Сперматозоид: строение и свойства

В сперматозоиде различают отделы: головку, шейку, хвост.

Головка – передняя расширенная часть сперматозоида, содержит крупное ядро и акросому. Акросома образуется из аппарата Гольджи и состоит из компактной массы, лежащей поверх ядра, и двуслойной мембраны, которая идет вдоль внешней поверхности ядра и образует головной чехлик. Акросома содержит лизирующие ферменты, а у некоторых видов – акросомную нить. Они  играют важную роль в оплодотворении, т. к. обеспечивают начало контактного взаимодействия гамет. Между акросомой и ядром имеется пограничная зона из плотного вещества, называемая периакросомным пространством.

Шейка – представляет собой цилиндр. Содержит две центриоли: проксимальную и дистальную. Проксимальная принимает участие в делении зиготы, а дистальная – в образовании осевой нити хвоста. Центриоли расположены взаимоперпендикулярно.

Хвост содержит средний, главный (основной) и концевой отделы. В состав средней части хвоста входит большое количество митохондрий. Митохондрии содержат ферментные системы и поэтому являются энергетическими станциями. Средняя часть содержит осевую нить (пучок), образованную 9 парами периферических и одной парой центральных микротрубочек.

Главная часть содержит осевой пучок, небольшое количество цитоплазмы, окруженной волокнистой мембраной.

В концевой части фибриллы пучка тонкие, цитоплазмы нет.

 

Строение семенников

Семенники – мужские половые железы, покрытые семью оболочками. У большинства позвоночных внутренняя часть железы разделена перегородками плотной соединительной ткани на дольки. Каждая долька заполнена сильно извитыми 1-2 семенными канальцами. В промежутках между канальцами находится рыхлая соединительная ткань – интерстециальная ткань.

Извитой семенной каналец представляет собой трубку, стенка которой образована соединительной тканью и слоем клеток Сертоли. Эти клетки образуют зону сперматогенного эпителия, содержащего половые клетки на разных стадиях развития. Клетка Сертоли имеет полярное строение. Её ядро смещено к соединительно-тканной оболочке. Большая часть цитоплазмы обращена в сторону сперматогенного эпителия. Головки сперматозоидов внедряются в цитоплазму клеток Сертоли и питаются.

Гаметогенез

Цикл развития сперматозоидов – сперматогенез включает

4 периода: размножения, роста, созревания и формирования.

Образование сперматозоидов начинается с превращения гоноцитов в сперматогонииI порядка. Затем на стадии размножения сперматогонии I порядка претерпевают ряд митотических делений (у разных видов животных от 1 до 14) и превращаются в сперматогонииII порядка.

За периодом размножения следует период роста. На этой стадии деление сперматогоний прекращается. Сперматогонии II порядка увеличиваются в размерах (растут), в их ядрах происходит удвоение хромосом, интенсивно синтезируются белки, РНК, АТФ – идет подготовка ядра к мейотическому делению. Клетки, образующиеся в результате роста из сперматогоний II порядка, называются сперматоцитамиI порядка.

На стадии созревания происходит мейотическое деление сперматоцитов I порядка. В результате редукционного деления мейоза образуются два сперматоцитаII порядка. После эквационного деления мейоза из каждого сперматоцита II порядка образуются две сперматиды с гаплоидным набором хромосом.

На стадии формирования сперматиды из округлых клеток превращаются в сперматозоиды. Ядро смещается в ту часть клетки, которая станет головкой. Ядро уплотняется и принимает форму головки. Центриоли отходят к противоположному полюсу клетки, располагаются взаимоперпендикулярно по длине оси. Участок цитоплазмы с центриолями превращается в шейку. Акросома образуется путем преобразования АГ. Митохондрии собираются в средней части хвоста.

Согласно делению периодов сперматогенеза в семенных канальцах различают зону размножения, зону роста, зону созревания и зону формирования.

Все стадии сперматогенеза происходят в определенной регулируемой последовательности. Развитие сперматозоидов происходит под влиянием гонадотропного гормона гипофиза.

У человека сперматогенез длится 70 дней ±5 дней.

Процесс развития яйцеклетки – оогенез включает три периода: размножения, роста, созревания.

На стадии размножения происходит ряд митотических делений клеток зачаточного эпителия яичников и образуются оогонии.

На стадии роста оогонии увеличиваются в размерах и превращаются в ооциты I порядка. Рост оогоний неравномерный и делится на два периода:

1) превителогенез – период малого роста;

2) вителогенез – период большого роста.

Превителогенез начинается с момента вступления оогонии в процесс мейоза и протекает на стадии интерфазы. В это время оогонии растут за счет собственного синтеза, увеличивается количество РНК, белка, рибосом, митохондрий. Масса ядра и цитоплазмы увеличивается пропорционально.

