Отнася се до характеристиките на структурата на спермата. Устройство на спермата - хистология, основни части
сперма- мъжките репродуктивни клетки със сложна структура, притежаващи свойството на независимо движение, са основната част от спермата в биологично отношение. Спермата се състои от глава, шийка, тяло и опашка.
Общата дължина на спермата на селскостопанските животни е 0,056-0,07 mm или 56-70 микрона, а ширината е от 0,001-0,005 mm или 1-5 микрона.
Обемът на спермата е много малък. Той е 10-12 хиляди пъти по-малък от обема на яйцето.
Главата на спермата е пластина с форма на лъжица. Изследвайки бавно движещите се сперматозоиди под микроскоп, можете да ги видите как се въртят около надлъжната си ос. Главата на сперматозоида се завърта или с широката си страна, или с ръба си, поради което се забелязва „трептенето” на сперматозоида.
Главата на спермата представлява приблизително една девета от дължината му. Главата съдържа наследствена информация, а шията, тялото и опашката са двигателният апарат на спермата. Предната част на главата е закръглена, а задната част на семенната течност на бика и овена е леко стеснена и рязко изрязана. В средната и задната част на главата има ядро, а в предната част има специално тяло под формата на шапка - акрозома. Той отделя ензими, които по време на оплождането разтварят вискозната субстанция на corona radiata на яйцеклетката и улесняват проникването на спермата в яйцеклетката.
Външната страна на главата е покрита с плътна прозрачна обвивка - мембрана от протеиново вещество. Покрива също врата, тялото и опашката. Само крайната част на опашката е свободна от черупката. При дългосрочно съхранение на сперматозоидите мембраната набъбва и се отлепва под формата на топчета или парчета. Такива сперматозоиди губят способността си да оплождат. Главата и тялото са свързани с шията. Три тънки снопчета влакна (фибрили) се простират от основата на главата в шията, образувайки аксиална нишка. Аксиалната нишка, заобиколена от двойна спирала, преминава през тялото на спермата. Тялото на спермата е пръчковидна част на спермата и служи като основа за по-тънка опашка. Опашката се състои от аксиална петица, покрита с тронна спирала. Крайната част на опашката не е покрита със спирала или обвивка. Състои се от фибрили на аксиалната нишка и има вид на четка.
Движение на спермата. Сперматозоидите имат независима способност да се движат. Центърът на движение е в шията и тялото, следователно, когато главата е откъсната, тялото на спермата е способно да се движи, но главата остава неподвижна.
В спермата могат да се наблюдават три вида движение:
- праволинейни транслационникогато сперматозоидите се движат активно по права линия, това е физиологично нормално движение;
- манежно движение- въртят се около главата си или се движат в кръг, тази форма на движение показва увреждане на сперматозоидите, подуване на главата, загуба на форма на лъжица;
- трептящо движение- навежда се наляво и надясно, без да се движи напред.
Движението на спермата се извършва с помощта на опашката. Огъва се на една страна и след това бързо се изправя. Движението на опашката се повтаря бързо, в резултат на отблъскването й от сперматозоида тя се придвижва напред. За 1 секунда опашката на спермата на бик при 37° произвежда 9 удара. Лъжицевидната форма на главата с едностранни движения на опашката води до нейното завъртане по надлъжната ос. Комбинацията от удари на опашката с въртене около надлъжната ос води до движение на сперматозоидите напред, скоростта на движение на сперматозоидите е доста висока - 4-6 mm в минута.
Осцилаторните движения на сперматозоидите възникват поради забавяне на енергийните процеси, те могат да се наблюдават при нормални сперматозоиди след дългосрочно съхранение, при ниски температури, в кисела среда. Затоплянето и алкализирането на спермата води до възстановяване на линейното движение.
Нормалните сперматозоиди се движат срещу потока течност. Тази особеност на движението се нарича реотаксис. Благодарение на реотаксиса те се движат в яйцепровода към яйцето. Мъртвите и неподвижните се отнасят от течението на течността.
Спермата има отрицателен електрически заряд. Едноименният електрически заряд осигурява взаимното отблъскване на сперматозоидите, предотвратявайки слепването им. Под въздействието на електрически заряд сперматозоидите се подреждат паралелно, което създава определен ред в движението им. Намаляването на електрическия заряд отслабва взаимното отблъскване на сперматозоидите, те започват да се слепват с главите или други части. Това явление се нарича аглутинация.
Аглутинация на сперматозоидитевъзниква, когато в сперматозоидите има положително заредени йони или спермиоаглутинини и повишена киселинност (рН 5-6,4) на околната среда.
Аглутинацията може да бъде обратима, ако сперматозоидите се слепват само с главите си и запазват подвижността на опашката - „звездна аглутинация“, и необратима, когато сперматозоидите се слепват произволно. Доказано е наличието на спермиоаглутинини в гениталната област на женски по отношение на спермата на друг животински вид. Образуването на спермиоаглутинини, като реакция на тялото, възниква по време на парентерално проникване на сперматозоиден протеин в тялото, което се случва при многократно и обилно инжектиране на сперма в гениталния тракт на жените. Младите женски нямат спермиоаглутинини, но многораждалите ги имат. При естествени условия, при здрави животни, фоликуларната течност и секретите на простатната жлеза съдържат антиаглутинини, които предотвратяват аглутинацията и дори възстановяват нормалното състояние на спермата по време на звездната аглутинация.
Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.
Човешката сперма е мъжка репродуктивна клетка. Когато се слеят с яйцеклетката на жената, сперматозоидите комбинират своите набори от хромозоми и започват „изграждането“ на нов жив организъм. Но за нормалното оплождане е важно спермата да има правилната структура, форма и размер.
Как изглеждат отвън
Структурата на спермата и нейната форма осигуряват най-бързото и точно движение. Както знаете, само един сперматозоид печели състезанието - най-силният и най-бързият. За него е важно да изпревари съперниците си и да успее бързо да пробие дебелата броня на яйцето. Киселинната среда на вагината, която е неблагоприятна за сперматозоидите, предотвратява това, така че е изключително трудно да бъдеш сперматозоид - трябва да е много издръжлив.
