Что такое сперматозоид

Главной мужской половой клеткой (гаметой) является сперматозоид. Он образуется в семенных канальцах и составляет основу семенной жидкости (спермы). Основной задачей сперматозоидов является оплодотворение женской яйцеклетки, то есть выполнение репродуктивной функции, а строение сперматозоида таково, что позволяет ему с легкостью выполнять эту задачу.

Созревшая яйцеклетка

«Внешний вид» мужской гаметы

Мужская половая клетка предназначена для появления нового организма – будущего ребенка. Каждая гамета содержит свой уникальный набор хромосом, необходимый для слияния с таким же набором, содержащимся в женской яйцеклетке. Для того чтобы будущий человек родился здоровым, а также для того, чтобы сама яйцеклетка оплодотворилась, сперматозоид должен быть полноценным, то есть активным, живым, с правильными формами и размерами.

Каково же правильное строение сперматозоида? То, которое позволяет ему максимально быстро передвигаться, чтобы достичь заветной цели первым, обогнав своих собратьев.

ВАЖНО!!! В сперме мужчин, выделяемой при одной эякуляции, содержится около 40 миллионов спермиев, но только один из них – самый быстрый и шустрый, сможет достичь яйцеклетки и продолжить свою «жизнь».

Также мужские половые клетки должны пробить довольно прочную оболочку женской гаметы,  – эта способность тоже заложена в них. Но самая главная задача сперматозоидов – преодолеть кислую среду влагалища женщины, то есть быть достаточно выносливым. Удается это не многим из них: большая часть «живчиков» погибает именно под воздействием кислот женской половой системы.

Спермий

Мужские половые клетки также называются «головастиками», и это название им отлично подходит. Если рассматривать их через микроскоп, то отчетливо различима маленькая округлая головка и длинный тонкий хвостик: именно последний позволяет ему развивать большую скорость для преодоления сложного пути.

Анатомические особенности спермиев

Если рассматривать сперматозоид с точки зрения анатомии, то это такая же клетка мужского организма, как и все остальные. Но если задача соматических клеток состоит в построении всех человеческих органов, то функции сперматозоида иные («добежать», пробить, оплодотворить), что и отражает его строение.

Мужская половая гамета содержит очень малое количество цитоплазмы (внутриклеточной жидкости), поскольку ее наличие не имеет большого значения для полноценной работы спермия. Небольшого количества цитоплазмы вполне достаточно для осуществления метаболических процессов сперматозоида, а запас питательных веществ ему не требуется. Характерная особенность сперматозоидной цитоплазмы – ее жидкокристаллическое состояние, которое обеспечивает выносливость половой клетки, то есть позволяет ему выживать в кислой среде несколько часов (не более пяти). А вот ядро «живчика» превышает размеры ядер соматических клеток, хотя оно включает только половинный хромосомный набор (вторую часть набора хранит женский организм в своих половых гаметах).

Мужские головастики

Ввиду того, что большую часть своей жизни сперматозоид зреет, а не функционирует в полную силу, ему достаточно малого количества энергии для полноценной жизни. Это обуславливает скорость обменных процессов в нем: они протекают очень медленно. Сперматозоид – единственная клетка организма, имеющая хвостик. Задача маленького отростка – направлять клетку к намеченной цели.

Соматические клетки имеют свойство склеиваться между собой, что позволяет им образовывать плотные структуры органов и их тканей. Сперматозоиды индивидуальны, склеиваться они не имеют права, иначе не смогут двигаться, оплодотворять яйцеклетку, качественно и правильно передавать свой набор хромосом. Поэтому каждая гамета выдает отрицательный электрический импульс, препятствующий процессу агглютинации – склеиванию.  Именно набор таких уникальных анатомических особенностей позволяет спермиям выполнять заложенные в них природой функции.

Строение головки сперматозоида

Из чего состоит головка «живчика»? Это можно узнать, рассмотрев сперматозоид в разрезе. Так, округлая часть гаметы содержит акросому, ядро и шейку.  Небольшая капсула, расположенная на самом верху головки, называется акросомой. Этот пузырек включает в себя уникальные составляющие – специальные ферменты, позволяющие растворить плотную оболочку яйцеклетки. В момент соприкосновения с женской половой гаметой эта капсула разрывается, а жидкость, содержащаяся в ней, выливается на поверхность оболочки, обволакивая по всему объему. Через несколько секунд оболочка яйцеклетки исчезает, а спермий легко проникает внутрь, обеспечивая слияние.

Строение головки

Ниже акросомы располагается ядро «живчика» – одна из самых важных частей клетки, поскольку хранит генетический материал не только самого мужчины, но и всех его предков.

ВАЖНО!!! Для построения нового человеческого организма требуется 46 хромосом. Половина из них – 23 штуки, хранит ядро мужской половой гаметы.

