Ανδρικά αναπαραγωγικά κύτταρα (σπέρμα)

Κατά τη μελέτη των αρσενικών γεννητικών κυττάρων, θα πρέπει κανείς να κατανοήσει τη δομή των μαστιγωτών (μαστιγωτών) σπερματοζωαρίων, που είναι η κυρίαρχη μορφή σπερματοζωαρίων, και, για σύγκριση, να εξοικειωθεί με τη μορφολογία των μαστιγωτών (μη μαστιγωτών) σπερματοζωαρίων. Είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή σε τέτοια φυσιολογικά χαρακτηριστικά όπως η κινητικότητά τους, η διάρκεια ζωής, η εξάρτηση της δραστηριότητας από το περιβάλλον κ.λπ.

Τα αρσενικά γεννητικά κύτταρα στη δομή και τις φυσιολογικές τους ιδιότητες διαφέρουν σημαντικά από τα γυναικεία γεννητικά κύτταρα. Τα σπερματοζωάρια είναι πολύ μικρότερα από τα ωάρια. Τα αρσενικά αναπαραγωγικά κύτταρα ενός κροκόδειλου έχουν μήκος 20 μικρά, ένα σπουργίτι είναι 200 ​​μικρά, ένα ινδικό χοιρίδιο είναι 100 μικρά, ένας ταύρος είναι 65 μικρά και στους ανθρώπους, κατά μέσο όρο 50 μικρά. Τα σπερματοζωάρια είναι περισσότερα από τα ωάρια. Ο αριθμός τους στα ζώα μετριέται σε εκατομμύρια. Για παράδειγμα, ένα άτομο έχει 60 εκατομμύρια σπερματοζωάρια σε 1 cm 3 σπέρματος. Το ώριμο σπέρμα είναι ενεργά κινητικά κύτταρα.

Μεταξύ των αρσενικών γεννητικών κυττάρων διαφόρων ομάδων ζώων, διακρίνονται δύο σημαντικά διαφορετικοί τύποι σπερματοζωαρίων: μαστιγωτοί (μαστιγωτοί) και μαστιγωτοί (μη μαστιγωτοί). Το μαστιγωτό σπέρμα είναι η κυρίαρχη μορφή (Εικ. 4).

Εικ. 4. Μορφές σπερματοζωαρίων ανθρώπων και ζώων. 1 - ένα άτομο. 2 - τρίτωνας; 3 - καραβίδες? 4 - ινδικό χοιρίδιο? 5 - γουρούνια? 6 - ταύρος? 7 - κόκορας? 8 - διακλαδισμένος καρκίνος. 9 - δεκαδικός καρκίνος. 10 - στρογγυλό σκουλήκι αλόγου. 11 - pinworms (σύμφωνα με τον Golichenkov).

Τα μαστιγωτά σπερματοζωάρια ακόμη και σε ζώα πολύ απομακρυσμένων ειδών κατασκευάζονται σύμφωνα με το ίδιο σχέδιο, το οποίο πιθανώς οφείλεται στην ομοιότητα του λειτουργικού τους σκοπού σε όλο το ζωικό βασίλειο.

Στο μαστιγωτό σπέρμα διακρίνονται τέσσερα τμήματα: το κεφάλι, ο λαιμός, το μεσαίο τμήμα, η ουρά (μαστίγιο). Όλα τα μέρη του σπέρματος καλύπτονται από το εξωτερικό από μια κοινή πλασματική μεμβράνη.

Το κεφάλι του σπερματοζωαρίου έχει διαφορετικό σχήμα σε διάφορες κατηγορίες ζώων: στον τρίτωνα, το κεφάλι έχει σχήμα γάντζου πλεξίματος, στα περαστικά, είναι στριφτό με τιρμπουσόν, στα θηλαστικά, είναι οβάλ μπροστά και αχλάδι. διαμορφωμένο στο πλάι. Το μεγαλύτερο μέρος της κεφαλής του σπέρματος καταλαμβάνεται από τον πυρήνα. Στο κυτταρόπλασμα του πρόσθιου τμήματος της κεφαλής, βρίσκεται η συσκευή ακροσωμάτων, η οποία παίζει σημαντικό ρόλο στη διάλυση των μεμβρανών των ωαρίων. Το ακροσωμάτιο περιέχει σπερμολυσίνες - ουσίες που σχετίζονται με πρωτεολυτικά ένζυμα (Εικ. 5).

