Оогенез, сперматогенез, оплодотворение

Содержание

1. Характеристика овогенеза и сперматогенеза
2. Схема овогенеза и сперматогенеза
3. Сравнение гаметогенеза

Размножение, или самовоспроизведение, является одной из важнейших характеристик природы и присуще живым организмам. Передача генетического материала от родителей к следующему поколению в процессе размножения обеспечивает непрерывность существования рода. Процесс размножения у человека начинается с момента проникновения мужской половой клетки в женскую половую клетку. Размножение, или самовоспроизведение, является одной из важнейших характеристик природы и присуще живым организмам. Передача генетического материала от родителей к следующему поколению в процессе размножения обеспечивает непрерывность существования рода. Процесс размножения у человека начинается с момента проникновения мужской половой клетки в женскую половую клетку.

Гаметогенез – это последовательный процесс, который обеспечивает размножение, рост и созревание половых клеток в мужском организме (сперматогенез) и женском (овогенез).

Гаметогенез протекает в половых железах — сперматогенез в семенниках у мужчин, а овогенез в яичниках у женщин. В результате гаметогенеза в организме женщины образуются женские половые клетки — яйцеклетки, а у мужчин — мужские половые клетки сперматозоиды. Именно процесс гаметогенез (сперматогенез, овогенез) дает возможность мужчине и женщине возможность воспроизведения потомства.

Спермограмма

Для того чтобы повлиять на размножение и сперматогенез, нужно провести анализ эякулята. Такое подробное изучение позволяет определить количество активных сперматозоидов, их качество, выявить патологические изменения на ранней стадии (если они имеются).

В норме эякулят представляет собой белую или сероватую жидкость, имеющую нейтральную кислотность. В одном миллилитре должно содержаться не менее 20 миллионов сперматозоидов, и более 25 процентов из них должны быть подвижные. Кроме того, доля нормальных, пригодных к оплодотворению клеток должна составлять минимум половину от общего числа. По стандартам Всемирной организации здравоохранения около пятидесяти процентов сперматозоидов должны быть живыми и не иметь нарушений в морфологическом строении. В семенной жидкости допускается незначительное присутствие лейкоцитов и круглых клеток. Эритроциты, макрофаги и амилоидные тельца не приветствуются.

Различают такие показатели спермограммы:

— нормограмма; — олигоспермия – маленький объем спермы; — полиспермия – много эякулята; — вискозипатия – чрезмерная вязкость; — олигозооспермия – мало сперматозоидов; — азооспермия – в жидкости нет сперматозоидов;- астенозооспермия — неподвижность морфологически неизмененных сперматозоидов.

Существуют и другие варианты, но это наиболее часто встречающиеся случаи.

Постэмбриональный период развития

Постэмбриональный период развития начинается в момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до его смерти. Постэмбриональное развитие включает в себя: рост организма; установление окончательных пропорций тела; переход систем органов на режим взрослого организма (в частности, половое созревание). Различают два основных типа постэмбрионального развития: 1) прямое, 2) с превращением.

При прямом развитии из тела матери или яйцевых оболочек выходит особь, отличающаяся от взрослого организма только меньшим размером (птицы, млекопитающие).

Развитие лягушки

Различают: неличиночный (яйцекладный) тип, при котором зародыш развивается внутри яйца (рыбы, птицы); внутриутробный тип, при котором зародыш развивается внутри организма матери и связан с ним через плаценту (плацентарные млекопитающие).

При развитии с превращением (метаморфозом) из яйца выходит личинка, устроенная проще взрослого животного (иногда сильно отличающаяся от него); как правило, она имеет специальные личиночные органы, часто ведет иной образ жизни, чем взрослое животное (насекомые, некоторые паукообразные, амфибии).

