Сколько времени живут сперматозоиды в различных условиях. Что такое сперматозоид, какие его задачи и схема на фото

Сперматозоид - это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет. Размеры сперматозоида микроскопические: длина этой клетки у человека составляет 50-70 мкм (самые крупные они у тритона - до 500 мкм). Все сперматозоиды несут отрицательный электрический заряд, что препятствует их склеиванию в сперме. Количество сперматозоидов, образующихся у особи мужского пола, всегда колоссально. Например, эякулят здорового мужчины содержит около 200 млн сперматозоидов (жеребец выделяет около 10 млрд сперматозоидов).

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 (рис.1). 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 (что применительно к ее размерам примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца).

При электронной микроскопии сперматозоида обнаружено, что цитоплазма головки имеет не коллоидное, а жидкокристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоида к неблагоприятным условиям внешней среды (например, к кислой среде женских половых путей). Установлено, что сперматозоиды более устойчивы к воздействию ионизирующей радиации, чем незрелые яйцеклетки.

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.

Рис.1. Строение сперматозоида человека (электронно-микроскопическая схема) . 1- акросома; 2 - ядро; 3 - шейка; 4 - митохондрии; 5 - осевые нити.

Сперматозоид - это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет . Размеры сперматозоида микроскопические: длина этой клетки у человека составляет 50-70 мкм (самые крупные они у тритона - до 500 мкм). Все сперматозоиды несут отрицательный электрический заряд, что препятствует их склеиванию в сперме. Количество сперматозоидов, образующихся у особи мужского пола, всегда колоссально. Например, эякулят здорового мужчины содержит около 200 млн сперматозоидов (жеребец выделяет около 10 млрд сперматозоидов).

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 (что применительно к ее размерам примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца).

Яйцо или яйцеклетка – это специально дифференцированная клетка , приспособленная к оплодотворению и дальнейшему развитию. В отличие от сперматозоидов яйцеклетки не способны к активному движению и имеют однообразную форму: у большинства животных они округлые, могут быть овальные или вытянутые. Ядро, как правило, повторяет форму яйцеклетки. Для нее характерно большое количество цитоплазмы, в которой, помимо обычных органоидов, содержится большое количество желтка – запасного питательного материала для развития зародыша. Яйцеклетки с большим количеством желтка, как правило, больших размеров (рыбы, рептилии, птицы), яйцеклетки с малым количеством желтка (ланцетник) или не содержащие вообще (млекопитающие) не больших размеров, но всегда крупнее сперматозоидов. Строение яиц определяется содержанием и местоположением желтка. По этим признакам можно выделить следующие типы яйцеклеток. Алецитальные яйцеклетки вообще не содержат желтка. Такие яйцеклетки характерны для плацентарных млекопитающих. Гомолецитальные яйцеклетки содержат небольшое количество желтка, более или менее равномерно распределенного по всей цитоплазме (ланцетник). Следующий тип – телолецитальные. Они характеризуются содержанием среднего или большого количества желтка, расположенного полярно. Этот тип подразделяется на два подтипа: «средне» телолецитальный и «крайне» телолецитальный. «Средне» телолецитальные яйцеклетки содержат среднее количество желтка, распложенного в вегетативной части (земноводные). «Крайне» телолецитальный тип содержит большое количество желтка также сконцентрированного в вегетативной части (костистые рыбы, рептилии, птицы). Центролецитальный тип яйцеклетки также характеризуется наличием большого количества желтка, который расположен в центре яйцеклетки (насекомые).

Наличие большого количества желтка обуславливает полярность яиц (исключение – центролецитальные клетки). Полярность яиц хорошо выражена у земноводных, рептилий, птиц. Верхняя часть яйца, бедная желтком, называется анимальным полюсом, а нижняя, содержащая большое количество желтка, – вегетативным. Мысленная линия соединяющая анимальный и вегетативный полюсы и проходящая через центр яйцеклетки, называется осью яйца.

Характерной особенностью для строения яйцеклеток является наличие у них оболочек. Оболочки сохраняют форму и строение яйца, предохраняют его содержимое от высыхания, защищают от механических и химических воздействий внешней среды.

Оболочки яйцеклеток подразделяют на три группы: первичные, вторичные и третичные.

Первичная оболочка яйцеклетки образуется самим яйцом и представляет собой ее поверхностный уплотненный слой, ее называют желточной оболочкой и образуется она до оплодотворения в процессе оогенеза.

Вторичные оболочки вырабатываются клетками, питающими яйцо. Примером могут служить фолликулярные клетки. Часто эти оболочки могут быть плотными и тогда у них имеются микропили – отверстия для проникновения сперматозоида.

Третичные оболочки служат для защиты яйца, они образуются во время прохождения яйцеклетки по яйцеводу. Примером третичных оболочек могут служить белковая, подскорлуповые и скорлуповая у птиц.

Яйцеклетки очень чувствительны к колебаниям температуры, ультрафиолетовым лучам, лучам Рентгена и радия.

При сравнительно небольшом повышении температуры, которое животные переносят безболезненно, яйцеклетки погибают. Повышение дозировки лучей Рентгена, радия, ультрафиолетовых лучей смертельно для яйцеклеток. Установлено, что если развитие и оплодотворение половых клеток ещё молодое, то оно более чувствительно к облучению.

Ткани растений

Клетки высших растений тоже дифференцированы и организованы в ткани. Ботаники различают четыре главных типа ткани: меристематическую, защитную, основную и проводящую.