Сперматозоидите се наричат „попови лъжички“ - това се дължи на тяхната изразителна форма и структура. Външно спермата е кръгла или овална топка с дълга тънка опашка.
Характеристики на анатомията
Спермата е клетка, но за разлика от други соматични човешки клетки, от които са изградени човешките тъкани, тя има следните структурни характеристики:
- Сперматозоидът има много по-малко цитоплазма от нормалната клетка. Тук изобилието му не е толкова важно.
- Ядрото на спермата е по-голямо от ядрото на нормалната клетка. Но в същото време няма пълен набор от хромозоми, а само половината (другата половина е „скрита“ в женското яйце).
- Метаболизмът тук се извършва на бавно ниво, консумацията на енергия е минимална.
- За разлика от други клетки, само спермата има опашка. Благодарение на тази структура той може да се движи целенасочено.
- Само в репродуктивната клетка се излъчва засилен отрицателен електрически заряд, който предотвратява процеса на аглутинация (залепване).
- От всички сперматозоиди те са най-издръжливи - поради течнокристалното състояние на цитоплазмата те могат да останат в неблагоприятна среда от 2 до 5 часа.
За разлика от други клетки, спермата има опашка, с която се движи.
"Устройство" на главата
Ако погледнете структурата на спермата в напречно сечение, можете да видите, че главата се състои от следните части:
- Акрозома.
- Ядро.
- Шия.
В горната част на главата има нещо подобно на балон. Нарича се акрозома и тук се събират специални ензими, които в момента на „скачване“ с яйцето изпръскват върху повърхността му и разтварят мембраната. Тази структура гарантира проникването на спермата в женската репродуктивна клетка и последващото сливане.
Под акрозомата в спермата има ядро. Това е хранилище на генетичен материал (23 хромозоми - половината от набора, необходим за започване на изграждането на нов организъм). Между другото, не всички сперматозоиди имат абсолютно идентичен набор от хромозомни материали. Има два вида сперматозоиди в зависимост от вида на 23-тата нечетна хромозома в набора. Полът на детето зависи от това кой вид опложда яйцето:
- С 23-та Х хромозома (гиноспермия) те са отговорни за раждането на женско дете.
- С 23-та Y хромозома (андроспермия) те са отговорни за раждането на мъжко дете.
Средната част е шията. Той свързва опашката и центрозомата на главата и осигурява на зародишната клетка необходимата подвижност. Това е вид става, с която сперматозоидите извършват вълнообразни движения, с помощта на които „поповата лъжичка“ плува към яйцето.
От какво се състои флагелът?
Втората половина на спермата е опашката. Структурата на спермата е такава, че тази част заема ¾ от общия размер на репродуктивната клетка. Опашката изглежда само еднаква. Всъщност той има многослойна структура:
- Междинен митохондриален слой. Най-дебелата част от структурата на опашката. Тук са концентрирани елементите, които генерират енергията, която осигурява движението. Тези елементи абсорбират и обработват фруктозата, намираща се в спермата. Скоростта на движение е до 50 микрона в секунда, или до 1,5 см в минута.
- Основен слой. Ето две дузини микроскопични тръби, направени от плътни влакна, които правят опашката плътна.
- Краен слой. Върхът е покрит с тънка клетъчна мембрана, за да не създава баласт и да не пречи на маневреността му.
В основната част на опашката на спермата има две дузини микроскопични тръби, направени от плътни влакна.
Малък и отдалечен
Трудно е да видите сперматозоиди под микроскоп - трябва многократно увеличение. Това е така, защото размерът на спермата е много малък – той е по-малък от стандартната клетка, от която са изградени тъканите на вътрешните органи. Размерите му са както следва:
- Дължината на спермата е 55 микрона.
- Широчина приблизително 3,5 микрона.
- Височина приблизително 2,5 микрона.
Ако вземем предвид не общия размер на спермата, а размерите на всяка отделна част, те ще бъдат както следва:
- Дължината на главата на човешкия сперматозоид е 5 микрона.
- Средната част е с размери 4,5 микрона.
- Средният размер на опашката е 45 микрона.
Защо сперматозоидите са толкова малки? Не би ли било по-полезно за природата да направи тези клетки по-големи и по-силни? Както показа еволюцията, много по-изгодно е да се вземат яйца на щурм. Когато милиони малки сперматозоиди се изпращат чрез спермата към женската репродуктивна клетка, по-вероятно е поне една „попова лъжица“ да достигне целта. Малък брой големи сперматозоиди ще трябва да поемат тежестта на агресивната среда на вагината на жената, което значително ще намали скоростта им на движение и съответно ще намали шансовете за бързо оплождане.
Важна мисия
Какви са основните функции на спермата? Тяхната задача, след като са влезли във влагалището със сперма, е да започнат бързо и целенасочено движение към шийката на матката и след това в матката. Повечето сперматозоиди умират в неблагоприятната среда на влагалището след два часа.
Основната мисия на спермата е да проникне в яйцето.
По правило само сто от един милион „попови лъжички“ достигат до яйцето. Но дори и тук ги очаква пречка: поставянето на сперматозоид в яйцеклетката е трудна задача, тъй като женската клетка е заобиколена от плътен слой от фоликуларен защитен слой. Функцията на спермата е да се прикрепи към този слой, да започне да отделя специален ензим (същия, който се синтезира в акрозомата на главата) и да разтваря „бронята“. Първият сперматозоид, който успее да направи това, ще проникне вътре в яйцето (по-точно ще проникне само главата, опашката ще падне и ще се разтвори отвън). След това бронята веднага ще се укрепи и ще попречи на други клетки да повторят подвига на „пионера“.
Следващата функция на яйцеклетката и спермата е да комбинират своите хромозомни набори и да образуват една клетка. Спермата прониква в яйцеклетката, където се съхранява женската генетична половина, и й предава своите резерви. Сливането на хаплоидно яйце и сперма произвежда клетка, съдържаща 46 хромозоми. Нарича се диплоидна зигота - и е първият елемент на плода.