Вителогенез характеризуется значительным ускорением роста цитоплазмы при неизменном ядре, что изменяет ядерно–плазменное соотношение. В это время оогонии растут за счет поступления веществ из вне.

После вителогенеза ооцит I порядка вступает в стадию созревания. Переход к созреванию ооцитов I порядка осуществляется под контролем гонадотропного гормона передней доли гипофиза. В ответ на действие этого гормона фолликулярный эпителий образует гормон прогестерон, который поступает в ооцит и вызывает в нем процессы созревания. В нормальных условиях гонадотропные гормоны выделяются в кровь лишь в определенные периоды цикла развития. Появление в крови гонадотропных гормонов вызывает в фолликулях процессы созревания. В ооците I порядка, готового к созреванию (делению), ядро может быть расположено в центре или у анимального полюса. После воздействия прогестерона начинается редукционное деление мейоза, в результате чего из ооцита I порядка образуются ооцитII порядка и полоцит (полярное или направительное тельце). Образовавшиеся клетки переходят к эквационному делению, в результате которого из ооцита II порядка образуется яйцеклетка и направительное тельце, а из полоцита – два направительных тельца. Т. о., после периода созревания образуются 1 яйцеклетка и 3 направительных тельца. Все клетки имеют гаплоидный набор хромосом.

Функции полярных телец заключаются в «удалении» лишних хромосом и обеспечении питательными веществами яйцеклетки.

У некоторых животных (н-р, у аскариды) период созревания начинается только после проникновения в яйцо сперматозоида. У других животных вхождение сперматозоида происходит после первого деления созревания (н-р, у ланцетника), и, наконец, у многих животных сперматозоид проникает в яйцо только после созревания яйца.

Различия между спермато- и оогенезом:

1) размножение сперматогониев происходит дольше и интенсивнее, чем размножение оогониев;

2) рост ооцитов у многих животных идет длительнее, чем рост сперматоцитов;

3) каждый сперматоцит дает 4 сперматиды, которые формируются в 4 сперматозоида, каждый ооцит дает только 1 яйцеклетку;

4) сперматогенез включает 4 стадии, оогенез – 3;

5) оогенез начинается еще до рождения организма;

6) оогонии образуются на эмбриональной стадии развития плода (внутриутробно);

7) ооциты I порядка остаются в яичнике до овуляции.



Источник: biofile.ru

Чтобы понять физиологию и патофизиологию половых функций, необходимо, прежде всего, знать, как происходит развитие вырабатывающих гаметы, т. е. половые клетки, желез (семенников и яичников, называемых также гонадами) у плода. Гонады образуются из двух разных типов тканей. Вначале соматическая мезенхима формирует их тело (матрикс), а затем первичная, или примордиальная, половая ткань дает начало половым клеткам. Приблизительно на третьей неделе беременности примордиальная половая ткань мигрирует в тело гонад, состоящее из мезенхимальной ткани. В это время женские половые железы еще неотличимы от мужских, т. е. они находятся в индифферентном состоянии. Приблизительно на шестой неделе беременности, когда завершается миграция половых клеток, у эмбрионов генетически мужского пола (т. е. с У-хромосомой) начинается интенсивная пролиферация ткани гонад. В конечном счете, из первичной половой ткани образуются сперматозоиды, а из мезенхимы — клетки Сертоли и интерстициальные клетки Лейдига.

Женские гонады в этот период дифференцированы относительно слабо; в них еще продолжается митотическое деление примордиальных половых клеток и развитие гранулезных клеток из мезенхимы. Позднее примордиальные половые клетки превращаются в ооциты, которые вместе с окружающими их гранулезными клетками образуют примордиальный фолликул. Для дифференцировки мужских гонад необходимо присутствие в клетках У-хромосомы. В ее отсутствие развиваются женские половые железы, для нормального развития которых требуются две Х-хромосомы. У лиц с синдромом Тернера имеется только одна Х-хромосома; яичники у них формируются, однако полной дифференцировки половых клеток не происходит (форма овариального дисгенеза). Таким образом, для нормального развития  яичников  необходимы  две  Х-хромосомы, а для формирования семенников — У-хромосома.

Для развития женских половых органов (гениталий) никакие гормоны не нужны, а дифференцировка мужских индуцируется двумя типами гормонов, образующихся в эмбриональных семенниках. Во-первых, это — андрогены, которые секретируются клетками Лейдига; во-вторых, это — так называемый фактор, ингибирующий мюллеров проток (ФИМП), — белковый гормон, вырабатываемый клетками Сертоли. Внутренние половые органы развиваются из двух разных зародышевых структур — вольфова и мюллерова протоков. На ранних стадиях развития всех плодов в гонадах присутствуют они оба. Затем у будущих мужчин под действием андрогенов из вольфова протока образуются придаток яичка (эпидидимис), семявыносящий проток и семенной пузырек, а ФИМП приводит к регрессии мюллерова протока. У плода женского пола, напротив, вольфов проток дегенерирует, а из мюллерова протока развиваются яйцевод, матка, ее шейка и верхний отдел влагалища.

