Мужские гаметы. Особенности строения и движения сперматозоида

Морфология гамет и типы гаметогамии

Изогамия, гетерогамия и оогамия

Морфология гамет различных видов достаточно разнообразна, при этом продуцируемые гаметы могут отличаться как по хромосомному набору (при гетерогаметности вида), величине и подвижности (способности к самостоятельному передвижению), при этом гаметный диморфизм у различных видов варьирует в широких пределах - от отсутствия диморфизма в виде изогамии до своего крайнего проявления в форме оогамии.

Изогамия

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором , то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей .

Анизогамия (гетерогамия)

Гаметы, способные к слиянию, различаются по размерам, подвижные микрогаметы несут жгутики, макрогаметы могут быть как подвижны (многие водоросли), так и неподвижны (лишённые жгутиков макрогаметы многих протистов).

Оогамия

Сперматозоид и яйцеклетка.

Способные к слиянию гаметы одного биологического вида резко различаются по размерам и подвижности на два типа: мужские гаметы малого размера и крупные неподвижные женские гаметы - яйцеклетки . Различие размера гамет обусловлено тем, что яйцеклетки содержат запас питательных веществ, достаточный для обеспечения нескольких первых делений зиготы при её развитии в зародыш.

Мужские гаметы - сперматозоиды животных и многих растений подвижны и и обычно несут один или несколько жгутиков, исключением являются лишённные жгутиков мужские гаметы семенных растений - спермии, которые доставляются к яйцеклетке при прорастании пыльцевой трубки, а также безжгутиковые сперматозоиды (спермии) нематод и членистоногих.

Хотя сперматозоиды несут митохондрии , при оогамии от мужской гаметы к зиготе переходит только ядерная ДНК , митохондриальная ДНК (а в случае растений и пластидная ДНК) обычно наследуется зиготой только от яйцеклетки.

Литература

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Мужская гамета" в других словарях:

Гамета. Так называются в ботанике те клетки низших растительныхорганизмов, которые служат для полового размножения. Строение их весьмаразнообразно. Половой процесс состоит именно в слиянии Г. Еслисливающиеся Г. не отличаются друг от друга ни… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Так называются в ботанике те клетки низших растительных организмов, которые служат для полового размножения. Строение их весьма разнообразно. Половой процесс состоит именно в слиянии Г. Если сливающиеся Г. не отличаются друг от друга ни строением …

Андромоноэция мужская однодомность - Андромоноэция, мужская однодомность * андрамонаэцыя, мужчынская аднадомнасць * andromonoecy явление, когда отдельная гамета формирует как обоеполые, так и тычиночные цветки … Генетика. Энциклопедический словарь

АНДРОГАМЕТА - мужская гамета или микрогамета … Словарь ботанических терминов

МАЛЯРИЯ - МАЛЯРИЯ, от итальянского malaria испорченный воздух, перемежная, перемежающаяся, болотная лихорадка (malaria, febris intermittens, франц. paludisme). Под этим названием объединяется группа близко стоящих друг к другу родственных б ней,… … Большая медицинская энциклопедия

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ, ключевой процесс полового РАЗМНОЖЕНИЯ, когда в результате слияния мужской и женской ГАМЕТ (половых клеток) образуется ЗИГОТА. Зигота содержит в себе генетическую информацию (ХРОМОСОМЫ) обоих родителей (см. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ). У… … Научно-технический энциклопедический словарь

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Состоит в слиянии двух половых клеток мужской и женской. Произошедшая через такое слияние клетка производит новое растение. При неизменности сути, процесс оплодотворения протекает различно у разных растений; равным образом весьма различно… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Раздел ботаники, занимающийся естественной классификацией растений. Экземпляры со многими сходными признаками объединяют в группы, называемые видами. Тигровые лилии один вид, белые лилии другой и т.п. Похожие друг на друга виды в свою очередь… … Энциклопедия Кольера

- (бурые, Phaeophyceae s. Fucoideae s. Melanophyceae) ряд водорослей (см.), окрашенных в бурый цвет; последний зависит от того, что в клетках названных водорослей находится пигмент феофилл, состоящий из зеленого хлорофилла (см.) и бурого фикофеина … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Гаметы - (от греческого gamete жена, gametes муж), половые клетки животных и растений женские (яйца, или яйцеклетки) и мужские (сперматозоиды, спермии). Сперматогенез и строение мужских гамет у высших животных. Процесс, обусловливающий встречу мужских и женских половых клеток у животных, называется осеменением.