Εικ. 5. Διάγραμμα της δομής του σπέρματος ενός θηλαστικού, το οποίο δείχνει τις δομές που ανιχνεύονται χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και υποδεικνύει τις λειτουργίες που εκτελούν (σύμφωνα με τον Aleksandrovskaya)

Ο τράχηλος είναι ένα κοντό, στενότερο τμήμα του σπέρματος. Υπάρχουν δύο κεντρόλες στο λαιμό: το εγγύς (πρόσθιο), δίπλα στον πυρήνα και το άπω (οπίσθιο), το οποίο συνδέεται με το νήμα της αξονικής ουράς.

Το μεσαίο τμήμα του σπέρματος αποτελείται από το αξονικό νήμα και το περιβάλλον κυτταρόπλασμα. Το κυτταρόπλασμα περιέχει μεγάλο αριθμό μιτοχονδρίων, τα οποία βρίσκονται το ένα μετά το άλλο με τη μορφή ενός σπειροειδώς στριμμένου νήματος. Τα μιτοχόνδρια παράγουν την ενέργεια που απαιτείται για την κίνηση του ανδρικού αναπαραγωγικού κυττάρου.

Το τμήμα της ουράς (μαστίγιο) του σπέρματος αποτελείται από ένα αξονικό νήμα, το οποίο καλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα κυτταροπλάσματος. Το αξονικό νήμα του μαστιγίου αντιπροσωπεύεται από 2 κεντρικά και 9 περιφερειακά ζεύγη ινιδίων, τα οποία εκτείνονται χωρίς σημαντικές αλλαγές σε όλο το μήκος της ουράς του σπέρματος - από το λαιμό σχεδόν μέχρι την άκρη (Εικ. 6).

Εικ. 6. Ηλεκτρονική-μικροσκοπική δομή του σπέρματος: 1 - κεφάλι? 2 - λαιμός? 3 - αξονικό νήμα. 4 - μιτοχόνδρια; 5 - πλασμόλεμμα. (σύμφωνα με την Aleksandrovskaya).

Έτσι, η γενική οργάνωση των σπερματοζωαρίων και οι διαιρέσεις του προσαρμόζονται για να εκτελούν τις ειδικές λειτουργίες που είναι εγγενείς σε αυτό το κύτταρο. Αυτές οι λειτουργίες είναι: α) η εξασφάλιση συνάντησης με το γυναικείο αναπαραγωγικό κύτταρο. β) διέγερση του ωαρίου για ανάπτυξη. γ) η μεταφορά πατρικού κληρονομικού υλικού σε αυτό.

Σε ορισμένα ζώα, τα σπερματοζωάρια δεν έχουν μαστίγια και ονομάζονται μαστιγωτές (μη μαστιγωτές). Αυτά τα σπερματοζωάρια έχουν μεγάλη ποικιλία σχημάτων: στρογγυλά, νηματοειδή, αμφίκυρτα, μερικές φορές πολύ ασυνήθιστου τύπου (Εικ. 6).

Η βιωσιμότητα και η κινητικότητα του σπέρματος στο νερό είναι περιορισμένη χρονικά. Στο θαλασσινό νερό χάνουν την κινητικότητά τους μετά από λίγες ώρες και στο γλυκό νερό, κατά κανόνα, μετά από λίγα λεπτά. Σε ζώα με εσωτερική γονιμοποίηση, τα αρσενικά γεννητικά κύτταρα διατηρούν τη βιωσιμότητά τους λίγο περισσότερο: σε έναν χοίρο - 22 - 30 ώρες, σε ένα πρόβατο - 30 - 36 ώρες, στα βοοειδή - 25 - 30 ώρες, στην αναπαραγωγική οδό της γυναίκας, η ζωή το προσδόκιμο των σπερματοζωαρίων κυμαίνεται από 2 έως 4 ημέρες.

