Функції та будова сперматозоїду

Функції та будова сперматозоїду

Всі знають, що сперматозоїд є чоловічою статевою кліткою. Фахівці називають її гаметою. Чоловічі статеві клітини утворюються в канальцях яєчок. Природно, що без них просто неможливий процес запліднення жіночої яйцеклітини. Яке будування сперматозоїду і його функції?

Відкриття сперматозоїду

Сперматозоїд був відкритий голландським натуралістом А. Левенгуком в 1677 р. Завдяки першим мікроскопам, які він сконструював, вчений зміг роздивитися і замалювати чоловічу статеву клітку. Причому першим він описав людський сперматозоїд. Потім Левенгук приступив до вивчення чоловічих гамет різних тварин. Саме цей натураліст вперше припустив, що вони беруть участь у процесі зачаття.


У різних тварин чоловічі статеві клітини влаштовані по-різному, хоча схема будови сперматозоїду у них дуже схожа:

  • голівка;
  • середня частина;
  • хвіст.

У деяких тварин кількість джгутиків хвоста може бути різною. Форма головки сперматозоїдів різних видів живих істот також розрізняється.

Особливості будови сперматозоїду

Будова сперматозоїду, фото якої є в огляді, має свої характерні особливості. Морфологія чоловічих гамет кардинально відрізняється від інших клітин організму живих істот. При цьому всі основні органели присутні в їх будові. Будова сперматозоїду наступна:

  • Головка еліпсоїдної форми, практично повністю заповнена ядром. У ньому міститься спадковий матеріал, що передається від батька потомству. Він представлений у вигляді хроматину, який є комплексом ДНК, РНК, білків. Ядро містить 23 чоловічі хромосоми. Це половинний набір спадкового матеріалу. Під час запліднення він об 'єднується з 23 хромосомами жіночої яйцеклітини. Сперматозоїд несе одну статеву хромосому, що позначається X або Y. Якщо яйцеклітина запліднюється чоловічою гаметою, що несе Y-хромосому, то в майбутньому народжується хлопчик, а якщо X - то дівчинка. Іншими словами: стать майбутньої дитини залежить від сперматозоїду.
  • На вершині (передньому кінці) головки розташована акросома, що представляє собою видозмінений комплекс Гольджі. У ній відбувається вироблення ферменту гіалуронідази, здатного розщеплювати оболонку яйцеклітини, що складається з мукополісахаридів. Завдяки такій властивості акросоми сперматозоїд може проникати в жіночу гамету. На кордоні головки і його шийки знаходиться центріоль - органоїд, який бере участь у поділі клітин. Вона формує цитоскелет джгутоподібного хвотика. У головці знаходиться і центросома, що представляє собою центр організації мікротрубочок. Вона забезпечує рух джгутоподібного хвоста сперматозоїду, бере участь у зближенні ядер зіготи та її першому клітинному поділі.
  • Шийка, що розділяє головку і середню частину. У цьому невеликому звуженні розташовується спіралевидна мітохондрія, необхідна для вироблення енергії. Вона служить для активного руху сперматозоїду. Основна частина енергії представлена у вигляді фруктози.
  • Проміжний (середній) відділ, який часто називають тілом. Воно складається з осьової нитки. У середній частині є мітохондріон, який містить 28 мітохондрій. Він має спіралевидну форму. Мітохондріон синтезує АТФ, забезпечуючи цим рух гамети.
  • Хвіст у вигляді джгутика. На його поперечному розрізі можна побачити 9 пар мікроспопічних трубочок. Ще дві пари розташовані в самому центрі джгутика. Хвіст сперматозоїда - це важливий органоїд активного руху.

Розміри сперматозоїду

Розміри чоловічої гамети мізерно малі. Сперматозоїди набагато менші за зиготу (без урахування хвоста). Вони мають найменші розміри порівняно з іншими клітинами людини. Довжина сперматозоїду чоловіка становить близько 50-70 мкм, ширина - 3,5 мкм. Середня ділянка досягає в довжину 4,5 мкм, а хвіст - 45 мкм. Примітно, що у деяких живих істот розмір гамет набагато більший. Так, наприклад, сперматозоїд тритону має довжину близько 500 мкм, а чоловічі статеві клітини миші в 1,5 рази більше людських. Малі розміри гамет обумовлені необхідністю долати досить великі відстані до яйцеклітини.