Например, у бесхвостых земноводных из яйцевых оболочек выходит личинка — головастик. Он имеет обтекаемую форму тела, хвостовой плавник, жаберные щели и жабры, органы боковой линии, двухкамерное сердце, один круг кровообращения. Со временем, под влиянием гормона щитовидной железы, головастик претерпевает метаморфоз. У него рассасывается хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются легкие и второй круг кровообращения, т.е. постепенно он приобретает признаки, характерные для земноводных.

Причины нарушения овуляции

Одной из основных причин бесплодия является нарушение овуляции. То есть, прекращение созревания ооцитов либо множественное созревание (более десяти сразу). Если клеточки не созревают, их невозможно оплодотворить. Если созревает повышенное количество фолликулов, оплодотворение тоже невозможно. Соответственно, беременность наступить не может.

Причины нарушения овуляции следующие:

• эндокринные нарушения (гормональный сбой);
• синдром истощения яичников;
• синдром резистентных яичников;
• поликистоз;
• ожирение;
• недостаточный вес;
• эндометриоз;
• хронические воспалительные очаги
• спящие яичники.

Любые процессы в организме регулируют гормоны. Из-за нарушения гормонального баланса функционирование репродуктивной системы невозможно. Гормональные нарушения нужно лечить у эндокринолога. Необходима детальная диагностика, сбор анамнеза.

С возрастом яичники прекращают свою активность, истощаются. Это связано с тем, что в организме женщины может созревать ограниченное количество готовых к оплодотворению яйцеклеток. При наступлении климакса функционирование половой сферы прекращается. Этот процесс неизбежен.

Однако у некоторых женщин синдром истощения яичников может появиться не по причине климакса, а из-за аутоиммунных болезней, генетической предрасположенности. Когда концентрация половых гормонов снижается, это влияет на репродуктивную функцию.

Синдром резистентных яичников появляется по причине аутоиммунных патологий или под воздействием радиации. В этом случае рецепторы яичников не реагируют на гормоны.

При поликистозе яйцеклетки не созревают в полной мере и не могут выйти из оболочки для оплодотворения. При резком изменении массы тела (похудение либо ожирение) функционирование репродуктивной системы нарушается.

Причина «спящих яичников» так и не выяснена до конца. До сих пор непонятно, почему не могу «проснуться» ооциты первого порядка, которые были сформированы во время внутриутробного периода.

Профилактические меры

При любом характере нарушения менструального цикла, появлении болей во время месячных, необходимо записываться на прием к гинекологу. Нерегулярный цикл может быть симптомом заболевания половой сферы женщины. К профилактике сбоев в овуляции и патологий в яичниках относится:

• отказ от курения и алкоголя;
• приоритет здорового образа жизни;
• умеренная физическая активность;
• витаминное питание;
• отсутствие стресса;
• полноценный сон и отдых;
• правильная контрацепция;
• контроль уровня гормонов.

Внимательное отношение к своему здоровью поможет предотвратить патологии в репродуктивной системе, снизить риск бесплодия. Полноценная половая жизнь способствует укреплению здоровья, если женщина состоит в отношениях с постоянным половым партнером.

Неразборчивые половые связи приводят к нежелательной беременности и абортам, что впоследствии заканчивается бесплодием и различными патологиями.

Стадии сперматогенеза

Назовите стадию сперматогенеза, которая сама важная в процессе формирования спермиев. Наверное, нет ответа на этот вопрос, так как на каждой стадии сперматогенеза формируется сперматозоид, который состоит из ядра или акросомы, центриоля или тела, хвоста или жгута.

Условно принято выделять 4 фазы сперматогенеза: размножение, рост, созревание и формирование.

Краткая схема сперматогенеза проиллюстрирована на рисунке.

1 стадия

Период размножения. Образуются первичные половые клетки – сперматогонии. На первом этапе происходит их активное деление, которое носит название мейоз. В результате мейоза образуется более 1 тыс. сперматогоний. В процессе деления у мужчины образуется два вида первичных половых клеток:

1. Типа А продолжают активное деление.
2. Типа В переходят на следующую стадию – роста.