Σε ορισμένα είδη ζώων, τα σπερματοζωάρια παραμένουν βιώσιμα στο γεννητικό σύστημα του θηλυκού για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, σε ορισμένες νυχτερίδες η σπερματέγχυση συμβαίνει το φθινόπωρο, αλλά κατά τη διάρκεια ολόκληρης της χειμερίας νάρκης των ζώων, τα σπερματοζωάρια παραμένουν αδρανοποιημένα. Η γονιμοποίηση γίνεται μόνο την επόμενη άνοιξη. Στα κοτόπουλα, τα σπερματοζωάρια διατηρούνται για 3 εβδομάδες. Σε πολλά έντομα, τα σπερματοζωάρια επιμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, στις μέλισσες, τα αρσενικά αναπαραγωγικά κύτταρα διατηρούνται για αρκετά χρόνια.

Σχετικά με το θέμα της κινητικότητας του σπέρματος και της γονιμοποιητικής τους ικανότητας, υπήρξαν και εξακολουθούν να υπάρχουν πολλές παρανοήσεις. Πιστεύεται ότι η γονιμοποιητική ικανότητα του σπέρματος διατηρείται μέχρι τη στιγμή που χάνει την ικανότητά του να κινείται. Μέχρι σήμερα, είναι γνωστό ότι η κινητικότητα θα παραμείνει πολύ περισσότερο από την ικανότητα γονιμοποίησης. Έτσι, τα σπερματοζωάρια κουνελιών χάνουν την ικανότητα γονιμοποίησης μετά από 30 ώρες παραμονής στο γυναικείο γεννητικό σύστημα, ενώ μπορούν να διατηρήσουν την κινητικότητα για περισσότερες από δύο ημέρες. Τα ανθρώπινα σπερματοζωάρια διατηρούν την ικανότητα γονιμοποίησης για 1 - 2 ημέρες και διατηρούν την κινητικότητα έως και 4 ημέρες.

Στη διαδικασία της γονιμοποίησης εμπλέκονται τα γεννητικά κύτταρα του πατρικού και μητρικού οργανισμού. Ακριβώς όπως η φυσιολογία των ανδρών και των γυναικών στο σύνολό τους διαφέρει, η δομή των ανδρικών αναπαραγωγικών κυττάρων και των θηλυκών γαμετών δεν είναι η ίδια. Το όνομα των ανδρικών γεννητικών κυττάρων - σπερματοζωάρια - συνδυάζει δύο ελληνικές ρίζες που σημαίνουν «σπόρος» και «ζωή» και εξηγεί τη λειτουργία τους: χωρίς τη συμμετοχή τους, η συνέχιση της φυλής είναι αδύνατη. Τα δομικά χαρακτηριστικά των ανδρικών γεννητικών κυττάρων εξηγούνται από τον ρόλο τους στη διαδικασία γονιμοποίησης.

Ο στόχος κάθε σπερματοζωαρίου είναι να είναι το πρώτο που θα φτάσει στο ωάριο (θηλυκό αναπαραγωγικό κύτταρο) και θα διαπεράσει το κέλυφος του προς τα μέσα. Επομένως, κάθε σπέρμα είναι εξοπλισμένο με ένα μέσο για γρήγορη κίνηση - μια ουρά, χάρη στις δονητικές κινήσεις της οποίας τα αρσενικά αναπαραγωγικά κύτταρα κινούνται πολύ γρήγορα. σε αυτό είναι εντελώς αντίθετο - δεν έχουν την ικανότητα να κινηθούν και να ξεπεράσουν μόνο 10 εκατοστά κατά μήκος του ωαγωγού μέχρι τον τόπο συνάντησης με το σπέρμα.