Меристематическая ткань. Меристематические ткани состоят из мелких клеток с тонкими стенками и крупными ядрами; вакуолей в этих клетках мало или нет вовсе. Основной функцией клеток меристемы является рост; эти клетки делятся, дифференцируются и дают начало тканям всех других типов . Зародыш, из которого развивается растение, целиком состоит из меристемы; по мере развития большая часть меристемы дифференцируется в другие ткани, но даже в старом дереве есть участки меристемы, обеспечивающие дальнейший рост. Меристематические ткани мы находим в быстро растущих частях растения: в кончиках корней и стеблей и в камбии. Меристема в кончике корня или стебля, называемая верхушечной меристемой, осуществляет рост этих частей в длину, а меристема камбия, называемая боковой меристемой, делает возможным увеличение толщины стебля или корня.

Защитная ткань. Защитные ткани состоят из толстостенных клеток, предохраняющих лежащие глубже тонкостенные клетки от высыхания и механических повреждений. К защитным тканям относятся, например, эпидермис листьев и пробковые слои ствола и корней. Эпидермис листа выделяет воскообразный водонепроницаемый материал, называемый кутином, который препятствует потере воды с поверхности листа.

На поверхности листьев имеются замыкающие клетки - специализированные эпидермальные клетки, расположенные по две около каждого из устьиц - крошечных отверстий, ведущих внутрь листа. Тургорное давление в замыкающих клетках регулирует величину устьичных щелей, а тем самым и скорость прохождения через них кислорода, двуокиси углерода и водяных паров.

Некоторые из эпидермальных клеток корня имеют выросты, называемые корневыми волосками; эти выросты увеличивают поверхность, всасывающую воду и растворенные минеральные вещества из почвы. Стебли и корни покрыты слоями пробковых клеток, образуемых особым пробковым камбием. Пробковые клетки очень плотно «упакованы», и стенки их содержат другое водонепроницаемое вещество - суберин. Суберин препятствует проникновению воды в пробковые клетки; поэтому они живут недолго, и зрелая пробковая ткань состоит из мертвых клеток.

Основная ткань. Эта ткань образует главную массу тела растения: мягкие части листа, цветков и плодов, кору и сердцевину стеблей и корней. Главные функции этой ткани - выработка и накопление питательных веществ. Самый простой тип основной ткани - паренхима, состоящая из тонкостенных клеток с тонким слоем протоплазмы, окружающим центральную вакуоль. Хлоренхима - видоизмененная паренхима, содержащая хлоропласты, в которых происходит фотосинтез. Клетки хлоренхимы расположены рыхло и образуют большую часть внутренней ткани листьев и некоторых стеблей. Они характеризуются тонкими клеточными стенками, крупными вакуолями и наличием хлоропластов.

В некоторых основных тканях углы клеточных стенок утолщены, чтобы обеспечить растению опору. Такая ткань, называемая колленхимой, встречается в стеблях и черешках листьев под самым эпидермисом. В другой ткани - склеренхиме - сильно утолщена вся клеточная стенка; склеренхимные клетки, обеспечивающие механическую прочность, можно найти в стеблях и корнях многих растений. Иногда они имеют форму длинных тонких волокон. Веретенообразные склеренхимные клетки, называемые лубяными волокнами, встречаются во флоэме (лубе) стеблей многих растений. Округлые склеренхимные клетки, называемые каменистыми клетками, имеются в твердой скорлупе орехов.

Проводящие ткани. У растений есть два типа проводящей ткани: ксилема (древесина), которая проводит воду и растворенные соли, и флоэма (луб), по которой перемещаются растворенные питательные вещества, например глюкоза . У всех высших растений из клеток ксилемы первыми образуются длинные клетки, называемые трахеидами, с заостренными концами и с кольцевыми или спиральными утолщениями стенок. Позднее эти клетки соединяются между собой концами, образуя сосуды древесины. В процессе развития сосудов поперечные стенки растворяются, а боковые утолщаются, так что образуется длинная целлюлозная трубка для проведения воды. Эти сосуды могут достигать 3 м в длину. Как в трахеидах, так и в сосудах цитоплазма в конце концов отмирает и остаются пустые трубки, которые продолжают функционировать. Утолщение клеточных стенок, сопровождающееся отложением лигнина (вещества, обусловливающего твердость и деревянистость стволов и корней), позволяет ксилеме выполнять не только проводящие, но и опорные функции.

Аналогичное слияние клеток, примыкающих друг к другу концами, приводит к образованию ситовидных трубок флоэмы. Концевые стенки не исчезают, а сохраняются в виде пластинок с отверстиями - ситовидных пластинок. В отличие от трахеид и сосудов древесины ситовидные трубки остаются живыми и содержат большое количество цитоплазмы, но утрачивают ядра. К ситовидным трубкам примыкают «клетки-спутники», имеющие ядра; возможно, что они служат для регулирования функции ситовидных трубок. Круговое движение цитоплазмы существенно ускоряет проведение растворенных питательных веществ по этим трубкам. Ситовидные трубки встречаются в мягкой коре деревянистых стеблей, лежащей кнаружи от камбия.

Ткани животных

Биологи несколько расходятся во мнениях по вопросу о том, как следует классифицировать различные типы тканей и сколько вообще существует таких типов. Мы будем различать шесть типов животных тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную, кровь, нервную и репродуктивную.

Эпителиальная ткань. Эта ткань состоит из клеток, которые образуют наружные покровы тела или выстилают его внутренние полости. Эпителиальная ткань может выполнять функции защиты, всасывания, секреции и восприятия раздражений (или одновременно несколько из этих функций). Эпителий защищает нижележащие клетки от механического повреждения, от вредных химических веществ и бактерий и от высыхания. Через клетки кишечного эпителия происходит всасывание пищи и воды. Другие эпителиальные ткани служат для выделения самых разнообразных веществ; некоторые из этих веществ представляют собой ненужные продукты обмена, а другие используются организмом. Наконец, поскольку тело сплошь покрыто эпителием, очевидно, что любое раздражение, чтобы быть воспринятым, должно пройти через эпителий. К эпителиальным тканям относятся, например, наружный слой кожи и ткани, выстилающие пищеварительный тракт, трахею, почечные канальцы. Эпителиальные ткани делятся на шесть подгрупп в зависимости от формы и функции их клеток.