Процессы, проходящие на первой стадии, начинают происходить с момента полового созревания и длятся до глубокой старости. Образование и деление сперматогоний происходит в наружном слое семенных канальцев. Продолжительность первой фазы сперматогенеза составляет 22 дня.

2 стадия

На данной стадии сперматогенеза происходит рост спермагониев, начинается подготовка ядра к делению, парные хромосомы сближаются, и увеличиваются их количество. В результате подобных процессов образуются сперматоциты первого порядка.

3 стадия

Наиболее продолжительной является стадия созревания. На этом периоде сперматоциты первого порядка проходят фазу деления, в результате которой образуются сперматоциты второго порядка, которые проходят вторую фазу мейоза и образуют сперматиды. Из одного сперматоцита первого порядка, прошедшего стадию созревания, образуется четыре сперматиды. Сперматиды содержат набор хромосом, присущих зрелой половой клетке, продолжают увеличиваться в размерах.

4 стадия

Стадия формирования, на которой происходит процесс объединения сперматид. Сперматиды скапливаются около отростка клетки, принимая округлую, а затем грушевидную форму, происходит процесс уменьшения ядра. Сперматиды уплотняются и перемещаются к узкому концу клетки. По окончании процесса формирования сперматозоиды выходят из стенок канальцев.

По окончании процесса формирования сперматозоиды выходят из стенок канальцев

Сравнение гаметогенеза

Подытоживая все, можно привести сравнительную характеристику овогенеза и сперматогенеза. В сущности, это и будут особенности сперматогенеза и овогенеза.

1. Мы выяснили, что гаметогенез включает стадии размножения, роста и созревания клеток. Сперматогенез включает также стадию формирования (ее нет при овогенезе), в этом заключаются отличия сперматогенеза от овогенеза. Сперматозоиды проходят дополнительную четвертую стадию для того, чтобы приобрести своеобразную форму и сформировать аппарат движения.

2. Второе отличие сперматогенеза от овогенеза: из сперматоцита I порядка получается четыре половых клетки, а из ооцита I порядка получается одна полноценная половая клетка.

3. Яйцеклетки образуются циклически, процесс повторяется через 21-35 дней (менструальный цикл). После гибели яйцеклетки, что сопровождается кровотечением, изменившийся гормональный фон дает толчок к созреванию другой яйцеклетки.
Сравнительная характеристика овогенеза и сперматогенеза показывает, что у женщин мейоз начинается в период внутриутробного развития.
Ооциты I порядка у новорожденной девочки останавливаются в фазе мейоз I, и завершается созревание ооцита к моменту полового созревания. У мальчиков процесс образования сперматозоидов идет непрерывно и сохраняется в течение всей половой зрелости мужчины.

4. Из характеристики овогенеза и сперматогенеза следует, что существуют значительные различия в количестве образованных половых клеток в женском и мужском организме. Взрослый мужчина производит 30 миллионов спермиев в день, а женщина — порядка 500 зрелых яйцеклеток за всю свою жизнь.

5. Различия сперматогенеза и овогенеза заключаются также в том, что стадия размножения при сперматогенезе идет постоянно, а при овогенезе заканчивается после рождения.

6. Стадия роста при сперматогенезе короче, чем при овогенезе.

7. Стадия созревания при овогенезе имеет особенности, которые заключаются в неравномерности делений при созревании, что приводит к выделению полярных телец, что отсутствует при сперматогенезе.

8. Различия сперматогенеза и овогенеза заключаются в том, что сперматогенез более подвержен влиянию внешней среды, нежели овогенез, что связано с различием в расположении половых органов — семенники находятся вне брюшной полости.

9. Из сравнительной характеристики овогенеза и сперматогенеза можно увидеть, что, поскольку образование яйцеклеток начинается еще до рождения девочки, а завершается для яйцеклетки только после ее оплодотворения, то неблагоприятные факторы внешней среды могут повлечь генетические аномалии у потомства.

