Подробно о сперматозоидах



Сперматозоид или спермий — это половая клетка мужчины, которая оплодотворяет яйцеклетку. Термин применим для обозначения маленьких, чаще всего подвижных клеток у организмов для которых характерна оогамия, то есть тип полового процесса, где сливаются две половые клетки, существенно различающиеся по размеру, структуре и способности к передвижению. Сперматозоиды существенно меньше яйцеклетки, потому как не содержат много цитоплазмы. Они продуцируются в огромном количестве. При семяизвержении выделяется сперма, состав которой представлен спермиями, семенной плазмой, отмершими клетками слизистой уретры.

История открытия

Мужские гаметы заметил будущий врач Иоган Гам в 1677 году. Открытием он поделился со своим приятелем Антони ван Левенгуком, который, в свою очередь, подробно описал гаметы, называя клетки семенными зверьками. Сначала были рассмотрены сперматозоиды человека, затем Левенгук изучил и половые клетки других животных. Левенгук сделал вывод, что «семенные зверьки» оплодотворяют женскую клетку. Но научное общество считало сперматозоиды организмами паразитирующими, а оплодотворение приписывало семенной жидкости. Доказательства того, что именно сперматозоид несет геном и приводит к зачатию, обнаружил итальянец Ладзаро Спалланцани. Само понятие «сперматозоид» ввел в 19 веке ученый Карл фон Бэр.

Получить бесплатную консультацию врача

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку своих персональных данных

Формирование сперматозоида

Созревание гамет у мужчины начинается в подростковом возрасте и продолжается всю жизнь. Цикл развития одной клетки примерно 2,5-3 месяца, полностью смена клеток происходит каждые 80-90 суток.

Формируются сперматозоиды в семенниках, где и проходят четыре стадии деления (пролиферация, мейоз, спермиогенез, формирование). Процесс образования из сперматид в зрелые сперматозоиды контролируется гормонами яичек и гипофиза, основной из которых тестостерон.

За час в организме здорового мужчины вырабатывается до 100 млн гамет. Оптимальная температура для этого 34 ⁰С, поэтому мошонка с яичками вынесены за пределы тела.

На стадии пролиферации сперматогонии, то есть зародышевые клетки, делятся и размножаются. Во время мейоза осуществляется рост клеток. После сперматогенеза сперматозоид передвигается в придаток яичка, и ждет пока произойдет семяизвержение. Если эякуляции не происходит за месяц, то сперматозоиды растворяются и дают место молодым клеткам.

У здорового мужчины при семяизвержении выделяется порядка 2-6,4 мл эякулята, в одном миллилитре не менее 20 млн сперматозоидов.

Функция

Единственная функция сперматозоида соединиться с яйцеклеткой и передать свой генетический код. Слияние дух гамет, принадлежащих разным полам, называется оплодотворением. Сперматозоид наименьшая клетка человека: его длина около 55 мкм, при этом головка в длину около 5 мкм, а в ширину 3,5 мкм. Столь малый размер важен для быстрейшего движения.

Особенности строения

Для того чтоб выполнить задачу, преодолеть расстояние и слиться с яйцеклеткой, сперматозоид отличается от соматических клеток:

  • цитоплазмы незначительное количество;
  • ядро содержит только 23 хромосомы (гаплоидно);
  • обмен веществ минимален;
  • имеет хвост в виде жгутика для преодоления расстояния.

При созревании гаметы ядро клетки уплотняется из-за удаления гистонов, а ДНК связывается с белками-протаминами. Кроме того, для уменьшения клетки выбрасывается и цитоплазма.

Сперматозоиды содержат 22 общие хромосомы и одну либо Y-хромосому, и тогда их называют андроспермиями, или Х-хромосому — гиноспермией. Яйцеклетка имеет только Х-хромосому. Как правило, в яйцеклетку может проникнуть только один сперматозоид, затем она покрывается оболочкой непроницаемой для других клеток. Исключение клетки которые могут принять несколько мужских гамет, тогда начнут формироваться два или более эмбриона. К яйцеклетке проникнуть имеют одинаковую возможность и андроспермии и гиноспермии, поэтому специально зачать ребенка с желаемым полом естественным путем невозможно.

У здорового человека в сперме могут находиться и патологические спермии, но их не должно быть более 25%.

Строение клетки

Анатомически у сперматозоида выделяют:

  • головку. Она в виде эллипса, сжатого с боков. Есть углубление, поэтому форму иногда описывают как ложковидную. В головке находятся:
  • ядро. Является гаплоидным, так как несет один набор хромосом. При слиянии с женской клеткой (которая тоже несет одинарный набор) получается диплоидный организм, называемый зиготой;
  • акросому. Клеточная структура, которая переносит литические ферменты, нужные для расщепления оболочки яйцеклетки. По размеру акросома сопоставима с ядром и занимает примерно половину головки. Она находится спереди от ядра и закрывает некоторую его часть. В акросоме находится 15 ферментов (самые важные гиалуронидаза и трипсиноподобный акрозин), которые при взаимодействии с яйцеклеткой расщепляют ее оболочку, давая сперматозоиду проникнуть к ядру;
  • центросому. Представляет собой систему микротрубочек, которая приводит в движение хвост клетки. Предполагают, что помогает в сближении хромосом и делении родительских клеток.
  • в средней части гаметы расположен цитоскелет хвостика, где есть митохондрион. Он синтезирует АТФ, что обеспечивает энергию для движения клетки;
  • жгутик помогает клетки преодолевать расстояния.