Гаметы (от греч.γᾰμετή - жена, γᾰμέτης - муж) - репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие в гаметном, в частности, половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, продуцировавших гаметы.

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором, то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Способные к слиянию гаметы одного биологического вида резко различаются по размерам и подвижности на два типа: мужские гаметы малого размера и крупные неподвижные женские гаметы - яйцеклетки.

Яйцеклетки, т. е. женские половые клетки, как правило, неподвижны, округлой или удлиненной формы, богаты желтком; количество его и расположение определяют объем и тип яйцеклетки. Сперматозоиды (т. е. мужские половые клетки) - подвижные, самые мелкие клетки организма, лишены желтка. В отличие от всех других клеток тела, называемых соматическими и содержащих диплоидный, или двойной, набор хромосом, зрелые половые клетки содержат гаплоидный, или одинарный, набор хромосом.

Половое размножение отличается наличием полового процесса, который обеспечивает обмен наследственной информацией и создает условия для возникновения наследственной изменчивости. В нем, как правило, участвуют две особи - женская и мужская, которые образуют гаплоидные женские и мужские половые клетки - гаметы. В результате оплодотворения, т. е. слияния женской и мужской гамет, образуется диплоидная зигота с новой комбинацией наследственных признаков, которая и становится родоначальницей нового организма.

Половое размножение

Формами полового процесса являются конъюгация и копуляция. Копуляция (гаметогамия) - форма полового процесса, при которой две различающиеся по полу клетки - гаметы - сливаются и образуют зиготу. При этом ядра гамет образуют одно ядро зиготы. Различают следующие основные формы гаметогамии: изогамия, анизогамия и оогамия.

При анизогамии (гетерогамии) формируются подвижные, различающиеся морфологически и физиологически гаметы. В случае оогамии гаметы сильно отличаются друг от друга. Женская гамета - крупная неподвижная яйцеклетка, содержащая большой запас питательных веществ. Мужские гаметы - сперматозоиды -- мелкие, чаще всего подвижные клетки, которые перемещаются с помощью одного или нескольких жгутиков.

Морфология гамет и типы гаметогамии

Оогамия характерна для животных, высших растений и многих грибов. У многоклеточных водорослей, многих грибов и высших споровых растений формирование гамет происходит в специальных органах полового размножения - гаметангиях. У высших споровых растений женские гаметангии называются архегониями, мужские - антеридиями. У животных гаметогенез протекает в специальных половых железах -гонадах. Однако, например, у губок и кишечнополостныхполовые железы отсутствуют и гаметы возникают из различных соматических клеток.

Такие организмы называются гермафродитами (в греческой мифологии гермафродит - дитя Гермеса и Афродиты - обоеполое существо, несущее в себе и женское, и мужское начало). Гермафродитизм наблюдаются у многих беспозвоночных животных (моллюсков, плоских и кольчатых червей), а также у круглоротых (миксины) и рыб (морской окунь). В этом случае организмы, как правило, имеют ряд приспособлений, препятствующих самооплодотворению.

Смотреть что такое «Мужские гаметы» в других словарях:

Это зависит от условий существования особи и ее возраста. У большинства низших животных гаметы вырабатываются в течение всей жизни, у высших - только в период половой активности, с момента полового созревания до затухания деятельности желез в старости.

Сперматогенез происходит в мужских половых железах - семенниках. В каждой зоне клетки находятся на соответствующих стадиях развития. Они усиленно делятся митозом, благодаря чему увеличивается их количество и сам семенник.

Здесь клетки увеличиваются в размерах за счет возрастания количества цитоплазмы и превращаются в сперматоциты первого порядка (период роста). Третий период развития мужских гамет называется периодом созревания. После первого деления образуется два сперматоцита второго порядка, а после второго - четыре сперматиды, имеющие овальную форму и значительно меньшие размеры. В семенниках формируется огромное количество сперматозоидов.