Мейоз, его стадии, их характеристика. Биологическое значение этого процесса.

Мейоз – сложное, непрямое,
редукционное деление специализированных
клеток репродуктивных органов.

Различают:

1)интерфаза1

2)первое мейотическое деление

3)интефаза2

4)второе мейотическое деление

Стадии:

1)интерфаза1 – происходит
удвоение ДНК. Хромосома достраивается
до второй хроматиды.Затем 1е мейотическое
деление

2). Первое мейотическое
деление:

— Профаза-1 – сложная и
продолжительная фаза.: Выделяют 5 стадий

+ Лептотена – стадия стадия
тонких нитей. В эту стадию хромосомы
начинают спирализироваться, утолщаться,
укорачиваться, ядро набухает.

+ Зиготена – стадия слипающихся
нитей. Конъюгация гомологичных хромосом
и образование фигур под названием
биваленты.

+ Пахитена – стадия толстых
нитей. Происходит кроссинговер,
гомологичные хромосомы обмениваются
аллельными генами. Кроссинговер
происходит за счёт отталкивания хроматид
в каждой из гомологичных хромосом.

+ Диплотена – стадия двойных
нитей. Отталкиваются гомологичные
хромосомы. Хромосомы становятся толстыми.
Происходит их спирализация. Исчезают
ядрышки.

+ Диакинез – стадия
обособленных двойных нитей.

— Метафаза-1 – по экватору
располагаются биваленты.

— Анафаза-1 – к полюсам
расходятся гомологичные хромосомы.

— Телофаза-1 – из гаплоидного
набора хромосом на полюсах формируются
ядра, и происходит цитокинез.

В конце 1-мейотического
деления клетки имеют (n2c).
В интерфазу не происходит синтеза ДНК.
Вступают клетки с гаплоидным набором
хромосом.

3)интерфаза2 – короткая,
редупликация ДНК не происходит.

4). Второе мейотическое
деление:

— Профаза-2 – растворяется
ядерная оболочка. Хромосомы спирализуются,
утолщаются, укорачиваются, погружаются
в гиалоплазму. Формируется веретено
деления.

— Метафаза-2 – хромосомы
выстраиваются по экватору клетки.

— Анафаза-2 – возникают силы
отталкивания между хроматидами. Рвётся
связь по центромере. Сокращаются нити
веретена деления и хроматиды растягиваются
к полюсам.

— Телофаза-2 – хромосомы
деспирализуются, становятся тоньше,
длиннее, переплетаются в клубочек. За
счёт репликации ДНК достраиваются до
полной хромосомы. Появляются ядрышки,
ядерная оболочка, происходит цитокинез.

В конце 2-мейотического
деления образуется 4 клетки.

Биологическоезначение:
—
Благодаря мейозу сохраняется постоянное
число хромосом у особей одного вида.

— При мейозе образуются
гаметы с различной комбинацией
негомологичных хромосом.

— В результате кроссинговера
происходит рекомбинация наследственного
материала.

Сперматогенез начинается в головном мозге

Мы только что кратко описали весь процесс образования сперматозоидов, который происходит в яичках. Но на самом деле, правы и те, кто скажет вам, что сперматогенез начинается в головном мозге.
В самом начале сперматогенеза, зародышевые клетки начинают деление из-за действия на них гормона тестостерона. Тестостерон синтезируется прямо в яичках между трубочками семенных канальцев.
В головном мозгу гипоталамус постоянно отслеживает уровень тестостерона в организме и если он снижается, гипоталамус отправляет сигнал в гипофиз, заставляя его синтезировать  лютеинизирующий гормон (ЛГ) и фолликулостимулирующий гормон (ФСГ).