Η δομή του ανδρικού αναπαραγωγικού κυττάρου - σπέρματος

Το αρσενικό αναπαραγωγικό κύτταρο μοιάζει με γυρίνο: κάθε σπέρμα αποτελείται από ένα κεφάλι, ουρά και λαιμό. Η λειτουργία της αλογοουράς είναι ξεκάθαρη - παρέχει τη δυνατότητα κίνησης. Το κεφάλι, από την άλλη πλευρά, είναι ένα είδος δοχείου στο οποίο κάθε σπερματοζωάριο μεταφέρει το πιο πολύτιμο φορτίο - γενετικές πληροφορίες συσκευασμένες σε χρωμοσώματα.

Τα φυσιολογικά κύτταρα του ανθρώπινου σώματος έχουν 46 ζεύγη χρωμοσωμάτων και τα σεξουαλικά κύτταρα (αρσενικά και θηλυκά) φέρουν μόνο το ήμισυ του συνόλου των χρωμοσωμάτων. Από τα 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων σε ένα σπέρμα, υπάρχει ένα ζευγάρι ειδικών φυλετικών χρωμοσωμάτων, τα οποία τελικά θα καθορίσουν το φύλο με το οποίο γεννιέται το μωρό. Τα φυλετικά χρωμοσώματα μπορεί να είναι τύπου Χ ή Υ, εάν ένα σπέρμα που φέρει το χρωμόσωμα Χ συμμετείχε στη διαδικασία γονιμοποίησης, τότε τελικά θα γεννηθεί ένα κορίτσι και ένα αγόρι στο χρωμόσωμα Υ. Το σπέρμα και το ωάριο, όταν συνδυάζονται, σχηματίζουν ένα πλήρες σύνολο χρωμοσωμάτων, ενώ το χρωμόσωμα Υ μπορεί να περιέχει μόνο ένα σπέρμα.

Η δομή των ανδρικών γεννητικών κυττάρων είναι τέτοια που στην κεφαλή του σπερματοζωαρίου, στο μπροστινό μέρος του, υπάρχει ένα ακροσωμάτιο, το οποίο εξασφαλίζει τη «διεισδυτική του ικανότητα». Τα ένζυμα που εκκρίνονται από αυτό το κυτταρικό οργανίδιο επιτρέπουν στο σπέρμα να διεισδύσει στην πυκνή μεμβράνη του ωαρίου.

Ο τράχηλος του ανδρικού αναπαραγωγικού κυττάρου έχει πολύπλοκο «γέμισμα». Περιέχει οργανίδια (δομικά στοιχεία) του κυττάρου, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη βιωσιμότητα και τη δραστηριότητά του. Το πρωτόπλασμα βρίσκεται επίσης εδώ - είναι αυτή που θα παρέχει τη δυνατότητα κυτταρικής διαίρεσης, η οποία σχηματίζεται κατά τη διαδικασία της γονιμοποίησης.

Όταν συμβαίνει γονιμοποίηση, οι πυρήνες των σεξουαλικών κυττάρων συνδέονται και σχηματίζεται ένας ζυγώτης, ο οποίος δημιουργεί μια νέα ανθρώπινη ζωή. , που οδηγεί στην αδυναμία γονιμοποίησης με φυσικό τρόπο, απαιτεί εξειδικευμένη θεραπεία. Σε περίπτωση που το αποτέλεσμα παραμείνει αρνητικό, οι μελλοντικοί γονείς απευθύνονται.

Η σεξουαλική αναπαραγωγή εμφανίζεται σε εκπροσώπους όλων των τύπων χλωρίδας και πανίδας. Συνδέεται με το σχηματισμό ειδικών γεννητικών κυττάρων: γυναικεία - ωάρια και αρσενικά - σπέρμα.

Για τα σεξουαλικά κύτταρα (γαμήτες), ένας απλός (απλοειδής) αριθμός χρωμοσωμάτων είναι χαρακτηριστικός (βλ.). Επιπλέον, διαφέρουν ως προς την αναλογία των όγκων του κυτταροπλάσματος και του πυρήνα (σε σύγκριση με τα σωματικά κύτταρα).

