Половое размножение встречается у представителей всех типов растительного и животного мира. Оно связано с образованием особых половых клеток: женских — яйцеклеток и мужских — сперматозоидов.

Для половых клеток (гамет) характерно одинарное (гаплоидное) число хромосом (см. Мейоз). Кроме того, они отличаются соотношением объемов цитоплазмы и ядра (по сравнению с соматическими клетками).

Строение мужской половой клетки (сперматозоид)

Строение сперматозоида

Мужские половые клетки — сперматозоиды — обычно очень мелкие и подвижные. Типичные сперматозоиды состоят из головки, шейки и хвоста.


Головка почти целиком состоит из ядра, покрытого тонким слоем цитоплазмы. Самый передний ее участок заострен, покрыт колпачком.

Шейка сужена, в ней находятся центриоль (составная часть клеточного центра) и митохондрии.

Хвост сперматозоидов состоит из тончайших волокон, покрытых цитоплазматическим цилиндром: он является органоидом движения.

Общая длина сперматозоида, включая головку, шейку и хвост, у млекопитающих и человека составляет 50-60мкм. Характерно, что сперматозоиды образуются обычно в огромных количествах (у млекопитающих их в течение жизни созревает сотни миллионов).

Строение женской половой клетки (яйцеклетка)

Строение яйцеклетки
Строение яйцеклетки

Женские половые клетки (яйцеклетки) неподвижны и, как правило, крупнее сперматозоидов. Обычно они имеют шаровидную форму и разнообразное строение оболочек. У млекопитающих размеры яйцеклеток сравнительно небольшие и составляют 100-200мкм в диаметре. У других позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц) яйцеклетки крупные. В цитоплазме они содержат огромное количество питательных веществ.


У птиц, например, яйцеклеткой является та часть яйца, которая обычно называется желтком. Диаметр яйцеклетки курицы составляет 3-3,5см, а у таких крупных птиц, как страусы, — 10-11см. Эти яйцеклетки покрыты несколькими оболочками сложного строения (слой белка, подскорлуповая и скорлуповая оболочки и др.), которые обеспечивают нормальное развитие зародыша.

Количество образующихся яйцеклеток обычно значительно меньше, чем количество сперматозоидов. Например, у женщины в течение жизни созреет около 400 яйцеклеток.

Строение мужских и женских половых клеток растений описано здесь.

Развитие яйцеклеток и сперматозоидов

Созревание и развитие половых клеток называется гаметогенезом. У животных и человека он происходит в половых железах: яйцеклетки развиваются в яичниках, а сперматозоиды — в яичках.

Стадии развития

Процессы развития мужских половых клеток (сперматогенез) и женских половых клеток (овогенез) имеют ряд сходных черт. И в яичнике, и в яичках различают три разных стадии:

  • Стадии размножения;
  • стадии роста;
  • стадии созревания половых клеток.
Стадии развития половых клеток
Стадии развития половых клеток

На первой стадии сперматогонии и овогонии (клетки — предшественники сперматозоидов и яйцеклеток) размножаются митотическим путем и число их увеличивается.

iv>

У мужчин митотическое деление сперматогоний начинается в период полового созревания и продолжается десятки лет. У женщин деление овогоний происходит только в эмбриональный период их жизни и заканчивается еще до рождения. У животных деление этих клеток зависит от сроков и периодов размножения.

Во второй стадии сперматогонии и овогонии перестают размножаться, начинают расти и увеличиваться в размерах, превращаясь в первичные сперматоциты и овоциты. Особенно значительно возрастают размеры у овоцитов. Например, у лягушек линейные размеры овоцита больше в 2 тыс. раз, чем у овогонии. Это связано с тем, что в них накапливаются питательные вещества, необходимые для развития зародыша.

Наиболее важные изменения происходят с будущими половыми клетками на третьей стадии созревания. Здесь проявляются и существенные отличия между спермато- и овогенезом. В этой зоне первичные овоциты дважды делятся путем мейоза. При первом мейотическом делении образуется крупный вторичный овоцит и мелкая клетка— первичный полоцит (первое полярное, или направительное, тельце).

При втором мейотическом делении вторичный овоцит делится на крупную незрелую яйцеклетку и мелкий вторичный полоцит (второе полярное тельце). Первичный полоцит тоже может разделиться еще на два полоцита.


Таким образом, в результате двух мейотических делений из одного первичного овоцита получается 4 клетки с гаплоидным набором хромосом — незрелая половая клетка (которая превращается в зрелую яйцеклетку) и три полоцита, которые в дальнейшем погибают.

При сперматогенезе первичный сперматоцит в зоне созревания тоже дважды делится путем мейоза. Но при этом возникают 4 одинаковых гаплоидных сперматиды. В дальнейшем они путем сложных преобразований (изменения формы, развития хвоста) превращаются в зрелые сперматозоиды.

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
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.

Источник: animals-world.ru

Мужские половые клетки

Сперматозоиды, мужские половые клетки, отличаются высокой мобильностью и микроскопическими размерами.