Въведение
Човешки сперматозоиди
Заключение
Литература
Въведение
Сперматозомид (от древногръцки urEsmb (ген. p. urEsmbfpt) - семе, zhshchYu - „живот“ и edpt - „вид“) - мъжка репродуктивна клетка, мъжка гамета, която служи за оплождане на женските гамети, яйца. Терминът се използва за обозначаване на малки, обикновено подвижни гамети в организми, характеризиращи се с оогамия. Те обикновено са много по-малки от яйцето, тъй като не съдържат толкова значително количество цитоплазма и се произвеждат от тялото едновременно в значителни количества. Понятието „сперма“ трябва да се разграничава от понятието „сперма“, тъй като последното се състои от семенна течност (която съдържа сперма) и също така съдържа малък брой епителни клетки на уретрата. Синоними: оживен, понякога семенен. Обикновено (особено в ботаниката) спермата се нарича сперматозоиди, които нямат флагели.
Разнообразие на спермата при животните
При различните животински видове сперматозоидите са структурирани по различен начин, но все още има общи структурни характеристики. Типичната животинска сперма има глава, средна част и опашка (флагелум). Главата съдържа хаплоидно ядро (носещо хромозоми), акрозома (носеща литични ензими, необходими за разтваряне на мембраната на яйцето) и центриол, който образува цитоскелета на флагела. Между главата и средната част има стеснение на клетката, така наречената шийка. В средната част е митохондрията - гигантска спираловидна митохондрия. Флагелумът служи за движение на спермата.
При повечето животни спермата има типичната структура, описана по-горе. Но има и изключения. Броят на камшичетата може да бъде повече от един. Така в аквариумните риби Tetradon сперматозоидите носят две камшичета. При някои ракообразни спермата има няколко флагела. При кръглите червеи сперматозоидите обикновено нямат камшичета (по време на еволюцията всички клетки на този вид животни са загубили реснички и камшичета), те имат амебоидна форма и се движат с помощта на псевдоподи. При тритона опашката носи „вълнообразна мембрана“ (перка). Главите на спермата са много разнообразни. При човека главата на сперматозоида е яйцевидна, странично сплескана. При мишки и плъхове - във формата на кука. Нисшите ракообразни имат сферична сперма. При някои торбести сперматозоидите са двойни и се движат по двойки, като същевременно бият опашките си синхронно. Разделянето става непосредствено преди оплождането на яйцето.
Сперматозоидите имат микроскопични размери, обикновено дължината на сперматозоида е от няколко десетки до няколкостотин микрометра. Размерите на спермата също варират значително и не корелират с размера на възрастното животно. Например спермата на мишка е 1,5 пъти по-голяма от човешката сперма. А спермата на тритон е няколко пъти по-голяма от човешката сперма.
Човешки сперматозоиди
Откриване на сперма
Устройство и функция
Човешката сперма е специализирана клетка, чиято структура й позволява да изпълнява своята функция: да преодолее репродуктивния тракт на жената и да проникне в яйцеклетката, за да въведе в нея генетичния материал на мъжа. Спермата се слива с яйцеклетката и я опложда.
Фиг. 1.Структура на човешката сперма (електронно микроскопска диаграма). 1- акрозома; 2 -- сърцевина; 3 -- шийка; 4 - митохондрии; 5 -- аксиални резби.
В човешкото тяло спермата е най-малката клетка на тялото (ако вземете предвид само самата глава без опашката). Общата дължина на човешкия сперматозоид е приблизително 55 микрона. Главата е с дължина приблизително 5,0 µm, ширина 3,5 µm и височина 2,5 µm, средната част и опашката са с дължина съответно приблизително 4,5 и 45 µm.
Малкият размер вероятно е необходим за бързото движение на спермата. За да се намали размерът на сперматозоидите по време на узряването му, настъпват специални трансформации: ядрото се уплътнява поради уникалния механизъм на кондензация на хроматина (хистоните се отстраняват от ядрото и ДНК се свързва с протаминовите протеини), по-голямата част от цитоплазмата се изхвърля от сперматозоидите под формата на така наречената „цитоплазмена капка“, като остават само най-необходимите органели.
Мъжката сперма има типична структура и се състои от глава, средна част и опашка.
Главата на човешкия сперматозоид има формата на елипсоид, компресиран отстрани, от едната страна има малка ямка, поради което хората понякога говорят за "лъжицевидната" форма на главата на сперматозоида при хората. Следните клетъчни структури са разположени в главата на спермата:
1) Ядро, носещо един набор от хромозоми. Такова ядро се нарича хаплоидно. След сливането на сперматозоид и яйцеклетка (чието ядро също е хаплоидно) се образува зигота - нов диплоиден организъм, носещ майчини и бащини хромозоми. По време на сперматогенезата (развитието на спермата) се образуват два вида сперматозоиди: тези, носещи Х хромозомата и тези, носещи Y хромозомата. Когато яйцеклетката се оплоди от сперма, носеща X, се образува женски ембрион. Когато яйцеклетката се оплоди от сперматозоид, носещ Y, се образува мъжки ембрион. Ядрото на сперматозоидите е много по-малко от ядрата на други клетки; това до голяма степен се дължи на уникалната организация на структурата на хроматина на сперматозоидите (виж протамини). Поради силна кондензация хроматинът е неактивен - РНК не се синтезира в ядрото на спермата.
2) Акрозома - модифицирана лизозома - мембранна везикула, носеща литични ензими - вещества, които разтварят мембраната на яйцето. Акрозомата заема около половината от обема на главата и е приблизително равна по размер на ядрото. Той се намира пред ядрото и покрива половината от ядрото (затова акрозомата често се сравнява с капачка). При контакт с яйцеклетката акрозомата освобождава ензимите си навън и разтваря малка част от мембраната на яйцеклетката, като по този начин създава малък „проход“ за проникване на спермата. Акрозомата съдържа около 15 литични ензима, основният от които е акрозинът.