Η δομή του ανδρικού αναπαραγωγικού κυττάρου (σπέρμα)

Τα ανδρικά αναπαραγωγικά κύτταρα - το σπέρμα - είναι συνήθως πολύ μικρά και κινητά. Τα τυπικά σπερματοζωάρια αποτελούνται από κεφάλι, λαιμό και ουρά.

Κεφάλιαποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από έναν πυρήνα καλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα κυτταροπλάσματος. Το πιο πρόσθιο τμήμα του είναι μυτερό, καλυμμένο με καπάκι.

Λαιμόςστενεμένο, περιέχει το κεντριόλιο (αναπόσπαστο μέρος του κυτταρικού κέντρου) και μιτοχόνδρια.

ΟυράΤα σπερματοζωάρια αποτελούνται από τις καλύτερες ίνες που καλύπτονται με κυτταροπλασματικό κύλινδρο: είναι το οργανοειδές της κίνησης.

Το συνολικό μήκος ενός σπερματοζωαρίου, συμπεριλαμβανομένου του κεφαλιού, του λαιμού και της ουράς, στα θηλαστικά και στον άνθρωπο είναι 50-60 μικρά. Είναι χαρακτηριστικό ότι τα σπερματοζωάρια σχηματίζονται συνήθως σε τεράστιες ποσότητες (στα θηλαστικά εκατοντάδες εκατομμύρια από αυτά ωριμάζουν κατά τη διάρκεια της ζωής τους).

Η δομή του γυναικείου αναπαραγωγικού κυττάρου (ωάριο)

Τα θηλυκά αναπαραγωγικά κύτταρα (ωάρια) είναι ακίνητα και, κατά κανόνα, μεγαλύτερα από το σπέρμα. Συνήθως έχουν σφαιρικό σχήμα και ποικίλη δομή κελύφους. Στα θηλαστικά, το μέγεθος των ωαρίων είναι σχετικά μικρό και έχουν διάμετρο 100-200 μικρά. Σε άλλα σπονδυλωτά (ψάρια, αμφίβια, ερπετά, πτηνά), τα αυγά είναι μεγάλα. Στο κυτταρόπλασμα, περιέχουν τεράστια ποσότητα θρεπτικών συστατικών.

Στα πουλιά, για παράδειγμα, το αυγό είναι εκείνο το μέρος του αυγού που συνήθως ονομάζεται κρόκος. Η διάμετρος ενός κυττάρου αυγού κοτόπουλου είναι 3-3,5 cm, και σε τόσο μεγάλα πουλιά όπως οι στρουθοκάμηλοι, είναι 10-11 cm. Αυτά τα ωοκύτταρα καλύπτονται με πολλές μεμβράνες πολύπλοκης δομής (πρωτεϊνικό στρώμα, μεμβράνες κελύφους και κελύφους κ.λπ.), οι οποίες εξασφαλίζουν τη φυσιολογική ανάπτυξη του εμβρύου.

Ο αριθμός των ωαρίων που παράγονται είναι συνήθως σημαντικά μικρότερος από τον αριθμό των σπερματοζωαρίων. Για παράδειγμα, μια γυναίκα θα ωριμάσει περίπου 400 ωάρια κατά τη διάρκεια της ζωής της.

Περιγράφεται η δομή των αρσενικών και θηλυκών γεννητικών κυττάρων των φυτών.

Ανάπτυξη ωαρίων και σπέρματος

Η ωρίμανση και ανάπτυξη των γεννητικών κυττάρων ονομάζεται γαμετογένεση.Στα ζώα και τους ανθρώπους, εμφανίζεται στις γονάδες: τα ωάρια αναπτύσσονται στις ωοθήκες και το σπέρμα αναπτύσσεται στους όρχεις.