Лютеинизирующий гормон из  гипофиза перемещаются в яички и заставляет специальные клетки Лейдига синтезировать тестостерон. А фолликулостимулирующий гормон распределяет тестостерон по семенному канальцу, где под его воздействием и начинается деление круглых  зародышевых клеток и превращение их в сперматозоиды. Тестостерон из семенного канальца поглощают клетки Сертоли, чтобы потом «кормить» спермии до созревания.

Зачем сперматозоид стремится оплодотворить яйцеклетку?
Чтобы передать свою часть ДНК. В головке сперматозоида хорошо упакована одна молекула ДНК, в которой хранится не просто точный дубликат ваших генов, а какая-то уникальная их комбинация.

Что влияет на процесс образования спермы и может его нарушить?
Из факторов, влияющих на сперматогенез, наибольшее воздействие оказывают температура, гормональный баланс, иммунная система, интоксикации, питание и образ жизни.

О влиянии каждого этого фактора мы подготовим отдельный материал.

Строение яйцеклеток

Форма яйцеклеток обычно округлая. Размеры яйцеклеток колеблются в широких пределах — от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека — около 120 мкм). К особенностям строения яйцеклеток относятся: наличие оболочек, располагающихся поверх плазматической мембраны и наличие в цитоплазме более или менее большого количества запасных питательных веществ.

Яйцеклетка млекопитающих: 1 — пронук­леус на стадии мета­фазы 2; 2 — блес­тящая оболочка; 3 — лучис­тая оболочка; 4 — первое поляр­ное тельце.

У большинства животных яйцеклетки имеют дополнительные оболочки, располагающиеся поверх цитоплазматической мембраны. В зависимости от происхождения различают: первичные, вторичные и третичные оболочки. Первичные оболочки формируются из веществ, выделяемых овоцитом. Образуется слой, контактирующий с цитоплазматической мембраной яйцеклетки. Он выполняет защитную функцию, обеспечивает видовую специфичность проникновения сперматозоида, т.е. не позволяет сперматозоидам других видов проникать в яйцеклетку. У млекопитающих эта оболочка называется блестящей. Вторичные оболочки образуются выделениями фолликулярных клеток яичника, имеются далеко не у всех яйцеклеток. Вторичная оболочка яиц насекомых содержит канал — микропиле, через который сперматозоид проникает в яйцеклетку. Третичные оболочки образуются за счет деятельности специальных желез яйцеводов. Например, из секретов особых желез формируются белковая, подскорлуповая пергаментная, скорлуповая и надскорлуповая оболочки у птиц и рептилий.

Вторичные и третичные оболочки образуются у яйцеклеток животных, зародыши которых развиваются во внешней среде. Поскольку у млекопитающих наблюдается внутриутробное развитие, их яйцеклетки имеют только первичную оболочку, поверх которой располагается лучистый венец — слой фолликулярных клеток, доставляющих к яйцеклетке питательные вещества.

В яйцеклетках происходит накопление запаса питательных веществ, которые называют желтком. Он содержит жиры, углеводы, РНК, минеральные вещества, белки, причем основную его массу составляют липопротеиды и гликопротеиды. Желток содержится в цитоплазме в виде желточных гранул. Количество питательных веществ, накапливаемых в яйцеклетке, зависит от условий, в которых происходит развитие зародыша. Если развитие яйцеклетки происходит вне организма матери и приводит к формированию крупных животных, то желток может составлять более 95% объема яйцеклетки. Яйцеклетки млекопитающих, развивающиеся внутри тела матери, содержат малое количество желтка — менее 5%, так как питательные вещества, необходимые для развития, эмбрионы получают от матери.

Типы яйцеклеток хордовых животных: 1 — алецитальная; 2 — изоле­цитальная; 3 — умеренно телолеци­тальная; 4 — резко тело­лецитальная.