Форма мужских гамет у разных видов животных различна. Наиболее типичны для высших животных сперматозоиды, имеющие головку, шейку и длинный хвост, служащий для активного передвижения. Ширина их овальной головки 1,5-2 мкм, длина хвоста - около 60 мкм. Головка содержит ядро и незначительное количество цитоплазмы с органеллами. В ней содержатся ферменты, растворяющие оболочку яйцеклетки при оплодотворении.

Сперматозоиды не имеют запасов питательных веществ и обычно быстро погибают. Однако у некоторых животных, например у пчел, они обладают большой жизнеспособностью и сохраняются живыми в течение нескольких лет, находясь в специальном органе самки - семяприемнике. Оогенез происходит в особых железах - яичниках -и включаеттри периода: размножение, рост и созревание.

В период размножения интенсивно делятся предшественники половых клеток - оогонии. С наступлением половой зрелости отдельные оогонии периодически вступают в период роста. Клетки увеличиваются, в них накапливается желток - образуются ооциты первого порядка. В яйцеклетках содержится ряд веществ, необходимых для формирования зародыша.

Гаметогенез. Процесс образования и развития гамет называется гаметогенезом. У большинства животных они состоят из головки, содержащей ядро, шейки, несущей центросомы, и хвоста. Эти функции в процессе эволюции разделились между мужскими и женскими гаметами. Чтобы произошло оплодотворение, гаметам необходимо найти друг друга. Необходимо также обеспечить зиготу достаточным запасом питательных веществ и защитными оболочками.

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.

Строение сперматозоида соответствует его функциональному предназначению, которое состоит в преодолении половых путей женщины и передаче генетической информации в яйцеклетку.

Сперматозоид состоит из:

• головки
• шейки
• средней части
• хвоста.

Эллипсоидной формы головка состоит из:

• акросомы
• центросомы.

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.

Одна из 23 хромосом сперматозоида является половой, от неё зависит пол будущей особи. Если сперматозоид содержит Х-хромосому, то рождается особь женского пола, а если Y мужского.

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.

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.

Не можете справиться с простатитом?

Популярные препараты зачастую снимают лишь симптомы простатита на время. Болезнь не уходит, а продолжает прогрессировать и снижать половое влечение и вызывать ускоренное семяизвержение!

Средство поможет не только улучшить мочевыведение, уменьшить отек простаты, но и вернуть потенцию и укрепить иммунитет.

Он обладает следующими свойствами:

• Устраняет воспаление и боль
• Устраняет жжение при мочеиспускании
• Снимает отек предстательной железы
• Возвращается потенция
• Вы снова почувствуете мужскую силу и прилив энергии!

Как всегда доводить девушку до оргазма?

Остальные секреты незабываемого секса вы можете узнать на страницах нашего портала.

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.

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.

Истории наших читателей!
"Появились проблемы с «мужским» здоровьем из-за работы и навалившихся проблем. Классические таблетки для потенции врач запрещает пить, потому что они влияют на сердце и давление.

Узнал о шипучих таблетках, состав которых полностью натурален, а значит и полностью безопасен даже при гипертонии. После того как начал их принимать, все нормализовалось и улучшилось в разы!"

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

Длина головы составляет 5 мкм, средняя часть 4,5 мкм, хвост 45 мкм.

Особенности мужских сперматозоидов

Некоторые важные особенности мужских гамет обеспечивают их эффективное функционирование в жёстких условиях. Это:

• отрицательный электрический заряд, не позволяющий протекать процессу 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.

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.

Срок жизни сперматозоида

После 64 дней созревания сперматозоиды остаются в придатках яичек примерно 30 дней, после чего гибнут. До 24 часов они могут 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.

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.

Важно также, что сперматозоиды способны воспринимать аттрактанты, особые химические вещества, способные стимулировать движение к источнику их выделения. Доказано их выделение яйцеклеткой, что и способствует направленному движению сперматозоидов.

Мобильность сперматозоидов имеет большее значение, чем их количество в . Об этом хорошо известно врачам-андрологам. Заболевание, при котором половые клетки мужчины живы, но не способны перемещаться, называется акиноспермией.

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.

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.