Στάδια ανάπτυξης

Οι διαδικασίες ανάπτυξης των ανδρικών γεννητικών κυττάρων (σπερματογένεση) και των θηλυκών γεννητικών κυττάρων (ωογένεση) έχουν μια σειρά από παρόμοια χαρακτηριστικά. Υπάρχουν τρία διαφορετικά στάδια τόσο στην ωοθήκη όσο και στους όρχεις:

• Στάδια αναπαραγωγής;
• στάδιο ανάπτυξης?
• στάδια ωρίμανσης των γεννητικών κυττάρων.

Στο πρώτο στάδιοη σπερματογονία και η ωογονία (κύτταρα - πρόδρομοι του σπέρματος και των ωαρίων) πολλαπλασιάζονται κατά κάποιο τρόπο και ο αριθμός τους αυξάνεται.

Στους άνδρες, η μιτωτική διαίρεση της σπερματογονίας ξεκινά από την εφηβεία και συνεχίζεται για δεκαετίες. Στις γυναίκες, η διαίρεση της ωογονίας συμβαίνει μόνο κατά την εμβρυϊκή περίοδο της ζωής τους και τελειώνει ακόμη και πριν από τη γέννηση. Στα ζώα, η διαίρεση αυτών των κυττάρων εξαρτάται από το χρόνο και τις περιόδους αναπαραγωγής.

Σε δεύτερο επίπεδοη σπερματογονία και η ωογονία σταματούν να πολλαπλασιάζονται, αρχίζουν να αναπτύσσονται και να αυξάνονται σε μέγεθος, μετατρέποντας σε πρωτογενή σπερματοκύτταρα και ωοκύτταρα. Το μέγεθος των ωαρίων αυξάνεται ιδιαίτερα σημαντικά. Για παράδειγμα, στους βατράχους, οι γραμμικές διαστάσεις του ωοκυττάρου είναι 2 χιλιάδες φορές μεγαλύτερες από ό,τι στην ωογονία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι συσσωρεύουν θρεπτικά συστατικά απαραίτητα για την ανάπτυξη του εμβρύου.

Οι πιο σημαντικές αλλαγές συμβαίνουν με τα μελλοντικά σεξουαλικά κύτταρα αναμμένα τρίτο στάδιοωρίμαση. Σημαντικές διαφορές μεταξύ της σπερματογένεσης και της ωογένεσης εκδηλώνονται επίσης εδώ. Σε αυτή τη ζώνη, τα πρωτογενή ωάρια διαιρούνται δύο φορές με μείωση. Κατά την πρώτη μειωτική διαίρεση, σχηματίζεται ένα μεγάλο δευτερεύον ωοκύτταρο και ένα μικρό κύτταρο, το πρωτογενές πολοκύτταρο (το πρώτο πολικό ή κατευθυντικό σώμα).

Στη δεύτερη μειοτική διαίρεση, το δευτερογενές ωάριο διαιρείται σε ένα μεγάλο ανώριμο ωάριο και σε ένα μικρό δευτερεύον πολοκύτταρο (δεύτερο πολικό σώμα). Το πρωτογενές πολοκύτταρο μπορεί επίσης να διαιρεθεί σε δύο ακόμη πολοκύτταρα.

Έτσι, ως αποτέλεσμα δύο μειοτικών διαιρέσεων από ένα πρωτεύον ωάριο, λαμβάνονται 4 κύτταρα με απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων - ένα ανώριμο γεννητικό κύτταρο (το οποίο μετατρέπεται σε ώριμο ωάριο) και τρία πολοκύτταρα, τα οποία στη συνέχεια πεθαίνουν.

Κατά τη διάρκεια της σπερματογένεσης, το πρωτογενές σπερματοκύτταρο στη ζώνη ωρίμανσης διαιρείται επίσης δύο φορές με μείωση. Αυτό όμως παράγει 4 πανομοιότυπα απλοειδή σπερματοζωάρια. Στο μέλλον, μέσω πολύπλοκων μεταμορφώσεων (αλλαγές στο σχήμα, ανάπτυξη της ουράς), μετατρέπονται σε ώριμα σπερματοζωάρια.