3) Центрозомата е центърът за организацията на микротубулите, осигурява движението на опашката на сперматозоидите и също така вероятно участва в събирането на ядрата на зиготата и първото клетъчно делене на зиготата.
Зад главата е така наречената „средна част“ на спермата. Средната част е отделена от главата с малко стесняване - „шията“. Опашката е разположена зад средната част. Цитоскелетът на флагела, който се състои от микротубули, преминава през цялата средна част на спермата. В средната част около цитоскелета на флагела има митохондрия - гигантска митохондрия на спермата. Митохондриите имат спираловидна форма и сякаш се увиват около цитоскелета на флагела. Митохондрията изпълнява функцията на синтез на АТФ и по този начин осигурява движението на флагела.
Опашката или камшикът се намира зад средната част. Тя е по-тънка от средната част и много по-дълга от нея. Опашката е органът за движение на сперматозоидите. Структурата му е типична за еукариотните клетъчни флагели.
Движение на човешката сперма
Човешката сперма се движи с помощта на флагел. По време на движение спермата обикновено се върти около оста си. Скоростта на движение на човешкия сперматозоид може да достигне 0,1 мм в секунда. или повече от 30 см на час. При жената, приблизително 1-2 часа след коитус с еякулация, първите сперматозоиди достигат до ампуларната част на фалопиевата тръба (частта, където става оплождането).
В мъжкото тяло сперматозоидите са в неактивно състояние, флагелите им се движат незначително. Движението на сперматозоидите по гениталния тракт на мъжа (спемиферозни тубули, канал на епидидима, семепровод) се извършва пасивно поради перисталтичните контракции на мускулите на канала и биенето на ресничките на клетките на стената на канала. Сперматозоидите стават активни след еякулация поради действието на ензимите на простатния сок върху тях.
Движението на спермата по гениталния тракт на жената е независимо и се случва срещу движението на течността. За да се осъществи оплождането, сперматозоидите трябва да изминат път от около 20 см (цервикален канал - около 2 см, маточна кухина - около 5 см, фалопиева тръба - около 12 см).
Вагиналната среда е вредна за спермата; семенната течност неутрализира вагиналните киселини и частично потиска действието на имунната система на жената срещу спермата. От вагината спермата се придвижва към шийката на матката. Посоката на движение на спермата се определя чрез усещане на pH на околната среда. Движи се в посока на намаляване на киселинността; Вагиналното pH е около 6,0, цервикалното pH е около 7,2. По правило повечето сперматозоиди не могат да достигнат шийката на матката и умират във влагалището (според критериите на СЗО, използвани в посткоиталния тест, 2 часа след коитуса във влагалището не остават живи сперматозоиди). Преминаването на цервикалния канал е затруднено за сперматозоидите поради наличието на цервикална слуз в него. След като преминат през шийката на матката, сперматозоидите попадат в матката, чиято среда е благоприятна за сперматозоидите, в матката те могат да поддържат подвижността си доста дълго време (отделни сперматозоиди до 3 дни). Маточната среда има активиращ ефект върху сперматозоидите и тяхната подвижност се увеличава значително. Това явление се нарича "капацитация". За успешно оплождане най-малко 10 милиона сперматозоиди трябва да проникнат в матката. От матката сперматозоидите се изпращат до фалопиевите тръби, посоката към които и в които сперматозоидите се определят от потока течност. Доказано е, че спермата има отрицателен реотаксис, тоест желанието да се движи срещу течението. Потокът от течност във фалопиевата тръба се създава от ресничките на епитела, както и от перисталтичните контракции на мускулната стена на тръбата. Повечето сперматозоиди не могат да достигнат края на фалопиевата тръба - така наречената "фуния" или "ампул", където се случва оплождането. От няколко милиона сперматозоиди, които влизат в матката, само няколко хиляди достигат до ампулната част на фалопиевата тръба. Как човешката сперма търси яйцеклетка във инфундибулума на фалопиевата тръба остава неясно. Има предположения за наличието на хемотаксис в човешката сперма - движение към определени вещества, секретирани от яйцеклетката или фоликулните клетки около нея. Въпреки факта, че хемотаксисът е присъщ на спермата на много водни организми с външно оплождане, неговото присъствие все още не е доказано в спермата на хора и бозайници.
Продължителност на живота на човешката сперма
След период на съзряване от около 64 дни спермата може да остане в тялото на мъжа до един месец. Те са в състояние да оцелеят в еякулата, в зависимост от условията на околната среда (светлина, температура, влажност) до 24 часа. Във влагалището сперматозоидите умират в рамките на няколко часа. В шийката на матката, матката и фалопиевите тръби сперматозоидите остават живи до 6 дни.
Сперматозоидите в растителния свят
В повечето случаи растителните сперматозоиди са много малки; изключение правят сперматозоидите на цикадите: при някои видове те се виждат с невъоръжено око, достигайки диаметър от 0,3 mm. Ядрото на сперматозоидите на растенията обикновено е голямо, с малко количество цитоплазма. Растителните сперматозоиди се наричат още антерозоиди. Растителният орган, в който се произвеждат сперматозоидите, се нарича антеридий.
Образуване на мъжки зародишни клетки
При гръбначните женските полови клетки се образуват в половите жлези - яйчниците, а мъжките - в тестисите. Именно в половите жлези се образуват хаплоидните гамети от оригиналните диплоидни клетки. Образуването на зрели сперматозоиди в тялото на бозайниците започва с настъпването на пубертета, а яйцата - в пренаталния период на развитие на женското тяло.
Схема на развитие на зародишните клетки
Размножителен период МИТОЗА
Интерфазен период на растеж
профаза-I метафаза-I
анафаза-I телофаза-I
Период на съзряване на МЕЙОЗАТА
профаза-II метафаза-II
анафаза-II телофаза-II
Има няколко етапа в развитието на зародишните клетки (виж схемата). Първият етап от развитието на зародишните клетки се нарича размножаване. Този етап се характеризира с делене на диплоидни клетки чрез митоза. В този случай от всяка майчина клетка се образуват две дъщерни диплоидни клетки. Поради митозата броят на клетките се увеличава.