Плоский эпителий состоит из уплощенных клеток, имеющих форму многоугольников. Он образует поверхностный слой кожи и выстилку ротовой полости, пищевода и влагалища. У человека и высших животных плоский эпителий обычно состоит из нескольких слоев плоских клеток, накладывающихся друг на друга; такая ткань называется многослойным плоским эпителием.

Кубический эпителий состоит из кубовидных клеток. Он выстилает почечные канальцы.

Клетки цилиндрического эпителия имеют продолговатую форму и напоминают столбики или колонны; ядро обычно расположено ближе к основанию клетки. Цилиндрическим эпителием выстланы желудок и кишечник.

Ресничный эпителий. Цилиндрические клетки могут иметь на своей свободной поверхности мельчайшие протоплазматические отростки, называемые ресничками, ритмическое биение которых продвигает находящийся у поверхности клеток материал в одном направлении. Большая часть дыхательных путей выстлана цилиндрическим ресничным эпителием, реснички которого служат для удаления частиц пыли и другого постороннего материала.

Чувствительный (сенсорный) эпителий содержит клетки, специализированные для восприятия раздражений. Примером может служить выстилка носовой полости - обонятельный эпителий, с помощью которого воспринимаются запахи.

Клетки железистого эпителия специализированы для секреции различных веществ, например молока, ушной серы или пота. Они имеют цилиндрическую или кубическую форму.

Соединительные ткани. Этот тип ткани, к которому относятся костная ткань, хрящ, сухожилия, связки и волокнистая соединительная ткань, поддерживает и соединяет между собой все остальные клетки тела. Для всех этих тканей характерно наличие большого количества неживого материала, который выделяют их клетки. Это так называемое основное вещество. Природа и функция соединительной ткани того или иного типа в значительной степени зависит от характера этого межклеточного основного вещества. Таким образом, клетки выполняют свои функции косвенным путем, выделяя основное вещество, которое и служит собственно связующим и опорным материалом.

В волокнистой соединительной ткани основное вещество представляет собой густую, беспорядочно и плотно переплетенную сеть волокон, которые окружают соединительнотканные клетки и состоят из материала, выделяемого этими клетками. Такая ткань встречается в организме повсюду: она связывает кожу с мышцами, удерживает в надлежащем положении железы и соединяет многие другие образования. Специализированными видами волокнистой соединительной ткани являются сухожилия и связки. Сухожилия - не эластичные, но гибкие тяжи, прикрепляющие мышцы к костям. Связки обладают некоторой упругостью и соединяют между собой кости. Особенно густое сплетение соединительнотканных волокон находится под самой кожей (именно этот слой после химической обработки - дубления - превращается в выделанную кожу).

Волокна соединительной ткани содержат белок, который называется коллагеном. При обработке этих волокон горячей водой коллаген превращается в растворимый белок - желатину. Коллаген и желатина имеют почти одинаковый аминокислотный состав. Макромолекулы коллагена, образующие волокна, представляют собой спиральные структуры из трех пептидных цепей, соединенных между собой водородными связями. Поскольку в организме человека очень много соединительной ткани, коллаген составляет в нем около трети всех белков.

Опорный скелет позвоночных состоит из хряща или кости. У зародышей всех позвоночных скелет образован из хряща, но у всех взрослых форм, за исключением акул и скатов, хрящевой скелет в основном замещается костным. У человека хрящи можно прощупать в ушной раковине и в кончике носа. Хрящ тверд, но обладает упругостью. Хрящевые клетки выделяют вокруг себя плотное, упругое основное вещество, образующее сплошной однородный межклеточный материал, среди которого в небольших полостях поодиночке или группами (по 2 или по 4) лежат сами клетки. Эти заключенные в основное вещество клетки остаются живыми; некоторые из них выделяют волокна, которые включаются в основное вещество и укрепляют его.

Костные клетки также остаются живыми и выделяют основное вещество кости в течение всей жизни человека. Основное вещество кости содержит соли кальция (в виде гидроксилапатита) и белки, главным образом коллаген. Соли кальция обеспечивают кости твердость, а коллаген препятствует ломкости; таким образом кость приобретает прочность, позволяющую ей выполнять опорные функции. На вид кость кажется сплошной, но в действительности это не так. У большинства костей в середине имеется обширная костномозговая полость, в которой может находиться желтый костный мозг, состоящий главным образом из жира, или красный костный мозг - ткань, образующая эритроциты и некоторые виды лейкоцитов.

В основном веществе кости имеются каналы (гаверсовы каналы), по которым проходят кровеносные сосуды и нервы, снабжающие костные клетки кровью и регулирующие их деятельность. Основное вещество отлагается в виде концентрических колец (костных пластинок), образующих стенки каналов, а клетки оказываются замурованными в полостях, имеющихся в основном веществе. Костные клетки связаны между собой и с гаверсовыми каналами своими протоплазматическими отростками, лежащими в тончайших канальцах в основном веществе. Через эти канальцы костные клетки получают кислород и различные необходимые им вещества и освобождаются от продуктов обмена. В костной ткани есть также клетки, разрушающие эту ткань, так что кости постепенно изменяют свою форму под влиянием испытываемых ими нагрузок и напряжений.