Γονιμοποίηση

Γονιμοποίηση- Αυτή είναι η διαδικασία σύντηξης των πυρήνων του σπέρματος και του ωαρίου και η αποκατάσταση του διπλοειδούς συνόλου των χρωμοσωμάτων. Ένα γονιμοποιημένο ωάριο ονομάζεται ζυγώτης. Ο σχηματισμός ενός ζυγώτη συμβαίνει μόνο όταν το σπέρμα εισέλθει στο ωάριο.

Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται διαφορετικά σε διαφορετικούς οργανισμούς. Στα θηλαστικά, η διείσδυση του σπέρματος στο ωάριο συνοδεύεται από τη διάλυση της μεμβράνης του με τη βοήθεια διαφόρων ενζύμων που εκκρίνονται από το σπέρμα. Σε πολλά έντομα, τα ωάρια έχουν μια πυκνή μεμβράνη και το σπέρμα διεισδύει μέσα από μικρές τρύπες. Σε ορισμένους υδρόβιους οργανισμούς, σχηματίζεται ένα μικρό δεκτικό φύλλωμα στην επιφάνεια του ωαρίου στο σημείο επαφής με το σπέρμα, το οποίο στη συνέχεια έλκεται μαζί με το σπέρμα.

Συνήθως, μόνο η κεφαλή του σπέρματος με μιτοχόνδρια και κεντριόλιο διεισδύει στο κυτταρόπλασμα του ωαρίου και η ουρά παραμένει έξω. Το κέλυφος του κεφαλιού διαλύεται, ο πυρήνας αρχίζει να διογκώνεται μέχρι να φτάσει στο μέγεθος του πυρήνα του ωοκυττάρου. Τότε και οι δύο πυρήνες έρχονται πιο κοντά και τελικά συγχωνεύονται.

Μερικές φορές πολλά σπερματοζωάρια εισέρχονται στο ωάριο ταυτόχρονα, αλλά η σύντηξη με τον πυρήνα συμβαίνει μόνο σε ένα από αυτά. Σε ένα ζυγώτη, όλα τα χρωμοσώματα ζευγαρώνουν: σε κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων, ένα χρωμόσωμα ανήκει στο ωάριο και το δεύτερο στο σπέρμα. Αυτό το φαινόμενο έχει μεγάλη σημασία για την εξέλιξη. Ένας οργανισμός που αναπτύσσεται από ζυγώτη έχει ένα ευρύ φάσμα συνδυαστικής μεταβλητότητας, και επομένως ευρύτερες δυνατότητες προσαρμογής στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες.

Τυπικό για ανθοφόρα φυτά.

Προγένεση - ο σχηματισμός, ανάπτυξη και ωρίμανση ανδρικών και θηλυκών γεννητικών κυττάρων.

Σεξουαλικά κύτταρα- οι γαμέτες, σε αντίθεση με τους σωματικούς, έχουν ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Όλα τα χρωμοσώματα των γαμετών, με εξαίρεση το ένα φύλο, ονομάζονται αυτοσώματα, γεννητικός γονόσωμα.

Ανδρικά αναπαραγωγικά κύτταραέχουν φυλετικά χρωμοσώματα X ή Y.

Γυναικεία αναπαραγωγικά κύτταραμόνο Χ.

Οι διαφοροποιημένοι γαμέτες έχουν χαμηλό μεταβολικό ρυθμό και δεν είναι ικανοί να αναπαραχθούν.

Ανδρικά αναπαραγωγικά κύτταρα

Ανδρικά αναπαραγωγικά κύτταρα - σπερματοζωάρια (σπερματοζωάρια), αναπτύσσονται σε πολύ λίγες χιλιάδες από αυτά. Είναι μικρού μεγέθους (στον άνθρωπο, περίπου 70 μικρά), έχουν την ικανότητα να κινούνται ενεργά με ταχύτητα 30-50 microns/sec. Το σπέρμα έχει σχήμα μαστίγιο.

¨Η διαδικασία σχηματισμού και ωρίμανσης του σπέρματος - σπερματογένεση.