След това идва етапът на растеж. През този период размерите на клетките се увеличават. Клетките са в състояние на интерфаза. Те синтезират протеини, въглехидрати, липиди, АТФ и двойни хромозоми.
По време на етапа на узряване клетките се делят чрез мейоза. Броят на хромозомите се намалява наполовина и от всяка диплоидна клетка се образуват четири 1000-ни хаплоидни дъщерни клетки.
При мъжете всички клетки, образувани в резултат на мейоза, са идентични и пълни. Развитието на зародишните клетки завършва с период на формиране, през който се образуват гамети - сперматозоиди и яйцеклетки.
Образуването на зародишни клетки в покритосеменните растения става по уникален начин. Гаметите се произвеждат в тичинките и плодниците. Прашниците на тичинката съдържат много диплоидни клетки, всяка от които се дели чрез мейоза.В резултат на това от всяка диплоидна клетка се образуват четири хаплоидни клетки, които се превръщат в поленови зърна.Процесът на образуване на полени не свършва до тук.Хаплоидното ядро от всяко поленово зърно се разделя чрез митоза.Така се образуват две хаплоидни клетки - генеративна и вегетативна Генеративната клетка се дели отново чрез митоза, в резултат на което се образуват два хаплоидни сперматозоида. Сперматозоиди - мъжки гамети.Те са неподвижни, тъй като нямат камшичета и се доставят до яйцеклетката през поленовата тръба.
По този начин едно зряло поленово зърно съдържа три клетки: вегетативна клетка или клетка от поленова тръба и два сперматозоида.
Яйчникът съдържа яйцеклетката, в която се образува женската репродуктивна клетка. В яйцеклетката се образуват четири хаплоидни клетки от една диплоидна клетка в резултат на мейоза. Три клетки умират, а останалата се дели три пъти чрез митоза. Това произвежда осем хаплоидни клетки, които образуват ембрионалния сак. Една от тях се превръща в яйце, две клетки се сливат и образуват диплоидна клетка - вторичното ядро на ембрионалната торбичка. Останалите пет клетки играят поддържаща роля, образувайки стената на ембрионалния сак.
Заключение
сперма мъжка репродуктивна клетка
Сперма или сперма, зряла мъжка репродуктивна клетка на животни и много растения. Основната функция на спермата е да оплоди яйцеклетката, т.е. трансфер на генетичен материал от тялото на бащата в женската репродуктивна клетка. Сперматогенезата (образуването на сперма) при повечето животни се извършва в семенните каналчета на тестисите. Продължителността на този процес варира при различните видове: при мишките е около 35 дни, при хората – 74, а при животните със сезонно размножаване – значително по-дълго. При бозайниците сперматогенезата (подобно на овулацията) се регулира от фоликулостимулиращ хормон от хипофизната жлеза. Сперматозоидите, които влизат в женските генитални пътища, могат да останат жизнеспособни дълго време: при пчелите - 3-4 години, при птиците - около 3 седмици; при хората обаче те са жизнеспособни в матката за не повече от 48 часа. При растенията сперматозоидите по правило са много малки; в повечето семенни растения те са неподвижни и без камшичета; обаче, в зелени и кафяви водорасли, папрати, хвощ, мъхове, цикади, гинко и някои други растения, напротив, сперматозоидите са подвижни и имат две или много флагели.
Литература
1. Н. С. Курбатова, Е. А. Козлова „Бележки за лекции по обща биология“.
2. Ruzen-Range E. Сперматогенеза при животни. М., 1980.
3. Гилбърт С. Биология на развитието, том 1. М., 1993.
4. Гиляров М. С. Биологичен енциклопедичен речник. М., 1986.
5. Антонова О. Възрастова анатомия и физиология. М., 1995.
Подобни документи
Процесът на узряване на зародишните клетки. Жизненият цикъл на редица протозои, водорасли, спори, голосеменни и многоклетъчни животни. Развитието на мъжките зародишни клетки става под регулиращото влияние на хормоните. Сперматогенеза при хора.
презентация, добавена на 01.04.2013 г
Физиологични особености на човешката репродукция. Два вида зародишни клетки: мъжки (сперма) и женски (яйца). Процесът на образуване на зародишни клетки (гамети) е феноменът на гаметогенезата. Три периода на развитие: фазите на сперматогенезата, оогенезата и мейозата.
курсова работа, добавена на 05/04/2009
Вътрешната структура на мъжките полови органи: простата, скротум и пенис. Структурата на вътрешните полови органи на жената. Вени, които носят кръв от перинеума. Функции на органа на слуха. Слуховото възприятие в процеса на човешкото развитие.
резюме, добавено на 16.10.2013 г
Концепцията за клетъчната мембрана, нейната структура и функция. Структурата на хлоропластите и митохондриите. Видове листа въз основа на формата на листното острие, ръба и основата. Разклоняване и братене на леторастите. Структурата на сложни и прости съцветия, цветя на ечемик, ръж, пшеница, царевица.
тест, добавен на 27.11.2011 г
Гъби: структура, местообитание, значение в природата и живота на човека. Клас обикновени и варовити гъби. Общ изглед на речни тръби. Обща характеристика на коелентерните. Основната функция на жилещите клетки. Характеристики на размножаване и регенерация.
презентация, добавена на 16.01.2014 г
Външен строеж и оцветяване на дрозофила. Продължителност на онтогенезата на Drosophila и особености на първото чифтосване, яйцеклетка и оплождане. Узряване на яйцеклетки и сперма, определяне на пола. Геномът на Drosophila и използването му в генетичното моделиране.
презентация, добавена на 26.10.2015 г
Основните видове живи клетки и характеристики на тяхната структура. Общ план на структурата на еукариотните и прокариотните клетки. Характеристики на структурата на растителните и гъбичните клетки. Сравнителна таблица на структурата на клетките на растения, животни, гъби и бактерии.