За репродуктивную функцию человека отвечают половые клетки, которые при одинаковой основной задаче имеют кардинальные внешние отличия и разные механизмы развития. Единственное сходство между ними – это низкий уровень обменных процессов, которые активируются при их слиянии. В остальном яйцеклетка от сперматозоида отличается сроками зрелости, структурой и другими параметрами.

В чем разница?

Половые клетки женщины и мужчины содержат в себе огромное количество генетической информации, от которой будет зависеть характер формирования живого организма. Являясь совершенно разными, они прекрасно дополняют друг друга, обеспечивая продолжение рода. Если провести детальное сравнение яйцеклетки и сперматозоида, то можно выделить ряд основных параметров, по которым они будут отличаться друг от друга:

1. Общее число.
2. Сроки, за которые они становятся полностью зрелыми.
3. Строение.
4. Размеры.

К тому же, отличие женских и мужских половых клеток наблюдается и в механизме их образования. Мужские гаметы образуются в результате деления диплоида, из которого образуются 4 спермии с разным геномом и одинарным набором хромосом, необходимых для закладки организма. Яйцеклетка также формируется в количестве 4 штук, но, в отличие от спермы, активной является только одна. Остальные не накапливают питательных веществ и не осуществляют репродуктивной функции.

Женская гамета

Главное отличие яйцеклетки человека от сперматозоида – это набор хромосом. В ее ядре содержится 22 аутосомы, в которые вошли только Х-хромосомы, имеющие более богатый комплект ДНК, чем Y-хромосомы.

Отличием является и то, что общий объем первичных клеток постоянен.

Их формирование происходит еще в период внутриутробного развития. Сразу после рождения их насчитывают около 1 млн, в период созревания это число сокращается до 300 тыс. С начала зрелости они сохраняют свои репродуктивные функции от 12 часов до 4 суток, после чего погибают.

Кроме этого, они отличается от спермиев еще рядом параметров:

Мужские и женские половые клетки имеют множество отличий.

1. Митохондрии. Если сравнивать женскую и мужскую гамету, то в первой митохондрий намного меньше, чем во второй. Это объясняется статичностью яйцеклетки, которой не нужна лишняя энергия.
2. Цитоплазмой. У женского пола она присутствует, а у другой половины человечества не наблюдается вовсе. Это объясняется тем, что только яйцеклетке необходимо накапливать очень много питательных веществ, чтобы обеспечить нормальный рост будущего организма после ее оплодотворения.
3. Оболочкой. В отличие от спермиев, оболочка женской гаметы способна вырабатывать вещество, привлекающие спермии. Кроме того, она выполняет роль мембраны, пропускающей самого быстрого и сильного представителя внутрь и оперативно блокирующей доступ другим спермиям.

Кроме этих особенностей, яйцеклетка человека и любого млекопитающего отличается от сперматозоида тем, что она формируется только 1 раз в месяц. Также следует отметить разницу в принципе их передвижения. Женская гамета не может двигаться самостоятельно. Ее перемещение возможно благодаря активности ворсинок, покрывающих поверхность маточных труб.

Мужская гамета

Главная особенность и отличие спермиев – это их повышенная подвижность и строение. Они имеют головку, жгутик, шейку и перешеек. Именно в перешейке локализуется митохондрион – тот элемент, который отвечает за выработку энергии для активного передвижения клеток, усиливающегося за счет жгутика.

Сперматозоиды вырабатываются в организме мужчины регулярно.

Различие наблюдается и в развитии общего количества сперматозоидов и яйцеклеток человека. В отличие от женщин, у мужского пола они вырабатываются регулярно и в больших объемах. Примерно за 6 дней продуцируется около 100 млн. Их полное созревание происходит за 1 месяц, после чего они сохраняют свои репродуктивные функции еще около 3 дней, а затем погибают. После попадания в женский организм каждый из них сохраняет жизнеспособность до 24 часов.

Кроме сложной анатомической формы и отличающегося роста, спермии отличает вариативность набора хромосом.

Если организм женщины способен продуцировать только X-хромосомы, то у мужчин может быть как первый вариант, так и Y-хромосомы.

Как правило, они вырабатываются в одинаковом соотношении.

Еще одной особенностью является то, что сперматозоид в отличие от яйцеклетки женщины не имеет цитоплазмы.