В зависимости от количества содержащегося желтка различают следующие типы яйцеклеток: алецитальные (не содержат желтка или имеют незначительное количество желточных включений — млекопитающие, плоские черви); изолецитальные (с равномерно распределенным желтком — ланцетник, морской еж); умеренно телолецитальные (с неравномерно распределенным желтком — рыбы, земноводные); резко телолецитальные (желток занимает большую часть, и лишь небольшой участок цитоплазмы на анимальном полюсе свободен от него — птицы).

В связи с накоплением питательных веществ, у яйцеклеток появляется полярность. Противоположные полюсы называются вегетативным и анимальным. Поляризация проявляется в том, что происходит изменение местоположения ядра в клетке (оно смещается в сторону анимального полюса), а также в особенностях распределения цитоплазматических включений (во многих яйцах количество желтка возрастает от анимального к вегетативному полюсу).

Яйцеклетка человека была открыта в 1827 году К.М. Бэром.

Анатомо-физиологические особенности

Современные средства для самообороны — это внушительный список предметов, разных по принципам действия. Наибольшей популярностью пользуются те, на которые не нужна лицензия или разрешение на покупку и использование. В интернет магазине Tesakov.com, Вы можете купить средства самозащиты без лицензии.

Яичко покрыто плотной белочной оболочкой, которая создает отходящие внутрь перегородки, формируя дольки. Внутри каждой дольки расположены от 1 до 4 семенных канальца — извитых трубочек со сперматогенным эпителием внутри. Именно там и происходит сперматогенез.

На базальной мембране — «основе» извитого канальца — сперматогенный эпителий располагается в несколько слоев, каждый из которых, по сути, отдельное «поколение» (генерация) сперматозоидов. Между ними находятся поддерживающие клетки — клетки Сертоли. Это «система жизнеобеспечения» формирующихся половых клеток. Клетки Сертоли снабжают будущие сперматозоиды питательными веществами и кислородом все время, пока происходит деление, рост и созревание сперматозоидов. Кроме того, они опосредованно регулируют сперматогенез, вырабатывая белок, переносящий тестостерон.

Отличие овогенеза от сперматогенеза

Прежде чем приступить к рассмотрению отличий таких биологических процессов как овогенез и сперматогенез — стоит определить для себя их сходство. В самом начале они необходимы для последующего образования, а также полноценного роста и развития половых клеток, женских и мужских, необходимых для зачатия новой жизни и передачи ей набора генетического материала, хромосом. Как видим, в этом случае могут несколько отличаться, но цель одна.

Еще одной схожей чертой генетики и биологи называют одинаковые в своем течении стадии — это форсирование, размножение и рост, созревание. Далее рассмотрим, в чем же состоят биологические и физиологические отличия.

• В самом начале они отличаются сроками своего старта. Так формирование сперматогенеза запускается у мальчиков в возрасте 10–12 лет, а в противовес ему — овогенез, стартует у девочек еще на стадии внутриутробного развития, задолго до ее появления на свет, а завершается на стадии их оплодотворения. При этом как отмечают специалисты — многие предшественницы яйцеклеток не доходят до этой финишной стадии.
• Так в период течения гаметогенеза — жизнь клеток будет разниться по своей продолжительности. В частности, гаметы мужчин созревают на протяжении 75 суток — это время от формирования зародышевого эпителия и завершая стадией формированием спермиев. В отношении продолжительности жизни — это срок в 100–110 суток, при этом итогом выхода женской яйцеклетки есть ожидание в яичнике на протяжении 15, 20 и даже 40 лет.
• Существенно разнятся и количественные показатели — если говорить о мужчинах с нормальным уровнем сексуальной активности, то на протяжении его жизни в организме последнего может вырабатываться до сотен миллиардов сперматозоидов. Если говорить о женщинах — до момента наступления климакса не более 400–450 яйцеклеток в яичниках проходят стадии созревания и подготовки к оплодотворению.