резюме, добавено на 12/01/2016
Методи за трансгенеза в животновъдството. Използване на зародишни клетки на тестисите. Фактори, повишаващи експресията на трансгени при животни. Характеристики на ядрена трансплантация на клетки, култивирани in vitro. Перспективи за работа по генно инженерство в животновъдството.
резюме, добавено на 26.09.2009 г
Характеристики на сперматогенезата, митотично клетъчно делене според вида на мейозата. Изследване на етапите на диференциация на клетките, които заедно съставляват сперматогенния епител. Изследване на структурата на мъжките полови органи и техните жлези, функциите на простатата.
резюме, добавено на 12/05/2011
Жлези на храносмилателния апарат. Класификация на женските полови органи. Класификация и структура на мъжките полови органи. Камерите на сърцето и съдовете, които захранват сърцето. Пътища на изтичане на кръв. Деления на мозъка. Локализация на центровете на слуха, зрението, движението.
сперма- мъжка репродуктивна клетка, способна да се движи, чиято функция е да опложда яйцеклетката.
Неговият строеж, размер и способност за движение са пряко свързани с условията за участие в процеса на оогамия. Така се нарича оплождането, при което половите клетки на мъжката и женската рязко се различават по форма, големина и функция.
Структурата на спермата съответства на нейната функционална цел, която е да преодолее репродуктивния тракт на жената и да прехвърли генетична информация към яйцеклетката.
Спермата се състои от:
- глави
- маточна шийка
- средна част
- опашка
Елипсоидалната глава се състои от:
- акрозоми
- центрозоми.
Акрозомаразположен в предната част на главата и представлява модифициран комплекс на Голджи. Съдържа петнадесет литични ензима.
Най-важните от тях са хиалуронидаза и трипсиноподобен акрозин.
По време на контакт с яйцеклетката, тези ензими се освобождават върху черупката на яйцето и се образува отвор за проникване на сперматозоиди.
Зад акрозомата е сърцевина, който съдържа генетичния материал. Съдържа 23 хромозоми, които по време на оплождането се сливат с 23-те хромозоми на яйцето и дават началото на нов организъм.
Една от 23-те хромозоми на спермата е полова хромозома и от нея зависи пола на бъдещия индивид. Ако спермата съдържа X хромозома, тогава се ражда женска, а ако съдържа Y, тя е мъжка.
центрозомаразположен в задната част на главата, по-близо до средната част на спермата. Той е центърът на микротубулната система и осигурява двигателната функция на опашката. Хипотетично той участва в съединяването на ядрата на зиготата и първото делене на нейните клетки.
Врат на спермата- Това е стеснената област зад главата, където се свързва с тялото на спермата. Има гъвкава структура, която позволява на главата да прави осцилаторни движения.
Зад шийката на спермата е средната част, понякога наричана тяло. Съдържа спираловидна митохондрия с 28 митохондрии. Натрупаният от него АТФ се използва за движението на сперматозоидите. Вътре в митохондриалната спирала е скелетът на флагела, състоящ се от микротубули.
Опашка на сперматаразположен зад средната част. Тя е много по-дълга и по-тясна от нея. Сперматозоидите се движат благодарение на камшичните движения на опашката, която съдържа две централни и девет периферни двойки микротубули.
Откриване на сперма
Първият, който открива сперматозоиди, е Йохан Гам, приятел на известния холандски натуралист Антони ван Льовенхук. Именно той информира Льовенхук за „семенните животни“ през 1677 г.
Но заслугата на Льовенхук е в това, че той пръв ги описва подробно, документира наблюденията и изпраща резултатите на Кралското общество в Лондон.
Особено изненадващо е, че Льовенхук работи без микроскоп и без висше образование. Той имаше талант да прави лещи, една от които имаше способността да увеличава 270 пъти, и много добро зрение.
Лещите тогава бяха с размер на грахово зърно и трябваше да се поставят директно в окото.
Самият Льовенхук е открит от друг известен учен, Грааф, който през 1673 г. пише на секретаря на Лондонското кралско общество за удивителен изобретател, чиито увеличителни устройства са по-добри от познатите по онова време.
Същата година Грааф умира преди да навърши 33 години. Ако не беше той, Льовенхук може би нямаше да получи необходимата подкрепа и светът научи за спермата много по-късно.
Като признание за заслугите му, Льовенхук все пак е приет в Лондонското кралско общество, въпреки факта, че много от членовете му първоначално са били арогантни към учения.
Льовенхук беше на друго мнение, като ги смяташе за бъдещ индивид в ембрионално състояние. Оплождащата функция на спермата по-късно е доказана от италианския учен Лазаро Спаланцани. Самият термин „сперма“ е въведен за първи път от Карл Ернст фон Баер.
Характеристики на структурата на спермата
Структурата на спермата, като високоспециализирана репродуктивна клетка, има редица отличителни черти в сравнение със соматичните клетки.
Основните характеристики са:
- в спермата има много по-малко цитоплазма, тъй като тя е по-малко значима от ядрото;
- ядрото съдържа хаплоиден набор от хромозоми, т.е. хромозоми без двойка;
- метаболизмът е нисък, консумацията на енергия е минимална;
- има камшичеста опашка за движение.
Размер на спермата
Спермата е една от най-малките клетки в човешкото тяло.
Размерите му са:
- дължина 55 µm;
- ширина 3,5 микрона;
- височина 2,5 µm
Дължината на главата е 5 микрона, средната част е 4,5 микрона, а опашката е 45 микрона.
Характеристики на мъжката сперма
Някои важни характеристики на мъжките гамети осигуряват тяхното ефективно функциониране в тежки условия. Това:
- отрицателен електрически заряд, който не позволява на процеса да се случи в еякулата;
- способността за активно движение със скорост до 5 см на час, благодарение на движенията на флагелатната опашка;
- течнокристално състояние на цитоплазмата, което й позволява да издържи на неблагоприятна среда.