Как передвигается сперматозоид

При движении клетка вращается по часовой стрелке. Скорость достигает тридцати сантиметров в час. Ориентировочно через 60-120 минут после полового контакта с семяизвержением в женские половые органы, мужские гонады достигают маточной трубы в поисках женской яйцеклетки.

Пока сперматозоиды в мужском теле, они неактивны и почти не перемещаются. Они имеют отрицательный заряд, что не позволяет им склеиваться в эякуляте. По мужским половым путям они проталкиваются при мышечном сокращении протоков и движении ресничек клеток выстилающих протоки. Энергия сперматозоида начинает расходоваться с момент контакта их с простатическим секретом. В женском организме сперматозоид передвигается самостоятельно, при этом даже против течения. Для того чтоб «докрутиться» до яйцеклетки сперматозоиду нужно преодолеть расстояние от шейки матки до фаллопиевых труб, что примерно составляет 20 сантиметров.

Кислотно-щелочная среда влагалища крайне неблагоприятна для сперматозоидов. Помогает семенная плазма, которая имеет щелочную среду и нейтрализует кислотность, кроме того, она частичного подавляет иммунитет женщины.

Из влагалища клетки направляются к шейке матки. Куда двигаться сперматозоиду подсказывает концентрация кислоты. Он стремится туда, где для него более благоприятная среда (рН влагалища 6, рН шейки матки 7,2). Как показывают исследования, большая часть клеток погибает, не успев добраться до шейки матки.

Пересечь шейку матки клетки тоже проблематично из-за биологической жидкости, продуцируемой органом. Пройдя шейку матки, клетка достигает матки, где условия для нее благоприятны и она становится более активной. Здесь сперматозоид может жить до трех суток.

Для зачатия в полость матки должно попасть как минимум 10 миллионов мужских половых клеток. После матки они продвигаются к фаллопиевым трубам. Ориентируются в пространстве они при помощи тока жидкости. Доказано, что мужские гаметы стремятся двигаться не по течению жидкости. В фаллопиевой трубе ток жидкости возникает при мышечных сокращениях органа и при участии ресничек эпителия слизистой.

Из всех сперматозоидов, которым удалось проникнуть в матку, только тысячи смогут дойти до конца маточной трубы. То, каким образом мужская половая клетка находит женскую, для науки еще загадка. Есть предположение, что этому способствует хемотаксис, то есть сперматозоид движется к каким-то веществам, которые находятся либо в самой яйцеклетке, либо в клетках фолликула, ее окружающих. И хотя наличие этой особенности доказана у организмов, которым присуще наружное оплодотворение, ни для человека, ни для млекопитающего эта теория не подтверждена. Как показывают наблюдения, сперматозоиды могут преодолевать препятствия и находятся в активном поиске.

Если сперматозоидов не поджидает яйцеклетка, они хаотично передвигаются и умирают в течение трех суток.

Чтобы произошло оплодотворение яйцеклетки с ней должно встретиться не менее трехсот тысяч сперматозоидов. Это необходимо чтоб растворить защитную оболочку женской яйцеклетки, состоящую из фолликулярных клеток. Этот слой разрушается ферментами из акросом половых клеток. Получается, тысячи сперматозоидов разрушают ее защиту, а первый кто достиг блестящей оболочки, оплодотворяет ее. При этом свою акросому он использует для растворения мукопалисахоридной оболочки яйцеклетки, чтоб создать проход для головки. В яйцеклетку проникает только ядро.

Сколько живут сперматозоиды

После созревания клетки, которое длится в течение 64 дней, она может около месяца оставаться жизнеспособной. В эякуляте при благоприятных условиях среды (подходящей влажности, температуры, освещенности) она живет около суток. Клетка погибает менее чем за 2 часа во влагалище. После прохождения влагалища сперматозоид может активно искать женскую яйцеклетку приблизительно трое суток.

Главными критериями оценки способности к оплодотворению является строения клетки и возможность к активному передвижению. При наличии некоторых заболеваний у мужчины в сперме может быть снижено количество половых клеток (олигозооспермия) или же они могут быть малоподвижными (астенозооспермия). Бывает, что зрелые клетки отсутствуют вовсе. Способность клетки передвигаться более важно, чем количественная характеристика спермы. Если половые клетки живы, но не могут передвигаться, это называется акиноспермией. Выяснить качественные показатели спермы можно с помощью лабораторного исследования — спермограммы.

Оцените статью:

Отзывы

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку своих персональных данных