Основные параметры гамет мужчины и женщины

Чтобы сделать сравнительный анализ более полным, необходимо все отличительные параметры и основные признаки половых клеток собрать в одно целое. Оптимальным вариантом для этого является таблица. Она поможет наглядно и всецело оценить разницу между репродуктивными клетками обоих полов.

Сравнение сперматозоидов и яйцеклеток дает возможность понять, насколько они отличаются друг от друга. Но только благодаря этой разнице возможно зарождение новой жизни.

Гаметы обеспечивают передачу наследственной информации между поколениями особей, что поддерживает жизнь во времени.

По строению половые клетки сходны с соматическими (телесными) клетками. Они также состоят из ядра и цитоплазмы, построенной из органелл и включений.

Отличительные свойства зрелых гаметоцитов - низкий уровень процессов ассимиляции и диссимиляции, неспособность к делению, содержание в ядрах гаплоидного (половины) числа хромосом.

По сравнению с соматическими клетками гаметы имеют ряд характерных особенностей. Первое отличие - наличие в ядре гаплоидного набора хромосом, что обеспечивает воспроизведение в зиготе типичного для организмов данного вида диплоидного набора.

Второе отличие - необычное ядерно-цитоплазматическое соотношение (т. е. отношение объема ядра к объему цитоплазмы). У яйцеклеток оно снижено за счет того, что имеется много цитоплазмы, где содержится питательный материал (желток) для будущего зародыша. В сперматозоидах, наоборот, ядерно-цитоплазматическое соотношение высокое, так как мал объем цитоплазмы (почти вся клетка занята ядром). Этот факт находится в соответствии с основной функцией сперматозоида - доставкой наследственного материала к яйцеклетке.

Третье отличие - низкий уровень обмена веществ в гаметах. Их состояние похоже на анабиоз. Мужские половые клетки вообще не вступают в митоз, а женские гаметы получают эту способность только после оплодотворения (когда они уже перестают быть гаметами и становятся зиготами).

Сперматозоид - это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет.

Строение сперматозоида

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 акросома, 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 центриоль. 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.

При электронной микроскопии сперматозоида обнаружено, что цитоплазма головки имеет жидкокристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоида к неблагоприятным условиям внешней среды (например, к кислой среде женских половых путей).

Сперматозоиды некоторых видов животных имеют акросомный 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.

Яйцеклетка - крупная неподвижная клетка, обладающая запасом питательных веществ. Размеры женской яйцеклетки составляют 150-170 мкм (гораздо больше мужских сперматозоидов, размер которых 50-70 мкм). Функции питательных веществ различны. Их выполняют:

1) компоненты, нужные для процессов биосинтеза белка (ферменты, рибосомы, м-РНК, т-РНК и их предшественники);

2) специфические регуляторные вещества, которые контролируют все процессы, происходящие с яйцеклеткой;

3) желток, в состав которого входят белки, фосфолипиды, различные жиры, минеральные соли. Именно он обеспечивает питание зародыша в эмбриональном периоде.

По количеству желтка в яйцеклетке она может быть алецитальной, т. е. содержащей ничтожно малое количество желтка, поли-, мезо- или олиголецитальной.

Яйцеклетка имеет оболочки, которые выполняют защитные функции, препятствуют проникновению в яйцеклетку более одного сперматозоида, способствуют имплантации зародыша в стенку матки и определяют первичную форму зародыша.

Яйцеклетка обычно имеет шарообразную или слегка вытянутую форму, содержит набор тех типичных органелл, что и любая клетка. Как и другие клетки, яйцеклетка отграничена плазматической мембраной, но снаружи она окружена блестящей оболочкой, состоящей из мукополисахаридов. Блестящая оболочка покрыта лучистым венцом, или фолликулярной оболочкой, которая представляет собой микроворсинки фолликулярных клеток. Она играет защитную роль, питает яйцеклетку.

Яйцеклетка лишена аппарата активного движения. За 4-7 суток она проходит по яйцеводу до полости матки расстояние, которое примерно составляет 10 см.

3.Гаметогенез - это процесс образования половых клеток. Протекает он в половых железах - гонадах (в яичниках у самок и в семенниках у самцов). Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза . У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом .

Гаметогенез - это последовательный процесс, которых складывается из нескольких стадий - размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.

Гаметогенез

Мужские и женские половые клетки (гаметы) образуются в ходе гаметогенеза.

Сперматогенез (образование сперматозоидов) подразделяют на четыре стадии: (1) размножения, (2) роста, (3) созревания (мейоз) и (4) формирования (спермиогенез). Первичные половые клетки мигрируют в зачатки яичек, делятся и дифференцируются в сперматогонии. До периода полового созревания сперматогонии остаются в состоянии покоя. Стадия размножения начинается с наступлением половой зрелости. После ряда митотических делений сперматогонии дифференцируются в сперматоциты первого порядка, вступающие в стадию роста. Сперматоциты увеличиваются в размерах в 4 и более раз. Стадия созревания (мейоз) следует сразу за стадией роста. В результате первого деления мейоза из одного сперматоцита первого порядка образуется два сперматоцита второго порядка, а после второго мейотического деления - четыре сперматиды, имеющие по 22 аутосомы и одной X- илиY-хромосоме.Сперматоциты второго порядка в два раза, а сперматиды в четыре раза меньше по объёму спематоцитов первого порядка. Спермиогенез (стадия формирования) - постмейотическая стадия морфологических изменений сперматид с образованием сперматозоидов (рис.4-2).Таким образом, в ходе сперматогенеза из одной сперматогонии образуется четыре полноценных сперматозоида.

Овогенез (образование яйцеклетки) проходит через три стадии: (1) размножения, (2) роста и (3) созревания (мейоз). Первичные половые клетки мигрируют в зачатки яичников и дифференцируются в овогонии, которые сразу вступают в стадию размножения. Завершив серию митотических делений, овогонии вступают в стадию роста. В этот период в цитоплазме накапливаются желточные включения. Вслед за стадией роста начинается стадия созревания (мейоз). Первое деление мейоза остается незавершённым: образующиеся овоциты первого порядка в профазе первого деления мейоза вступают в длительный период покоя, продолжающийся до наступления половой зрелости. С наступлением половой зрелости и установлением овариальноменструального цикла при овуляции (выхода яйцеклетки из фолликула) завершается первое деление мейоза и начинается второе деление, останавливающееся в метафазе. При этом образуеся крупный овоцит второго порядка и мелкая абортивная клетка - первое полярное (направительное, или редукционное) тельце. Сигнал для завершения второго мейотического деления - оплодотворение; овоцит второго порядка делится с образованием зрелой яйцеклетки и второго полярного тельца. Первое полярное тельце также подвергается второму делению мейоза. Зрелая яйцеклетка имеет 22 аутосомы и однуX-хромосому(рис.4-2).Таким образом, в ходе овогенеза из одной овогонии образуется одна полноценная яйцеклетка, под прозрачной оболочкой которой локализуются три полярных тельца.

Созревание мужских и женских половых клеток. Перед первым мейотическим делением генетический материал удваивается с образованием конъюгированных хромосом (2n4c). После первого деления мейоза в дочерних клетках уменьшаются количество хромосом и содержание ДНК; остаётся по 23 конъюгированных (удвоенных) хромосомы с диплоидным содержанием ДНК (1n2c). После второго деления мейоза дочерние клетки получают по 23 хромосомы с гаплоидным содержанием ДНК (1n1c) - 22 аутосомы и одну половую хромосому. n - число хромосом, c - количество ДНК

4. 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 (сингамии), акросомной реакции.

Сближение гамет

Oбусловлено 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 акросомной реакции).

Акросомная реакция

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

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).

Слияние гамет

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.

Мейоз – это осо­бый вид де­ле­ние кле­ток, при ко­то­ром число хро­мо­сом в до­чер­них клет­ках ста­но­вит­ся га­п­ло­ид­ным.

При мей­о­зе из одной ди­пло­ид­ной клет­ки об­ра­зу­ют­ся че­ты­ре га­п­ло­ид­ные. Мейоз про­ис­хо­дит при об­ра­зо­ва­нии по­ло­вых кле­ток – гамет (у жи­вот­ных) – или при об­ра­зо­ва­нии га­п­ло­ид­ных спор у рас­те­ний.

Похожая информация.