Свойства на мъжките гамети
Спермата се различава рязко от яйцеклетката в много отношения. Всъщност те са сходни само в хаплоидния набор от хромозоми.
Основните свойства на мъжките гамети са:
- способност за активно движение;
- малки размери;
- наличието на ензими, способни да разграждат мукополизахаридната обвивка на яйцето;
- липса на доставка на хранителни вещества;
- производство в големи количества.
Продължителност на живота на спермата
След 64 дни на узряване сперматозоидите остават в епидидимиса приблизително 30 дни, след което умират. Те могат да останат в спермата до 24 часа, в зависимост от параметрите на околната среда.
Когато са изложени на агресивната за тях кисела среда на влагалището, сперматозоидите бързо умират.
Според СЗО два часа след полов акт във влагалището вече няма живи сперматозоиди.
Ако попаднат в матката, шийката на матката или фалопиевите тръби, те могат да бъдат живи до три дни.
Значението на процеса на движение
Киселинността на агресивната за сперматозоидите влагалищна среда е разнородна и движението им е насочено към намаляване на киселинността.
Ето защо скоростта на движение на мъжката гамета е толкова важна, тъй като колкото по-дълго е в по-агресивна среда, толкова по-голяма е вероятността от нейната смърт.
Също така е важно сперматозоидите да могат да възприемат атрактанти, специални химикали, които могат да стимулират движението към източника на тяхната секреция. Доказано е, че те се освобождават от яйцеклетката, което допринася за насоченото движение на сперматозоидите.
Подвижността на сперматозоидите е по-важна от броя им в спермата. Андролозите са добре запознати с това. Болест, при която репродуктивните клетки на мъжа са живи, но не могат да се движат, се нарича акиноспермия.
Процес на оплождане
Веднъж попаднали във влагалището заедно с еякулата, сперматозоидите започват да се движат към шийката на матката и след това към матката. Повечето от тях умират в неблагоприятната среда на влагалището след два часа. Шийката на матката отделя слуз, която също предотвратява по-нататъшното им движение.
За да бъде процесът успешен, поне 10 000 000 сперматозоиди трябва да продължат да се движат.
Оплождането на яйцеклетката става в частта от фалопиевата тръба, която се разширява близо до яйчника.
Следващата пречка за достъп до яйцеклетката е короната радиата, слоят от фоликуларни клетки около нея.
Този слой трябва да бъде унищожен от ензимите на акрозомата на спермата. Голям брой сперматозоиди, които се опитват да достигнат яйцеклетката, разрушават структурата на короната радиата.
Първият сперматозоид, който достигне zona pellucida, има най-голям шанс да оплоди яйцеклетката.
След това сперматозоидите с помощта на акрозомни ензими разтварят мукополизахаридната обвивка на яйцето, създавайки отвор за главата. След това главата му прониква в яйцето. В този случай тялото и опашката остават извън него. По време на сливането на хаплоидно яйце и сперма се образува диплоидна зигота, съдържаща 46 хромозоми.
сперма(от старогръцки σπέρμα (род σπέρματος) – семе, ζωή – живот и εἴδος – вид) – мъжка полова клетка, мъжка полова клетка, която служи за оплождане на женската полова клетка, яйцеклетка. Терминът се използва за обозначаване на малки, обикновено подвижни гамети в организми, характеризиращи се с оогамия. Те обикновено са много по-малки от яйцето, тъй като не съдържат толкова значително количество цитоплазма и се произвеждат от тялото едновременно в значителни количества. Понятието „сперма“ трябва да се разграничава от понятието „сперма“, тъй като последното се състои от семенна течност (която съдържа сперма) и също така съдържа малък брой епителни клетки на уретрата.
Откриване на сперма
Устройство и функция
Човешката сперма е специализирана клетка, чиято структура й позволява да изпълнява своята функция: да преодолее репродуктивния тракт на жената и да проникне в яйцеклетката, за да въведе в нея генетичния материал на мъжа. Спермата се слива с яйцеклетката и я опложда. В човешкото тяло спермата е най-малката клетка в тялото. Общата дължина на човешкия сперматозоид е приблизително 55 микрона. Главата е с дължина приблизително 5,0 µm, ширина 3,5 µm и височина 2,5 µm, средната част и опашката са с дължина съответно приблизително 4,5 и 45 µm. Малкият размер вероятно е необходим за бързото движение на спермата.
За да се намали размерът на сперматозоидите по време на узряването му, настъпват специални трансформации: ядрото се уплътнява поради уникалния механизъм на кондензация на хроматина (хистоните се отстраняват от ядрото и ДНК се свързва с протаминовите протеини), по-голямата част от цитоплазмата се изхвърля от сперматозоидите под формата на така наречената „цитоплазмена капка“, като остават само най-необходимите органели. Спермата, съдържаща Y хромозомата, се нарича андроспермия, а X хромозомата се нарича гиноспермия. По правило само един сперматозоид може да оплоди яйцеклетка и с еднаква вероятност може да бъде андро- или гиноспермичен, поради което предварителните прогнози за пола на детето са почти невъзможни. Предполага се, че момчетата се раждат по-често от мъже, чиято сперма е доминирана от андроспермия. В спермограмата на здрав мъж, наред с нормалните, има и патологични форми на сперматозоиди, но не повече от 20-25%. Мъжката сперма има типична структура и се състои от глава, средна част и опашка.
Глава на сперматаПри хората има формата на елипсоид, компресиран отстрани, от едната страна има малка ямка, поради което хората понякога говорят за "лъжицата" форма на главата на спермата при хората. Следните клетъчни структури са разположени в главата на спермата:
- Ядро, носещи един набор от хромозоми. Такова ядро се нарича хаплоидно. След сливането на сперматозоид и яйцеклетка (чието ядро също е хаплоидно) се образува зигота - нов диплоиден организъм, носещ майчини и бащини хромозоми. Ядрото на сперматозоидите е много по-малко от ядрата на другите клетки; това до голяма степен се дължи на уникалната организация на хроматиновата структура на спермата. Поради силна кондензация хроматинът е неактивен - РНК не се синтезира в ядрото на спермата.