У плода женского пола уретральные складки не срастаются, образуя малые половые губы; парные губно-мошоночные валики становятся большими половыми губами, а половой бугорок образует клитор. Развитие этих структур, как и внутренних половых органов, не зависит от яичников. В то же время для превращения индифферентных зачатков в наружные мужские гениталии необходимы андрогены. В их присутствии уретральные складки, срастаясь, окружают мочеиспускательный канал, а губомошоночные валики образуют мошонку. Половой бугорок под влиянием андрогенов растет и превращается в мужской половой член.

В процессе эмбриогенеза гонады, первоначально расположенные около почек, мигрируют в каудальном направлении. Яичники остаются в области малого таза, а семенники опускаются в мошонку, будучи покрытыми белочной оболочкой, эквивалентной брюшине. Их нахождение там исключительно важно, поскольку нормальные секреция тестостерона и сперматогенез возможны только при относительно низкой температуре, преобладающей в этой наружной структуре. Случается, что семенники не спускаются в мошонку и остаются в брюшной полости. При этой аномалии (крипторхизм) они не могут нормально функционировать из-за слишком высокой температуры в данной области тела.

Головной мозг мужчин и женщин морфологически неодинаков. У плода мужского пола под влиянием андрогенов он маскулинизируется. Показано, что у лиц с адреногенитальным синдромом, которых воспитывали как девочек, поскольку вскоре после рождения у них был обнаружен женский генотип, впоследствии наблюдались физиологические и поведенческие особенности, указывавшие на маскулинизацию мозга. Если на мозг во время эмбрионального развития андрогены не действуют, он остается феминизированным.

Функции репродуктивных органов мужчин и женщин находятся под гормональным контролем. В определенной степени гормоны влияют и на половое поведение. В связи с этим половые гормоны исключительно важны для выживания вида, хотя и не жизненно необходимы отдельному индивиду. У представителей обоих полов образуются и мужские, и женские половые гормоны, но соотношение их различно.

Для репродукции нужны два гипофизарных гормона — фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ). Оба они являются гликопротеинами, состоящими из двух субъединиц. Химическое строение этих гормонов у мужчин и женщин одинаково. У представителей обоих полов два этих гонадотропных гормона стимулируют синтез и секрецию половых гормонов в гонадах. Все половые гормоны — стероиды. У мужчин основной продукт секреции гонад — андрогены; они образуются под влиянием ЛГ. У женщин ФСГ стимулирует рост фолликула и синтез эстрогенов, а ЛГ — секрецию яичниками прогестинов. В яичниках перед овуляцией фолликулярные клетки синтезируют и секретируют эстрогены.

Автор: В.Е. Житловский.

Источник: medichelp.ru

Что такое гонады?

Гонады — это мужские и женские первичные репродуктивные органы. Гонады мужчин — яички, а гонады женщин — яичники. Эти органы репродуктивной системы необходимы для полового размножения, поскольку они отвечают за производство мужских и женских гамет (половых клеток). Гонады также вырабатывают половые гормоны, необходимые для роста и развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.

Гонады и половые гормоны

Являясь компонентами эндокринной системы, как мужские, так и женские гонады вырабатывают половые гормоны. Мужские и женские половые гормоны относятся к стероидным гормонам и способны проходить через клеточную мембрану клеток-мишеней, чтобы влиять на экспрессию генов в клетках. Производство гормонов в гонадах регулируется гормонами, секретируемыми передним гипофизом в головном мозге.

Гормоны, которые стимулируют гонады для производства половых гормонов, известны как гонадотропины. Гипофиз выделяет такие гонадотропины, как лютеинизирующий гормон (ЛГ) и фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ). Эти белковые гормоны влияют на репродуктивные органы различными способами. ЛГ стимулирует семенники секретировать тестостерон, а яичники — прогестерон и эстрогены. ФСГ помогает в созревании фолликулов яичников (мешочки, содержащие яйцеклетку) у самок и производства спермы у самцов.

Женские половые гормоны

Основными гормонами яичников являются эстрогены и прогестерон.