Смотрите видео лекцию с подробным описанием процесса:

Стадии сперматогенеза

В процессе сперматогенеза выделяют четыре фазы:

1. Деление.
2. Рост.
3. Созревание.
4. Формирование.

Стадия деления

В самом крайнем ряду, у базальной мембраны, располагаются сперматогонии — мелкие округлые клетки. По сути, это стволовые клетки для будущих гамет. Часть их активно делится, «сдвигая» дочерние клетки к центру извитого канальца. На этом этапе будущие половые клетки содержат полный набор хромосом — 23 пары. Некоторые (те, что остаются у базальной мембраны) продолжают активно делиться, остальные начинают дифференцировку (формирование), превращаясь в сперматоциты первого порядка, все еще имеющие 46 хромосом.

Стадия роста

Сперматоциты первого порядка крупнее своих «прародителей», и в них идет активный обмен веществ, необходимый для подготовки к делению. Синтезируются белки, ферменты, удваивается ДНК.

Стадия созревания

На этой стадии сперматоциты первого порядка делятся дважды. После первого деления образуются сперматоциты второго порядка, имеющие 23 пары хромосом, которые сразу же делятся снова, и на этот раз каждой дочерней клетке — сперматиде — достается только одна хромосома из пары. Такое двойное деление, после которого клетка сохраняет только половинный набор хромосом, называется мейоз. В итоге из одного сперматоцита первого порядка получается 4 сперматиды. Половина из них содержит Х-хромосому, формирующую плод женского пола, половина — У-хромосому, необходимую для мужского генотипа.

Формирующиеся половые клетки по-прежнему крепко связаны с клетками Сертоли, обеспечивающими их питанием. Более того, они продолжают быть связанными и между собой мостиками из цитоплазмы. Это позволяет полноценно созреть и сформироваться клеткам, содержащим всего 23 хромосомы — количество, недостаточное для нормального существования клетки.

Стадия формирования

Формирование сперматозоидов из сперматид происходит в центральных рядах сперматогенного эпителия. Клетки отращивают жгутики, которые «свешиваются» в просвет канальцев. В жгутики смещается большая часть митохондрий — «энергетических станций» клетки. Именно они будут обеспечивать энергией движения «хвостика», обеспечивающие, собственно, возможность поступательного перемещения сперматозоидов, без которого сперма теряет фертильность.

А вот аппарат, обеспечивающий концентрацию ферментов — комплекс Гольджи — наоборот, перемещается к переднему концу головки, уплотняется и создает акросому. В ней содержатся ферменты, которые «растворяют» участок оболочки яйцеклетки, чтобы произошло оплодотворение. Сперматозоиды без акросомы не фертильны.

Только после созревания сперматозоидов разрывается цитоплазматический мостик, соединявший клетки, и полноценная гамета становится полностью автономной.

Зрелые сперматозоиды продвигаются в семявыносящие пути, соединяется с секретом предстательной железы, который обеспечивает подвижность и жизнеспособность сперматозоидов, и покидают организм во время эякуляции.

Смотрите по теме: Сколько живут сперматозоиды в разных средах

Сперматогенез

Сперматогенез – это процесс превращения диплоидных первичных мужских половых клеток в гаплоидные – сперматозоиды (от греч. sperma – семя и zoon – живое существо), или спермии.

Сперматогенез включает несколько этапов. Вначале происходит митотическое размножение сперматогониев (первый этап), рост сперматоцитов 1-го порядка в процессе длительной профазы I (второй этап). На третьем этапе по завершении мейоза I образуются сперматоциты 2-го порядка, а мейоза II – сперматиды. Во время четвертого (заключительного) этапа сперматогенеза происходит формирование сперматозоидов (спермиогенез).

Таким образом, из каждого сперматоцита 1-го порядка образуются четыре одинаковые по размерам гаплоидные клетки – сперматиды, которые уже не делятся, но претерпевают этап дифференцировки. В процессе дифференцировки каждая сперматида преобразуется в сперматозоид, или спермий.