- Акрозома- модифицирана лизозома - мембранна везикула, носеща литични ензими - вещества, които разтварят мембраната на яйцето. Акрозомата заема около половината от обема на главата и е приблизително равна по размер на ядрото. Той се намира пред ядрото и покрива половината от ядрото (затова акрозомата често се сравнява с капачка). При контакт с яйцеклетката акрозомата освобождава ензимите си навън и разтваря малка част от мембраната на яйцеклетката, като по този начин създава малък „проход“ за проникване на спермата. Акрозомата съдържа около 15 литични ензима, основният от които е акрозинът.
- центрозома- центърът на организацията на микротубулите, осигурява движението на опашката на сперматозоидите и също така вероятно участва в конвергенцията на ядрата на зиготата и първото клетъчно делене на зиготата.
Зад главата се намира т.нар „средна част“ на спермата. Средната част е отделена от главата с малко стесняване - „шията“. Опашката е разположена зад средната част. Цитоскелетът на флагела, който се състои от микротубули, преминава през цялата средна част на спермата. В средната част около цитоскелета на флагела има митохондрия - гигантска митохондрия на спермата. Митохондриите имат спираловидна форма и сякаш се увиват около цитоскелета на флагела. Митохондрията изпълнява функцията на синтез на АТФ и по този начин осигурява движението на флагела.
Опашка, или флагелум, се намира зад средната част. Тя е по-тънка от средната част и много по-дълга от нея. Опашката е органът за движение на сперматозоидите. Структурата му е типична за еукариотните клетъчни флагели.
Движение на спермата
Човешката сперма се движи с помощта на флагел. По време на движение спермата обикновено се върти около оста си. Скоростта на движение на човешкия сперматозоид може да достигне 0,1 мм в секунда. или повече от 30 см на час. При хората, приблизително 1-2 часа след коитус с еякулация, първите сперматозоиди достигат до ампуларната част на фалопиевата тръба (частта, където става оплождането). В мъжкото тяло сперматозоидите са в неактивно състояние, флагелите им се движат незначително. Движението на сперматозоидите по гениталния тракт на мъжа (спемиферозни тубули, канал на епидидима, семепровод) се извършва пасивно поради перисталтичните контракции на мускулите на канала и биенето на ресничките на клетките на стената на канала. Сперматозоидите стават активни след еякулация поради действието на ензимите на простатния сок върху тях. Движението на спермата по гениталния тракт на жената е независимо и се случва срещу движението на течността. За да се осъществи оплождането, сперматозоидите трябва да изминат път от около 20 см (цервикален канал - около 2 см, маточна кухина - около 5 см, фалопиева тръба - около 12 см). Вагиналната среда е вредна за спермата; семенната течност неутрализира вагиналните киселини и частично потиска действието на имунната система на жената срещу спермата.
От вагината спермата се придвижва към шийката на матката. Посоката на движение на спермата се определя чрез усещане на pH на околната среда. Движи се в посока на намаляване на киселинността; Вагиналното pH е около 6,0, цервикалното pH е около 7,2. По правило повечето сперматозоиди не могат да достигнат шийката на матката и умират във влагалището (според критериите на СЗО, използвани в посткоиталния тест, 2 часа след коитуса във влагалището не остават живи сперматозоиди).
Преминаването на цервикалния канал е затруднено за сперматозоидите поради наличието на цервикална слуз в него. След като преминат през шийката на матката, сперматозоидите попадат в матката, чиято среда е благоприятна за сперматозоидите, в матката те могат да поддържат подвижността си доста дълго време (отделни сперматозоиди до 3 дни). Маточната среда има активиращ ефект върху сперматозоидите и тяхната подвижност се увеличава значително. Това явление се нарича "капацитация".
За успешно оплождане най-малко 10 милиона сперматозоиди трябва да проникнат в матката. От матката сперматозоидите се изпращат до фалопиевите тръби, посоката към които и в които сперматозоидите се определят от потока течност. Доказано е, че спермата има отрицателен реотаксис, тоест желанието да се движи срещу течението. Потокът от течност във фалопиевата тръба се създава от ресничките на епитела, както и от перисталтичните контракции на мускулната стена на тръбата.
Повечето сперматозоиди не могат да достигнат края на фалопиевата тръба - така наречената "фуния" или "ампул", където се случва оплождането. От няколко милиона сперматозоиди, които влизат в матката, само няколко хиляди достигат до ампулната част на фалопиевата тръба. Как човешката сперма търси яйцеклетка във инфундибулума на фалопиевата тръба остава неясно. Има предположения за наличието на хемотаксис в човешката сперма - движение в посока на определени вещества, секретирани от яйцеклетката или фоликулните клетки около нея. Въпреки факта, че хемотаксисът е присъщ на спермата на много водни организми с външно оплождане, неговото присъствие все още не е доказано в спермата на хора и бозайници. Наблюденията in vitro показват, че движението на сперматозоидите е сложно, сперматозоидите са в състояние да избягват препятствия и да търсят активно.
Продължителност на живота на сперматаСлед период на съзряване от около 64 дни спермата може да остане в тялото на мъжа до един месец. Те са в състояние да оцелеят в еякулата, в зависимост от условията на околната среда (светлина, температура, влажност) до 24 часа. Във влагалището сперматозоидите умират в рамките на няколко часа. В шийката на матката, матката и фалопиевите тръби сперматозоидите остават живи до 3 дни. В спермограмата на здрав мъж, наред с нормалните, има и патологични форми на сперматозоиди, но не повече от 20 - 25%. Превишаването на този брой може да доведе до безплодие или вродени деформации на плода.
При патология на еякулата броят на сперматозоидите намалява (олигозооспермия), а броят на подвижните форми може да намалее (астенозооспермия). Понякога липсват зрели сперматозоиди и се откриват само сперматогенни клетки. Всички сперматозоиди може да са неподвижни или в сперматозоидите може да липсват както сперматозоиди, така и клетки за сперматогенеза (аспермия).