Если женский организм является хранилищем только «женского» генетического материала, то сперматозоиды бывают двух типов. Они отличаются по крайней, 23-й нечетной хромосоме и называются гиноспермии и андроспермии. Первый вид клеток содержит женскую X-хромосому, и если такой «головастик» первым доберется до яйцеклетки, то родится девочка. Второй вид клеток хранит непарную Y- хромосому, при слиянии которой с женской гаметой на свет появляется мальчик.

Ниже ядра расположена шейка гаметы, соединяющая головку и хвостик «живчика». Эта часть является подвижной, так как играет роль своеобразного суставного соединения. Движения ее происходят из стороны в сторону, благодаря чему спермии получают возможность двигаться наподобие рыб, что еще больше объединяет их с головастиками. Именно благодаря таким волнообразным движениям, сперматозоиды легко преодолевают все препятствия на пути к яйцеклетке.

Строение хвостика

Нижняя часть половой гаметы называется хвостом. Особенностью ее является размер: хвост составляет три четверти от длины самого сперматозоида. Хотя эта часть гаметы внешне выглядит однородной, она имеет очень сложное строение:

  • Промежуточный слой, выстланный митохондриями.

Эта часть является самой плотной, так как содержит элементы, ответственные за синтез энергии, необходимой для движения клетки, развития ею значительной скорости. Питаются митохондрии фруктозой, которую в достаточном количестве содержит семенная жидкость мужчины.

ВАЖНО!!! Энергии, вырабатываемой промежуточным слоем, достаточно для того, чтобы «головастик» развил скорость до полутора сантиметров в минуту.

Строение хвостика спермия

  • Главный слой.

Его основу составляют плотные волокна, переплетенные в трубочки (их около 20 штук), именно они позволяют сделать хвост гаметы достаточно плотным, чтобы обеспечить ее передвижение.

  • Поверхностный слой кончика.

Эта часть самая тонкая и невесомая, поскольку окончание хвоста должно быть максимально легким: отсутствие балласта позволяет повысить маневренность «живчика». Поэтому кончик состоит из обыкновенной клеточной мембраны.

Размеры спермия в цифрах

Размер сперматозоида настолько мал, что рассмотреть его можно только под многократно увеличивающим микроскопом. Его средняя длина составляет 0,55 мм, ширина 0,035 мм, а высота не более 0,025 мм. Если рассматривать отдельно каждую составляющую живчика, то эти цифры уменьшаться еще больше. Но как такая маленькая клетка способна справиться с важной задачей продолжения рода? Все дело в их количестве.

Спермий крупным планом

Из-за того, что кислая среда женского организма очень пагубно действует на маленьких головастиков, то вероятность того, что хотя бы один из них достигнет цели, повышается только тогда, когда их счет идет на миллионы. Если бы гаметы были большими, они двигались бы медленнее, сильнее бы подвергались воздействию кислой среды и гибли бы далеко от матки. А маленькие размеры и повышенная маневренность легко позволяют «живчикам» преодолевать длинные и сложные расстояния.

Главное предназначение сперматозоидов

После выброса из уретры во время семяизвержения, спермии начинают свою главную миссию – движение к яйцеклетке. На счету каждая минута, ведь срок жизни женской половой гаметы всего 24 часа! Невелик жизненный срок и самих «головастиков»: большая часть из них погибает под воздействием кислой среды влагалища женщины через 2-5 часов. При таких условиях (около сорока миллионов клеток), матки и маточных труб достигнет не более сотни из них.

Главное предназначение спермиев

Преодолев одну «преграду», следует приступать ко второй – преодоление плотной оболочки, покрывающей женскую гамету. Выполнить ее сможет спермий, плотно прикрепившийся к яйцеклетке и выплеснувший на нее свои ферменты, содержащиеся в акросоме. Как только одному из сперматозоидов это удастся, плотность защитной оболочки увеличится и ни один другой спермий уже не сможет ее растворить. Таким способом природа позаботилась о сохранении целостности структуры ДНК будущего ребенка.

ВАЖНО!!! Сперматозоид не проникает в яйцеклетку полностью: как только головка с ядром попадает внутрь, его хвостик отпадает, растворяясь в кислой среде.

Третий этап – слияние хромосомных наборов женской и мужской половой гаметы. Они должны соединиться таким образом, чтобы из них появилась новая полноценная живая клетка, содержащая полную структуру ДНК (46 хромосом), обладающая способностью к жизни, последующему делению и росту. Это диплоидная зигота, которая через несколько часов выйдет из маточной трубы (чаще всего процесс оплодотворения происходит там). Потом она прикрепится к стенке матки и станет плодным яйцом, из которого через 280 суток на свет появится новый человек.

×