Мышечная ткань. Движения большинства животных обусловлены сокращением вытянутых, цилиндрических или веретенообразных клеток, каждая из которых содержит большое число тонких продольных, параллельно расположенных сократимых волокон, называемых миофибриллами . Сокращаясь, т. е. укорачиваясь и утолщаясь, мышечные клетки производят механическую работу; они могут только тянуть, но не толкать. В организме человека есть мышечная ткань трех типов: поперечнополосатые мышцы, гладкие мышцы и сердечная мышца. Сердечная мышца образует стенку сердца, гладкие мышцы находятся в стенках пищеварительного тракта и некоторых других внутренних органов, а поперечнополосатые мышцы образуют большие массы мышечной ткани, прикрепленной к костям. Волокна поперечнополосатых и сердечной мышц обладают характерной особенностью: в отличие от всех остальных клеток, имеющих только по одному ядру, каждое их волокно содержит по многу ядер. Кроме того, в поперечнополосатых волокнах ядра занимают необычное положение: они лежат на периферии, под самой клеточной мембраной; по-видимому, это имеет значение для увеличения силы сокращения. Эти волокна достигают необычайной для клеток длины - до 2 и даже 3 см. Некоторые исследователи полагают, что мышечные волокна тянутся от одного конца мышцы до другого.

Под микроскопом в волокнах поперечнополосатых и сердечной мышц можно видеть чередование светлых и темных поперечных полос, поэтому их и называют поперечнополосатыми. Эти полосы, очевидно, имеют отношение к механизму сокращения, так как при сокращении их относительная ширина изменяется: темные полосы практически не изменяются, а светлые становятся уже. Поперечнополосатые мышцы иногда называют произвольной мускулатурой, так как их движением мы можем управлять. Сердечная и гладкая мускулатура называется непроизвольной, так как человек не может управлять их функцией.

Кровь. Кровь состоит из эритроцитов и лейкоцитов (красные и белые кровяные тельца) и жидкой неклеточной части - плазмы. Многие биологи относят кровь к соединительной ткани, так как обе эти ткани образуются из сходных клеток.

Эритроциты позвоночных животных содержат гемоглобин - пигмент, способный легко присоединять и отдавать кислород. Соединяясь с кислородом, гемоглобин образует комплекс оксигемоглобин, который может легко освобождать кислород, доставляя его таким образом всем клеткам тела. Эритроциты млекопитающих имеют форму уплощенных двояковогнутых дисков и не содержат ядра; у других позвоночных эритроциты больше похожи на клетки; они имеют овальную форму и содержат ядро.

Существует пять типов лейкоцитов - лимфоциты, моноциты, нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Лейкоциты не содержат гемоглобина, они очень подвижны и могут легко захватывать бактерий. Они способны выходить сквозь стенки кровеносных сосудов в ткани, уничтожая находящиеся там бактерии. Жидкая часть крови, плазма, переносит разнообразные вещества из одних частей тела в другие. Одни вещества переносятся в растворенном состоянии, другие могут быть связаны каким-либо из белков плазмы. У некоторых беспозвоночных пигмент, переносящий кислород, находится не внутри клеток, а растворен в плазме, окрашивая ее в красноватый или голубоватый цвет. Кровяные пластинки (тромбоциты) представляют собой фрагменты особых крупных клеток находящихся в костном мозге; они участвуют в процессе свертывания крови.

Нервная ткань. Нервная ткань состоит из клеток, специализированных для проведения электрохимических импульсов и называемых нейронами. Каждый нейрон имеет тело - расширенную часть, содержащую ядро, - и два или большее число тонких нитевидных отростков, отходящих от тела клетки. Отростки состоят из цитоплазмы и покрыты клеточной мембраной; толщина их варьирует в пределах от нескольких микрометров до 30-40 мкм, а длина - от 1 или 2 мм до метра и более. Нервные волокна, идущие от спинного мозга к руке или ноге, могут достигать 1 м в длину. Нейроны связаны между собой в цепи для передачи в организме импульсов на большие расстояния.

В зависимости от направления, в котором отростки в нормальных условиях проводят нервный импульс, они делятся на два типа: аксоны и дендриты. Аксоны проводят импульсы от тела клетки к периферии, а дендриты - по направлению к телу клетки. Соединение между аксоном одного нейрона и дендритом следующего называется синапсом. В синапсе аксон и дендрит фактически не соприкасаются, между ними остается небольшой промежуток. Импульс может проходить через синапс только с аксона на дендрит, так что синапс служит как бы клапаном, препятствующим проведению импульсов в обратном направлении. Нейроны имеют весьма различные размеры и форму, но все они построены по одному основному плану.

Репродуктивная ткань. Эта ткань состоит из клеток, служащих для размножения, а именно из яйцеклеток у особей женского пола и сперматозоидов, или спермиев, у особей мужского пола. Яйцеклетки обычно имеют шаровидную или овальную форму и неподвижны. У большинства животных, за исключением высших млекопитающих, цитоплазма яйца содержит большое количество желтка, который служит для питания развивающегося организма с момента оплодотворения и до тех пор, пока он не становится способным добывать пищу каким-нибудь другим способом. Сперматозоиды гораздо мельче яйцеклеток; они утратили большую часть цитоплазмы и приобрели хвост, при помощи которого они двигаются. Типичный сперматозоид состоит из головки (в которой находится ядро), шейки и хвоста. Форма сперматозоидов у разных животных различна. Поскольку яйцеклетки и сперматозоиды развиваются из ткани яичников и семенников, имеющей эктодермальное происхождение, некоторые биологи относят их к эпителиальным тканям.