структура определяется головкой, несущей информацию о мужчине, шейкой и хвостом, который отвечает за передвижение. Самая, пожалуй, важная часть сперматозоида, головка, заполнена конденсированным хроматином. В среднем размер сперматозоидов, постоянно образующихся в яичках, равен 50 – 70 мкм, а средний вес одного яичка взрослого человека составляет от 20 до 30 г. Интересно, что при длине в 60 мкм на долю головки отводится всего 5 мкм.

Яички располагаются в мошонке, представляющей собой кожно-мышечное образование и состоящее из большого количества семенных канальцев. Среди этих канальцев располагаются межуточные клетки, отвечающие за синтез половых гормонов. Сперматозоиды образуются в семенных канальцах и далее проходят путь по крупному каналу, через придаток яичка, семявыводящий проток, после чего выводятся через брюшную полость в мочеиспускательный канал. В итоге завершением этого пути является половой член, представляющий собой наружный мужской половой орган.

Эрекцией называется процесс наполнения кровью губчатой ткани, расположенной внутри мужского полового органа. Во время извержения спермы, называемого эякуляцией, сперматозоиды оказываются в женских половых путях. Оплодотворение может произойти в случае, если в этот момент там находится зрелая яйцеклетка. Во время каждого семяизвержения в норме выделяется до 300млн сперматозоидов, что составляет приблизительно 1-6мл спермы, при этом скорость передвижения сперматозоидов приравнивается 3,5 мм в минуту.

Питание и активизацию функции движения сперматозоидам обеспечивает секрет парных половых желез. В среднем активность сперматозоидов сохраняется около 48 часов в шейке матки и около 2,5 часов внутри влагалища.

Женские половые клетки 


Женские половые клетки начинают активно развиваться в возрасте около 12 лет, однако для каждой женщины эта цифра индивидуальна. В большинстве случаев ежемесячно созревает одна половая клетка, называемая яйцеклеткой, однако, известны и исключения из этого правила. Надо сказать, что яйцеклетка лишена возможности самостоятельно передвигаться. Она несет в себе довольно большой запас информации, включая цвет волос, глаз, рост и т.д.

Размером яйцеклетка обычно от 100 до 200 мкм и состоит из округлого ядра и цитоплазмы. Процесс созревания начинается в яичниках каждые 24 – 28 дней, что составляет месячный цикл женщины. Овоцит 1-го порядка, окруженный мембраной и венцом из фолликулярных клеток, количеством до 4 тысяч, во время овуляции покидает яичник и попадает в маточную трубу. Передвигаясь по ней, он окончательно созревает, образуя уже полноценную яйцеклетку, так называемый овоцит 2-го порядка. В общей сложности ядро яйцеклетки несет в себе 23 хромосомы, одна из которых и представляет собой половую Х-хромосому.

В случае, если яйцеклетка не оплодотворяется в течение 12-24 часов после наступления овуляции, она погибает.

Источник: LuxMama.ru

Мужские половые клетки называются сперматозоидами. Они образуются в извитых канальцах яичек из клеток, именуемых сперматогониями. Функция сперматозоида состоит в оплодотворении женской половой клетки (яйцеклетки)


Строение сперматозоида

Длина сперматозоида составляет около 0,05- 0,07 мм, и увидеть его можно только в микроскоп. Сперматозоид состоит из головки, тела и хвоста (жгутика). Благодаря наличию жгутика сперматозоиды способны самостоятельно передвигаться. Во время движения они обычно вращаются вокруг своей оси. В головке сперматозоида находятся хромосомы, которые содержат генетическую информацию, и акросомы — химический накопитель мужской половой клетки (ферменты, помогающие проникнуть в яйцеклетку). В теле сперматозоида находится энергетическая составляющая, которая обеспечивает сокращения жгутика.

В сперме, извергнутой во время полового акта, содержится примерно от 300 000 000 до 500 000 000 сперматозоидов. Однако достаточно всего 1 сперматозоида, чтобы произошло оплодотворение — процесс передачи генетического материала от отцовского организма в яйцеклетку.

Ответственным за пол зародыша всегда бывает оплодотворяющий сперматозоид. Все сперматозоиды имеют набор из 23 хромосом, которые находятся в головке. Каждый сперматозоид несет в себе У или Х-хромосому, которые при оплодотворении яйцеклетки определяют пол будущего ребенка. Если яйцеклетку оплодотворяет сперматозоид, который несет в себе У-хромосому, то пол будущего ребенка будет мужским, а при наличии у сперматозоида Х-хромосомы — женским. Поскольку яйцеклетки содержат только Х-хромосомы, пол будущего ребенка зависит исключительно от мужчины.


Понятие «сперматозоид» необходимо отличать от понятия «сперма». Сперма (семенная жидкость), вырабатываемая мужскими половыми железами, состоит из сперматозоидов, жидкости семенных пузырьков, секрета предстательной железы и не¬большого количества эпителиальных клеток мочеиспускательного канала. Сперматозоиды составляют в среднем только 3 % семенной жидкости.

