеклетки. Затем оба ядра сближаются и, наконец, сливаются.
Иногда в яйцеклетку одновременно проникает несколько сперматозоидов, но слияние с ядром происходит только у одного из них. В зиготе все хромосомы становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома принадлежит яйцеклетке, вторая — сперматозоиду. Это явление имеет большое значение для эволюции. Организм, развивающийся из зиготы, обладает большим диапазоном комбинативной изменчивости, следовательно и более широкими возможностями приспособления к меняющимся условиям внешней среды.
Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений.