Функции сперматозоида – это оплодотворение женской половой клетки для достижения долгожданной беременности. Чтобы понять, как происходит слияние гамет, нужно знать какое строение сперматозоида. Живчик несёт в себе генетическую информацию, которая передаётся будущему ребёнку.

Сегодня мы расскажем, сколько содержится клеток в общем объёме эякуляте. Какой состав, строение яйцеклетки и сперматозоида, чтобы понять, насколько они важны для организма женщины и мужчины.

Особенности строения сперматозоида

Из чего состоит и как выглядит живчик, можно рассмотрев его под микроскопом. Для этого нужно сдать спермограмму. Из исследования лаборант может понять состав эякулята, сколько гамет содержится в 1 мл, какие дефекты имеются в морфологии и структуре.

Строение :

Основной частью живчика является голова. В ней содержится ядро с набором хромосом в количестве 23 пары.

Из них 22 – маленькие по величине и 1 большая, которая и отвечает за будущий пол ребёнка. Х – девочка, Y – мальчик. Размеры головки составляют до 5 мкм.

Акросома (органоид). Содержит большое количество специальных ферментов, которые выбрасывает живчик во время приближения к женской клетке, и имеет размеры ядра.

Именно благодаря акросоме растворяется оболочка яйцеклетки, и спермий беспрепятственно проникает в цитоплазму.

Шейка. С помощью её происходит поворот и небольшой наклон головки. Средняя часть (тело) живчика. Осуществляется движение и прямолинейная траектория сперматозоида к цели. Размеры её 4,5 мкм.

Хвост. Содержит нервные окончания и мышечные фибриллы, которые помогают живчику набирать необходимую скорость при движении. Длина его равна 45 мкм.

Параметры мужской клетки можно рассмотреть лишь под микроскопом, но именно благодаря ей зарождается новая жизнь.

Определение размера сперматозоида происходит исследовательским путём под микроскопом лаборанта, и имеет такие параметры:

Длина – 54-55 мкм;
Ширина – 3,2-3,5 мкм;
Высота – 2,2-2,5 мкм.

Характеристика функции живчика

Из анатомии, строение клетки подразумевает и то, что в 1 мл эякулята содержится до 120 млн. мужских гамет, а в 5 мл – до 600 млн. Когда они при выбросе семени попадают в кислотную среду влагалища, большая их часть «отсеивается» и остаются самые сильные и подвижные.

Преодолевая сложный путь к матке, добирается лишь сотня головастиков, но проникает всего один. Перед тем, как это сделать, он выделяет специальное вещество, которое разрушает стенку яйцеклетки, после чего свободно входит.

Спермий проникает головкой, хвост при этом остаётся снаружи, растворяясь через время, закрывая место вторжения для «конкурентов». Таким образом, шансов у других живчиков не остаётся.

Следующий этап — это слияние женской и мужской клеток, образовывая одну, она несёт в себе половые принадлежности будущего малыша. Сперматозоид, объединившись с ооцитом, в котором находятся женские гены, делится с ней своими.

Слившись, образуется отдельная элементарная структурная единица, которая содержит общее количество мужских и женских клеток – 46 хромосом.

Цикл сперматозоида

Можно сделать вывод. Если у женщины не произошла овуляция во время семяизвержения во влагалище, добравшись до матки сперматозоиды, могут «подождать» когда наступит нужный момент на протяжении целой недели. И только потом погибнуть, если овуляция задержалась.

Строение и состав яйцеклетки

Женскую клетку, как и сперматозоид можно рассмотреть под микроскопом, но она имеет внушительнее размеры, чем живчик и величина её составляет до 170 мкм. Женская половая клетка имеет шарообразный вид, она неподвижна, обладает большим количеством питательных веществ.

Они, в свою очередь, влияют на процесс синтеза белка. Дейтоплазма или желток, обеспечивает плод всеми элементами, которые необходимы в период его развития.

Снабжена яйцеклетка защитным слоем и покрыта лучистым венцом (corona radiata). Фолликулы, окружающие её, растут и размножаются по мере развития и на протяжении жизненного цикла, выделяя специальную жидкость.

Накапливаются и снабжают женскую гамету всеми необходимыми веществами. Оболочка выполняет несколько функций – защищает от потока спермиев внутрь и питает яйцеклетку.

Правильный процесс созревания половых клеток, даёт шанс на здоровое зачатие ребёнка. Поэтому нужно знать не только строение, состав и функции в организме этих важных клеток, но и вести здоровый образ жизни.

Вредные привычки, алкоголизм, наркомания и неправильное питание нарушает структуры гамет. Подписывайтесь на наш сайт. Будьте здоровы!

Сперматозоид представляет собой половую клетку мужской особи, главное предназначение которой – оплодотворение яйцеклетки женщины. Строение сперматозоида, размеры, функционирование и форма во время его жизненного цикла вызывают живой интерес у людей. Ведь в таком маленьком резервуаре заложен весь набор информации, который будет передан от отца к его будущему ребенку.

Из каких элементов состоит мужская клетка

Размер сперматозоида настолько мал, что рассмотреть строение можно лишь при помощи хорошего микроскопа, измерение происходит в микронах. В длину он достигает 55 мкм и состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет свои функции:

Головка.
Шейка.
Промежуточный отдел, или тело.
Хвост.

Увеличенное в сотни раз фото сперматозоида позволяет рассмотреть его структуру. Полость головки заполнена хроматином – наследственным материалом. Иначе эту часть головки называют ядро. Информация ДНК, которая соединится с яйцеклеткой, и содержится в самой основной части мужской клетки, и эта часть – ядро. Его передний конец содержит акросому, где производится синтез ферментов, которыми будут растворены оболочки яйцеклетки. Это самая значительная форма гаметы. Размеры головки составляют: в высоту – 2,5 мкм, в ширину – 3,5 мкм, в длину – 5,0 мкм.