Цикл развития сперматозоида

Процесс развития сперматозоидов называется сперматогенез. Длительность развития сперматозоида от момента образования до полного его созревания составляет 2-2,5 месяца. Именно поэтому для зачатия здорового ребенка на протяжении данного временного периода рекомендуется воздерживаться от приема алкоголя, лекарств и токсичных веществ.

Изначально путем многочисленных делений в канальцах яичек мужская половая клетка, называемая на данном этапе сперматидой, получает определенный хромосомный набор. Для сперматозоидов очень важна подвижность, необходимая им, чтобы добраться до яйцеклетки и проникнуть внутрь. Этим свойством они наделяются при прохождении через придаток яичка. У сперматозоидов появляются хвост, моторный аппарат, головка и шапочка (акросома), в которой сконцентрированы ферменты для растворения на своем пути оболочек яйцеклетки. Так образуются полноценные сперматозоиды.

Далее они находятся в придатке яичка, пока не появится возможность оплодотворить яйцеклетку. Если сперматозоиды «засидятся» слишком долго, то состарятся и не смогут выполнить свою сакральную миссию. Самый оптимальный для оплодотворения состав сперма имеет при кратности половой жизни с интервалом в два дня.

Сперматозоид начинает движение в момент эякуляции (семяизвержения). До яйцеклетки еще далеко, и путь проходит через матку и основную часть маточной трубы. После капацитации (дозревания и подготовки сперматозоида к оплодотворению в женских половых путях) он сбрасывает акросомальную шапочку, чтобы определить яйцеклетку и растворить ее оболочки для по-падания внутрь. Пробив оболочку яйцеклетки, сперматозоид вводит внутрь головку и тело и теряет хвост. Если шапочка не сбрасывается, то оплодотворения не происходит.

Для оплодотворения вокруг яйцеклетки собирается множество сперматозоидов, но после того как один из них проник через оболочки, яйцеклетка блокируется. Поначалу блок возникает при помощи изменения электрического потенциала, а далее — за счет химических и структурных изменений. Вокруг яйцеклетки образуется новая оболочка, препятствующая оплодотворению ее другим спер-матозоидом.

Ядра сперматозоида и яйцеклетки, называемые теперь мужским и женским пронуклеусом, сближаются, сливаются и начинают активно делиться. Образуется зигота — оплодотворенная яйцеклетка, первая клетка нового организма. Через неделю эта зигота попадает в матку и в ее полости фиксируется к стенке: наступает беременность.

Чтобы продвинуться на 1 см, сперматозоид должен «вильнуть» хвостом не менее 800 раз

Образование сперматозоидов у чины начинается после достижения им половой зрелости и далее продолжается до самой смерти. Установлено, что даже после восьмидесяти лет у большинства мужчин в сперме присутствуют жизнеспособные сперматозоиды. Так, индийский фермер Рамджит Рагхава по-пал в Книгу рекордов Гиннесса, впервые став отцом в возрасте девяноста четырех лет.

Источник: meddoc.com.ua

Строение мужской половой клетки — сперматозоида

Мужская половая клетка по виду напоминает головастика: каждый сперматозоид состоит из головки, хвостика и шейки. Функция хвостика понятна – он обеспечивает возможность двигаться. Головка же является своеобразным контейнером, в котором каждый сперматозоид несет ценнейший груз – генетическую информацию, упакованную в хромосомы.

хромосомы

Обычные клетки человеческого организма обладают 46 парами хромосом, а половые клетки (и мужские, и женские) несут только половину набора хромосом. Из 23 пар хромосом сперматозоида есть одна пара особых половых хромосом, которая, в конечном счете, определит, какого пола ребенок родится. Половые хромосомы могут быть Х или Y вида, если в процессе оплодотворения участвовал сперматозоид, несущий Х хромосому, то в итоге родится девочка, Y хромосому – мальчик. Сперматозоид и яйцеклетка, соединяясь, образуют полный набор хромосом, при этом Y хромосому может содержать только сперматозоид.

Строение мужских половых клеток таково, что в головке сперматозоида, в её передней части находится акросома, обеспечивающая ее «пробивную способность». Ферменты, которые выделяет эта органелла клетки, позволяют сперматозоиду проникнуть сквозь плотную мембрану яйцеклетки.

Шейка мужской половой клетки имеет сложную «начинку». В ней находятся органеллы (структурные элементы) клетки, которые отвечают за ее жизнеспособность и активность. Здесь же находится протоплазма – именно она обеспечит возможность деления клетки, образующейся в процессе оплодотворения.

oplodotvorenie

Когда происходит оплодотворение, соединяются ядра половых клеток и образуется зигота, дающая начало новой человеческой жизни. Женское и мужское бесплодие, которое приводит к невозможности оплодотворения естественным способом, требует специализированного лечения. В случае, если результат остается отрицательным, будущие родители обращаются к методам искусственного оплодотворения.

Источник: mother-and-baby.ru