Особливості чоловічих сперматозоїдів

Будова і функції сперматозоїда тісно взаємопов 'язані. Чоловіча гамета володіє властивостями, обумовленими її призначенням і особливостями:

  • Здатністю рухатися за рахунок джгутоподібного хвостика, завдяки чому забезпечується можливість зустрічі сперматозоїда і яйцеклітини.
  • Несе негативний електричний заряд, що не дає чоловічим гаметам склеюватися в спермі.
  • В еякуляті (насіннєвій рідині, спермі) здорового чоловіка міститься приблизно 200 мільйонів сперматозоїдів. У різних видів живих істот кількість чоловічих гамет може кардинально відрізнятися. Наприклад, в еякуляті коня налічується приблизно 100 мільярдів сперматозоїдів.
  • Завдяки хвостику-джгутику чоловіча гамета в насіннєвій рідині розвиває швидкість до 5 см/год.

Властивості чоловічих гамет

Фахівці змогли з 'ясувати, що цитоплазма головки сперматозоїда має рідкокристалічний стан. Завдяки цьому досягається стійкість чоловічої статевої клітини до несприятливих умов зовнішнього середовища. Сперматозоїди здатні протистояти агресивному для них кислому середовищу вологолища жінки. Будова сперматозоїда робить його більш стійким до іонізуючої радіації. У деяких тварин у чоловічій статевій клітині є акросомний апарат, здатний викидати довгу нитку, призначену для захоплення яйцеклітини.


Термін життя сперматозоїда

Після утворення в канальцях яєчка сперматозоїди протягом місяця зберігаються в придатках. В еякуляті вони залишаються живими близько 24 годин. Сперматозоїд у вологині живе близько 2-2,5 годин. Якщо він зміг проникнути в шийку матки або фаллопієві труби, то термін його життя збільшується до 2-3 діб.

Будова яйцеклітини

Жіноча статева гамета являє собою велику шароподібну, нерухому клітку, що володіє запасом різних поживних речовин, необхідних для біосинтезу білка і вироблення специфічних регуляторних речовин. Її жовток забезпечує зародку харчування протягом ембріонального періоду. Її діаметр сягає 150-170 мкм.

Яйцеклітина зовні захищена оболонкою, покритою променистим вінцем. Вона оточена клітинами фолікулярного епітелію, що розмножуються в міру її дозрівання. Вони виділяють специфічну рідину. Вона накопичується в порожнині первинних фолікулів. Клітини цього епітелію беруть участь у забезпеченні яйцеклітини поживними речовинами. Оболонка жіночої гамети не тільки живить гамету, а й захищає її від проникнення більше одного сперматозоїду. Оскільки яйцеклітина не має апарату, призначеного для активного руху, для неї характерна плазматична сегрегація.

Важливість процесу руху

Рухливість чоловічої статевої клітини є основною її якісною характеристикою. Вона забезпечується хвостом гамети за рахунок здійснення однотипних рухів. Особливості будови яйцеклітини і сперматозоїда роблять процес запліднення найбільш імовірним. Оболонка чоловічої гамети має спеціальні рецептори, які здатні розпізнавати хімічні речовини, що виділяються яйцеклітиною. Завдяки цій здатності сперматозоїди здатні до цілеспрямованого, а не хаотичного руху. Після еякуляції практично всі здорові статеві клітини представника чоловічої статі прямують до жіночої гамети. Такий рух називають позитивним хемотаксисом.

Висока рухливість сперматозоїдів відіграє важливішу роль, ніж їхня кількість в еякуляті. Про це часто говорять фахівці, які працюють з чоловічими і жіночими статевими клітинами. Так, якщо в насіннєвій рідині рухливими є близько сорока відсотків сперматозоїдів, то це вже вважається патологією. У цьому випадку ймовірність запліднення яйцеклітини сильно зменшується.

Якщо сперма складається з повністю нерухомих сперматозоїдів, то це часто свідчить про таку патологію, як акіноспермія. У цьому випадку статеві клітини живі, але вони нерухомі, а тому не здатні зробити запліднення яйцеклітини. Найчастіше це порушення викликається різними патологіями статевих залоз.

Процес запліднення

У кожній чоловічій гаметі є Y- або X хромосома, що визначають при заплідненні яйцеклітини підлогу дитини. Найчастіше в цьому процесі беруть участь одна чоловіча гамета і одна жіноча. У деяких випадках клітку запліднюють 2-3 і більше сперматозоїдів, що призводить до народження однояйцевих близнюків.


Будова яйцеклітини і сперматозоїда такі, що при заплідненні тільки головка чоловічої гамети здатна проникати в жіночу статеву клітку. При цьому всі інші її частини залишаються зовні. У процесі запліднення (злиття яйцеклітини і сперматозоїда) утворюється зигота, яка являє собою диплоїдну клітку, що містить повний подвійний набір хромосом.