Шейка отличается спиралевидной формой, которая способствует функции выработки энергии, нужной для активного движения. Основная же масса энергии поступает за счет фруктозы, содержащейся в сперме в значительных количествах. Размер шейки в длину – 4,5 мкм.

Сперматозоид имеет сложное строение.

Схема строения сперматозоида включает центросому – форму, обеспечивающую работу двигательной функции хвоста. Расположена она в шейной части, за которой начинается средняя ее часть, называемая телом. Внутри нее находится так называемый скелет из микротрубочек.

Завершающую и самую подвижную часть в строении спермия называют хвостом. Он намного у́же и длиннее средней части. В длину он достигает 45 мкм. Перемещение происходит за счет кнутообразного движения хвостовой части. А его форму составляют микротрубочки: две из них – центральные и девять пар по бокам.

Ни смотря на свои микроскопические размеры, сперматозоид имеет функциональную структуру, каждый элемент которой активно участвует в процессе достижения цели.

Процесс созревания мужских клеток

Процесс образования и вызревания полноценных гамет называют сперматогенезом. Начинается он в период, когда наступает половое созревание, и продолжается всю дальнейшую жизнь. Возникает и развивается сперматозоид человека в специальной железе – яичках, которые являются частью структуры мужской половой системы мужчины.

Средний период развития спермия составляет около трех месяцев, это означает, что раз в 90 дней обновляются спермии. Сперматогенез – процесс довольно сложный, состоящий из различных этапов развития и деления.

Процесс управляется и регулируется с помощью функций гипофиза и гормонов яичек. Находясь в мужском организме, гаметы пребывают в состоянии покоя. Но во время выброса семенной жидкости к процессу подключается фермент простатического секрета, который и активирует движение.

В сперме содержится огромное количество гамет. Размеры сперматозоида настолько малы, что в одном миллилитре их может содержаться от 1.5 до 2 миллионов. Но для успешного оплодотворения количество особой роли не играет, важны их подвижность, активность и высокий процент качественных форм. При выполнении этих условий функции сперматозоида будут выполнены и достигнут результат.

Во время сперматогенеза происходит образования клеток двух форм: несущие X-хромосому или Y-хромосому. В первом случае происходит формирование эмбриона женского пола, во втором – мужского. При этом считается, что клетки, несущие X-хромосому, живут намного дольше. Этим и объясняется тот факт, что забеременеть мальчиком сложнее.

Для оплодотворения важна подвижность сперматозоидов.

Как происходит оплодотворение

Успешное оплодотворение яйцеклетки – основная функция сперматозоида, этот процесс достаточно сложный. Ооцит оплодотворяется лишь одним сперматозоидом. За возможность достичь цели первыми борьбу ведут миллионы сперматозоидов. Движение начинается сразу после попадания спермы в тело женщины. Спустя всего 2-3 часа большинство клеток гибнет, и виной тому – неблагоприятная форма влагалищной среды.

Выжившие продолжают двигаться, попадая поочередно в отдел шейки матки, а затем в матку. По пути к яйцеклетке гаметам приходится преодолевать препятствия в виде защитной слизи, которую будут разрушать ферментные соединения, содержащиеся в их головной части. Сама яйцеклетка также покрыта специальной мукополисахаридной оболочкой, которая будет разрушена в месте проникновения самого сильного спермия.

При использовании ферментов акросомы создается отверстие в оболочке, размером, достаточным для внедрения головки, при этом тело и хвост отпадают. Самый важный элемент сперматозоида человека несет половинную генетическую информацию. Слияние мужских и женских клеток завершается образованием диплоидной зиготы, содержащей 46 хромосом.

Во время эякуляции выбрасывается несколько миллионов сперматозоидов.

В конечном итоге функции яйцеклетки и сперматозоида сводятся к единой цели – успешному и здоровому оплодотворению. Поэтому наиболее значимой характеристикой для спермия является его активность. Благодаря строению и функциям сперматозоидов и яйцеклетки оплодотворение становится высоко вероятным. Наличие специфических рецепторов на внешней оболочке дает возможность распознать химические вещества, которые выделяет яйцеклетка. Функция и строение сперматозоида создают все необходимые условия для целенаправленного движения. После выброса семенной жидкости здоровые клетки, которые не погибли во влагалищной среде, продолжают движение к яйцеклетке. Это перемещение называют положительный хемотаксис.

Важно: длина сперматозоидов и их количество в сперме роли не играет. Успешному достижению цели способствует их хорошая подвижность.

Основные сведения о мужских гаметах

Скорость движения, учитывая форму сперматозоида, а особенно его размер, просто огромна. За одну минуту он способен преодолеть дистанцию в 4-5 мм. Можно представить, что это за расстояние, если его собственная длина, в переводе на миллиметры, составляет 0,055. Длина маточной трубы, в среднем, составляет 170 мм, а это значит, что для достижения цели сперматозоиду понадобится 44 минуты беспрерывного движения. Но в реальности это может занять несколько суток.

25% – такова статистика успешного оплодотворения во время выброса спермы. Это касается даже здоровых пар. Во время выброса спермы введение сперматозоида во влагалище происходит с очень большой скоростью. В среднем она составляет 70 км/ч.

По окончании этапа созревания сперматозоид может прожить в мужском организме месяц. Вне организма – около суток, на это влияют окружающие условия (температура, влажность, кислотный уровень). Сперма наполнена огромным количеством питательных веществ. Спермии занимают всего 5% всей семенной жидкости. Все оставшееся вещество в своем составе имеет элементы защитных и питательных веществ, которые должны поддерживать жизнеспособность клетки во время ее продвижения к цели.