  • Эстрогены — группа женских половых гормонов, важных для размножения и развития женских половых характеристик. Эстрогены ответственны за рост, созревание матки и влагалища, развитие молочной железы, расширение таза, более равномерное распределение жира в бедрах, увеличение молочных желез, изменение матки во время менструального цикла и увеличение роста волос на теле.
  • Прогестерон — гормон, который функционирует для подготовки матки к зачатию, регулирует изменения матки во время менструального цикла, увеличивает сексуальное желание, способствуют овуляции и стимулирует развитие железы для производства молока во время беременности.
  • Андростендион — гормон андрогена, который служит предшественником тестостерона и эстрогенов.
  • Активин — гормон, стимулирующий выработку и высвобождение фолликулостимулирующего гормона (ФСГ). Он также помогает в регулировании менструального цикла.
  • Ингибин — гормон, который ингибирует продуцирование и высвобождение ФСГ.

Мужские половые гормоны

  • Андрогены — гормоны, которые в первую очередь влияют на развитие мужской репродуктивной системы. Несмотря на то, что у мужчин встречаются гораздо более высокие уровни, у женщин также вырабатываются андрогены. Тестостерон является основным андрогеном, продуцируемый семенниками.
  • Тестостерон — половой гормон, важный для развития мужских половых органов и половых признаков. Тестостерон ответственен за увеличение массы мышц и костей, рост волос на теле, развитие широких плеч, углубление голоса и рост пениса.
  • Андростендион — гормон, который служит предшественником тестостерона и эстрогенов.
  • Ингибин — гормон, ингибирующий выделение ФСГ и, как считается, участвует в развитии и регуляции сперматозоидов.

Гонады и гормональная регуляция

Половые гормоны могут регулироваться другими гормонами, железами и органами, а также механизмом отрицательной обратной связи. Гормоны, которые регулируют высвобождение других гормонов, называются тропными гормонами. Гонадотропины представляют собой тропные гормоны, регулирующие выделение половых гормонов гонадами. Большинство тропных гормонов и гонадотропинов ЛГ и ФСГ, секретируется передним гипофизом. Секрецию гонадотропина регулирует гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), который вырабатывается гипоталамусом. ГнРГ, высвобожденный из гипоталамуса, стимулирует гипофиз для производства гонадотропинов ЛГ и ФСГ, которые, в свою очередь, стимулируют гонады производить и секретировать половые гормоны.

Регулирование производства и секреции половых гормонов также является примером цикла отрицательной обратной связи. При регулировании отрицательной обратной связи начальный стимул снижается вызванным ответом. Ответ устраняет первоначальный стимул, и путь останавливается. Высвобождение ГнРГ стимулирует гипофиз к секреции ЛГ и ФСГ. ЛГ и ФСГ стимулируют гонады производить  тестостерон или эстроген и прогестерон. Поскольку эти половые гормоны циркулируют в крови, их возрастающая концентрация обнаруживается гипоталамусом и гипофизом. Половые гормоны помогают ингибировать высвобождение ГнРГ, ЛГ и ФСГ , что приводит к снижению производства и секреции половых гормонов.

Гонады и производство гамет

В гонадах осуществляется производство мужских и женских гамет (половые клетки). Производство сперматозоидов известно как сперматогенез. Этот процесс происходит непрерывно внутри мужских яичек. Мужская зародышевая клетка или сперматоцит подвергается двухэтапному процессу деления, называемому мейозом. Мейоз продуцирует половые гаплоидные клетки с половиной хромосом относительно родительской клетки. Гаплоидные мужские и женские половые клетки объединяются во время оплодотворения, чтобы стать одной диплоидной клеткой, называемой зиготой. Сотни миллионов сперматозоидов должны быть выпущены для того, чтобы произошло оплодотворение.

Оогенез (развитие яйцеклеток) происходит в женских яичниках. После завершения первого этапа мейоза (мейоз I), ооцит (яйцеклетка) называется вторичным ооцитом. Гаплоидный вторичный ооцит сможет завершит вторую стадию мейоза (мейоз II), только после слияния с клеткой спермы и начала оплодотворения. После начала оплодотворения вторичный ооцит завершает мейоз II и становится яйцеклеткой. Когда оплодотворение завершено, объединенная сперма и яйцеклетка образуют зиготу. Зигота — клетка, которая находится на самой ранней стадии эмбрионального развития. Женщина может продолжать производство яйцеклеток до наступления менопаузы. В период менопаузы наблюдается снижение секреции гормонов, стимулирующих овуляцию. Это естественный процесс, который происходит по мере старения женщины, обычно после 50 лет.

Гонадальные расстройства

Гонадальные расстройства возникают в результате нарушения структуры функции мужских или женских гонад. Нарушения, влияющие на яичники, включают рак яичников, кисты яичников и перекрут яичников. Женские гонадальные расстройства, связанные с гормонами эндокринной системы, включают синдром поликистозных яичников (результат гормонального дисбаланса) и аменорею (отсутствие менструального цикла). Нарушения мужских яичек включают перекрут яичек (скручивание семенного канатика), рак яичек, эпидидимит (воспаление придатка) и гипогонадизм (недостаточность яичек).

Источник: natworld.info