Процесс формирования сперматозоидов: 1 – ядро; 2 – центриоль; 3 – развивающаяся акросома; 4 – головка; 5 – шейка; 6 – хвостик

Спермиогенез

Во время превращения сперматиды в сперматозоид клетка из округлой становится вытянутой, происходит новообразование одних структур (акросомы, жгутика и т. д.), исчезновение других (рибосом, эндоплазматической сети и т. д.) и перемещение многих органелл внутри клетки. Обычно в зрелом сперматозоиде выделяют три отдела – головку, шейку и хвостик.

Строение сперматозоида млекопитающих: 1 – головка; 2 – шейка; 3 – центриоль; 4 – акросома; 5 – хвостик; 6 – митохондрия; 7 – ядро

В процессе спермиогенеза аппарат Гольджи перемещается к одному из полюсов ядра, образуя акросому, играющую важную роль в оплодотворении. Акросома – это секреторный пузырек, содержащий гидролитические ферменты, позволяющие сперматозоиду проникнуть через оболочку яйцеклетки.

ДНК в ядре будущего сперматозоида неактивна и очень плотно упакована, так как почти вся цитоплазма сперматиды отторгается. Поэтому головка зрелого сперматозоида практически ее лишена. В ней находятся только вытянутое ядро с конденсированным хроматином и акросома. Центриоли перемещаются к противоположному акросоме полюсу ядра, и вскоре от материнской центриоли отрастает длинный жгутик. Сперматозоиды содержат большое количество митохондрий, сосредоточенных таким образом, чтобы обеспечить эффективное снабжение жгутика энергией. Обычно они концентрируются у основания жгутика (в шейке сперматозоида).

Сперматозоид выполняет две основные функции – вносит в яйцеклетку гаплоидный набор хромосом и «запускает» программу развития яйцеклетки.

У млекопитающих весь сперматогенез совершается в стенках длинных извитых трубочек (семенных канальцев), которые находятся в семенниках. Сперматогонии локализованы в самых глубинных слоях стенки канальца, клетки более поздних стадий развития – ближе к просвету канальца. Сформировавшиеся сперматозоиды выходят в каналец, собираются в придатках семенников, где накапливаются и заканчивают созревание. У человека весь процесс образования четырех сперматозоидов из одного сперматогония занимает два-три месяца, причем мейоз – примерно сутки. Сперматозоиды обладают разнообразной формой, характерной для различных видов.

Различные формы сперматозоидов животных: 1 – барана; 2 – круглого червя; 3 – жука; 4 – рака

Всем млекопитающим свойственны хвостатые сперматозоиды. Бесхвостые спермии встречаются у круглых червей, ракообразных и других беспозвоночных, а также у покрытосеменных (цветковых) растений.

Особенности сперматогенеза у цветковых растений

Мужским половым органом цветкового растения является пыльник, расположенный в тычинке цветка. В гнездах молодого пыльника имеются особые диплоидные клетки – микроспороциты, или материнские клетки микроспор (спорогенные клетки). Они соответствуют сперматогониям животных. Каждый микроспороцит претерпевает мейоз и образует четыре гаплоидные микроспоры.

Микроспоры митотически делятся и образуют пыльцевые зерна, которые являются мужским гаметофитом. Сначала пыльцевое зерно включает две клетки – маленькую генеративную и большую вегетативную (впоследствии вырастающую в пыльцевую трубку). Затем генеративная клетка митотически делится еще раз и образует два спермия. В дальнейшем при оплодотворении спермии одного пыльцевого зерна будут сливаться с разными клетками женского организма – один с гаметой (с образованием зиготы), а другой – с диплоидной центральной клеткой зародышевого мешка (с образованием триплоидного эндосперма).

Строение пыльцевого зерна цветкового растения: 1 – генеративная клетка; 2 – вегетативная клетка; 3 – ядро вегетативной клетки