Для того чтобы оплодотворение прошло успешно и будущий эмбрион развивался без отклонений, можно предпринять ряд мер по улучшению качества спермы. Среди них – воздержание от вредных привычек, употребление фруктов и овощей, пребывание на свежем воздухе. Не последнее место занимают контроль над весом и предпочтение в меню легкой пищи. Таким образом, все элементы строения сперматозоида будут хорошо функционировать, и клетки будут более активны.

Ответы на эти и многие другие вопросы – тема сегодняшней статьи.

Какие факторы влияют на жизнеспособность сперматозоидов

Значение сперматозоидов в человеческой жизни трудно переоценить. Именно от их жизнеспособности и подвижности при стечении благоприятных обстоятельств зависит исход полового акта и зарождение новой жизни, появление малыша на свет и даже его род.

Жизненный цикл мужских сперматозоидов принято условно делить на два периода:

Рождение и созревание в родительском организме. Необходимо приблизительно 2 месяца, чтобы спермик стал взрослым, окреп и получил свой индивидуальный набор хромосом. Еще месяц он ждет момента эякуляции, потом погибает, становится неспособным оплодотворить женскую яйцеклетку.
Жизнь во внешней среде – наступает с момента оргазма, когда сперматозоид покидает родительский организм. Он или попадает в женское влагалище, где имеет шанс к оплодотворению, или гибнет на открытом воздухе.

Один раз в три месяца происходит обновление клеточного состава гамет, которое продолжается на протяжении всей жизни мужчины.

Важно знать, сколько времени сперматозоид жив и сохраняет при этом свою активность именно с момента эякуляции. В среднем продолжительность жизни колеблется от нескольких минут до нескольких суток . Все зависит от того, куда они попали – в женский организм или во внешнюю среду.

Срок жизни сперматозоидов зависит от многих факторов, основными из которых являются:

состояние репродуктивных органов мужчины и женщины, наличие или отсутствие хронических или острых заболеваний, воспалительные процессы;
температура тела мужчины или окружающей среды;
тип внешней среды, в которую они попали после секса;
воздействие света, в том числе солнечных лучей;
применение лубрикантов во время полового контакта;
показатели кислотно-щелочного баланса во влагалище. Если среда щелочная, то спермики живут дольше;
прием медикаментозных препаратов или контрацептивов;
набор хромосом конкретного сперматозоида;
индивидуальные показатели состояния спермы: количество, состав, активность половых клеток;
синтетические соединения, которые могут находиться в смазке презерватива.

Женская яйцеклетка после овуляции живет сутки. Этого времени вполне достаточно, чтобы жизнеспособный спермик достиг ее, ведь на это ему требуется всего полчаса.

Сколько живут сперматозоиды с Х и Y хромосомами

Но есть разница и в жизни сперматозоидов. И это особенно важно для пар, которые планируют ребенка и мечтают о девочке или мальчике:

На самом деле ученые пока опровергают подобные расчеты, но почему бы не попробовать?

Иногда случается и такое, что по мужской линии сперматозоиды с Y-хромосомами или с X-хромосомами всегда гибнут, имея нарушения в строении и являясь нежизнеспособными. Это связано с наследственностью, и в таких семьях из поколения в поколение рождаются либо только девочки, либо только мальчики.

Как влияет пониженная или повышенная температура на сперматозоиды

Температура мужского тела и окружающей среды, в которой он проводит достаточное количество времени, играет наиболее важную роль в том, как долго живут сперматозоиды и насколько они активны.

Наиболее благоприятной температурой тела для спермиев является температура до 37 градусов . Пара, которая планирует беременность, должна и дома жить при оптимальной комнатной температуре.

Повышенная температура

если основное рабочее время связано с условиями повышенной температуры, например, в производственном цехе или шахте, то большинство спермиев гибнут, а те, что выживают, не отличаются активностью и жизнеспособностью, почти не способны к оплодотворению;
снижение подвижности наблюдается и в летнюю жару, когда термометр показывает 38ºС выше нуля;
мужчине следует избегать ношение узкого, тесного, да к тому же синтетического нижнего белья;
любители попариться в бане и сауне должны быть настороже, ведь у них тоже могут быть проблемы с зачатием ребенка.

Пониженная температура

Воздействие низких температур на организм мужчины тоже чревато последствиями. Если мужчина длительное время находится в условиях, где четыре градуса ниже нуля, то происходит не только гибель гамет, но и дисбаланс работы половой системы в целом.

Поэтому так важно не игнорировать теплое нижнее белье во время морозов, не сидеть на холодном, не трогать руками лед и снег. Особенно в тот период, когда планируется зарождение новой жизни.

Но как же тогда заморозка спермы для банка доноров?

Ведь ее замораживают при высоких температурах, но при этом она сохраняет свои способности во время искусственного оплодотворения?

Все дело в особой технологии такой заморозки и условиях ее хранения. Процесс происходит буквально за несколько секунд так, что сперматозоиды в состоянии шока не успевают погибнуть. А вот при малейшем отклонении от определенных условий хранения они сразу теряют свои свойства и умирают.

Сколько живут сперматозоиды в женском организме

Оказавшись в женском организме, спермики ведут себя по-разному. Время их способности к оплодотворению зависит от различных факторов, связанных с состоянием женского организма, менструальным циклом, их жизнеспособностью:

во влагалище преобладает кислая среда, поддерживаемая специальными лактобактериями, под воздействием которой большинство спермиев гибнет в течение 1.5-2 часов . Остаются лишь самые сильные и подвижные. Они то и достигают шейки матки;
в шейке матки продолжительность их жизни увеличивается от 4 до 8 дней в связи с тем, что среда здесь щелочная. Они начинают двигаться гораздо активнее и через полчаса уже достигают матки и фаллопиевых труб;
в трубах во время овуляции их уже может ждать созревшая к оплодотворению яйцеклетка. Если она отсутствует, то спермии живут неделю, но свою оплодотворяющую способность утрачивают через 3-5 дней .

Срок жизни гамет напрямую зависит от состояния здоровья женского организма, в том числе и органов репродуктивной системы. Любые воспалительные процессы меняют pH среды в сторону повышения кислотности, что губительным образом действует на большинство спермиев. Наличие половых инфекций, например, хламидий, вообще оказывают цитотоксическое, убивающее действие на клетки.

Сколько живут сперматозоиды после попадания на половые органы, существует ли возможность беременности в таком случае?

Ответ на вопрос положительный. Да, можно забеременеть, даже если , так как сперматозоиды содержатся в смазке и остаются на пенисе и в уретре. И в случае их выносливости и активности они очень даже могут помочь забеременеть.

Особенно, если половой акт повторяют, предварительно не совершив необходимых гигиенических процедур, не смыв следы первого.

Сколько живут сперматозоиды в окружающей среде

Сперматозоиды в составе эякулята находятся в секрете простаты, содержащей биологически активные вещества, которые поддерживают их, питают и оказывают защитное действие от кислой среды в женском влагалище. Иммунные клетки воспринимают их, как чужеродные белки и стараются уничтожить. Поэтому легко представить себе, что происходит со спермиями, когда они оказываются во внешней среде и теряют эту защиту. Живут они в этом случае совсем недолго.

В воде

Существуют от 5 до 10 минут в составе эякулята. Оказавшись без питательной среды, спермики гибнут через секунду.

На головке члена и нижнем белье

Гибнут в течение получаса. Поэтому за это время самые активные из них при положительном стечении обстоятельств могут проникнуть во влагалище, матку и оплодотворить яйцеклетку.

Под воздействием света и солнечных лучей

Свет действует на них губительно, продолжительность жизни – не более 20 минут.

В завязанном презервативе

Около получаса, если отсутствует синтетическая спермицитная смазка. В противном случае гибнут мгновенно.

Истории о том, как женщины обманом применяли сперму из использованного презерватива, чтобы забеременеть, вполне соответствуют истине. Ввести сперму во влагалище не так сложно и долго. А некоторые из гамет вполне могут оплодотворить яйцеклетку.

На открытом воздухе

После того, как мужчина кончил вне женского организма, спермии могут существовать не более 2 часов. И даже обладая самой большой активностью, преодолев кислую среду влагалища, уже навряд ли смогут двигаться дальше.

Высокая фертильная способность мужчины предполагает выделение большого количества спермы. В этом случае гибель гамет происходит в течение последующих 5 часов.

Во рту, на руках, в слюне, в анальном отверстии , на любых участках кожных покровов и предметах быта сперматозоиды гибнут в течение 3-5 часов. И в этом случае волноваться по поводу того, может ли наступить нежелательная беременность или нет, не стоит.

На простынях и полотенце спермики гибнут, как только семенная жидкость высохнет, и риск беременности в таком случае сводится к нулю.

Многие женщины хотят знать, можно ли зачать ребенка, если собрать свежую сперму в шприц. Да, можно, но при благоприятном стечении обстоятельств, которые зависят от дня менструального цикла и чистоты спермы. Сделать это нужно сразу после оргазма в чистую чашку, а уже потом использовать ее в шприце. Через час возможность оплодотворения будет снижена в 5 раз.

Спермограмма

Этот анализ спермы сегодня очень актуален, так как значительно увеличилось число бездетных пар именно по причине мужского бесплодия, которое часто бывает связано с составом спермы, подвижностью и жизнеспособностью гамет, с их дефектами и т.д.

После трехдневного воздержания мужчина эякулирует в специальную чашку, а затем специалисты делают тест, в котором определяют:

какова форма, внешний вид и размеры гамет
их активность, то, насколько быстро они двигаются;
плотность, то есть содержание гамет в сперме, выражается в миллионах на миллилитр;
количество выделившегося эякулята, которого должно быть не более чайной ложки.

По показателям спермограммы определяют, насколько высока способность конкретного мужчины к воспроизведению потомства, сколько живут сперматозоиды, соотношение зрелых и молодых в составе эякулята.

Не забывайте, что такой анализ следует проводить в специализированных медицинских центрах при участии квалифицированных специалистов.

Как увеличить жизнеспособность гаметы

откажитесь от узкого обтягивающего белья, отдайте предпочтение свободным, так называемым семейным трусам;
не переохлаждаетесь, поддерживайте нужный температурный режим тела и окружающей среды;
откажитесь от походов в баню или сауну хотя бы за несколько недель до планируемого зачатия;
не используйте различные смазки и гели, уменьшающие срок жизни гаметы;
избегайте стрессов, старайтесь не реагировать на сложные жизненные обстоятельства депрессиями и раздражительностью.
больше отдыхайте, не забывайте, что спать нужно не менее восьми часов в сутки;
избавляйтесь от вредных привычек, особенно курения и злоупотребления алкогольными напитками;
повышайте физическую активность, не принимайте анаболики и стероиды, но при этом избегайте подъема тяжестей и профессионального спорта;
измените рацион питания, не употребляйте сою и жирные продукты, ешьте побольше овощей и фруктов, наполняйте свой организм недостающими полезными веществами;
принимайте витаминно-минеральные комплексы и иммуномодуляторы, особенно в периоды межсезонья.

Зная, сколько живут сперматозоиды, можно легко запланировать беременность или избежать ее. И даже, если ученые ошибаются, угадать пол долгожданного малыша.