Δομή σπέρματος

Το σπερματοζωάριο αποτελείται από δύο μέρη: 1) το κεφάλι. 2) η ουρά.

ΚεφάλιΤο σπερματοζωάριο (caput spermatozoidi) περιέχει έναν μικρό πυκνό πυρήνα με ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Ένα άτομο χαρακτηρίζεται από την παρουσία στον πυρήνα 22 αυτοσωμάτων και 1 φυλετικού χρωμοσώματος (γονοσώματα). Ανάλογα με το φυλετικό χρωμόσωμα που έχει ο πυρήνας του σπέρματος Χ ή Υ, χωρίζονται σε δύο τύπους:

1) ανδροσπερμία - περιέχει χρωμοσώματα Υ,

2) γυναικοσπερμία - περιέχουν χρωμοσώματα Χ.

¨ Ο πυρήνας χαρακτηρίζεται από υψηλό νουκλεοπρωταμίνεςκαι νουκλεοιστόνες... Το πρόσθιο τμήμα του πυρήνα καλύπτεται με έναν επίπεδο σάκο που σχηματίζεται υπόθεσησπέρμα. Στο μπροστινό πόλο της μπότας βρίσκεται ακρόσωμος(από το ελληνικό acros - top· soma - body). Και οι δύο σχηματισμοί (καπάκι και ακροσωμάτιο) είναι παράγωγα του συμπλέγματος Golgi.

Acrosomeπεριέχει ένα σύνολο ενζύμων, μεταξύ των οποίων μια σημαντική θέση ανήκει υαλουρονιδάσηκαι πρωτεάσες(θρυψίνη), τα οποία είναι ικανά να διαλύσουν το κέλυφος του αυγού.

Το κεφάλι καλύπτεται εξωτερικά με κυτταρική μεμβράνη.

ΟυράΤο σπέρμα (feagellum) αποτελείται από:

α) το συνδετικό τμήμα (λαιμός) που σχηματίζεται από δύο centioles - εγγύς και άπω, το αξονικό νήμα (αξόνημα) προέρχεται από το άπω.

β) το ενδιάμεσο τμήμα που σχηματίζεται από δύο κεντρικά και 9 ζεύγη περιφερειακών μικροσωληνίσκων, που περιβάλλονται σε μια σπείρα από μιτοχόνδρια (μιτοχονδριακός κόλπος).

γ) το κύριο μέρος, που στη δομή μοιάζει με βλεφαρίδα. Περιβάλλεται από μια λεπτή ινιδωτή θήκη.

δ) το τερματικό τμήμα, το οποίο περιέχει μεμονωμένα συσταλτικά νήματα.

Όπως το κεφάλι, η ουρά καλύπτεται με μια κυτταρική μεμβράνη.

Λειτουργία σπέρματος

1. Γονιμοποίηση του ωαρίου. Με τη βοήθεια της ουράς, το σπέρμα μπορεί να κινηθεί προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, η οποία καθορίζεται από συγκεκριμένες ουσίες που εκκρίνονται από το ωάριο - γυναικωνίτες.

2. Αντιδράστε σε χημικά ερεθιστικά - χημειοταξία.

3. Μπορούν να κινηθούν ενάντια στη ροή του υγρού - ρεοταξία.

4. Διατηρήστε την ικανότητα λίπανσης σε βέλτιστες συνθήκες για 36-88 ώρες.

5. Οι βέλτιστες συνθήκες είναι ένα ελαφρώς αλκαλικό περιβάλλον.

Γυναικεία αναπαραγωγικά κύτταρα

Γυναικεία αναπαραγωγικά κύτταρα - αυγά (ωοκύτταρα). Σχηματίζεται στις ωοθήκες. Ποσότητα - αρκετές εκατοντάδες ωριμάζουν κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ανθρώπου και ενός θηλαστικού. Τα αμφίβια και τα ψάρια μπορεί να έχουν αρκετές δεκάδες χιλιάδες.

Αυγόέχει σφαιρικό σχήμα, τα μεγέθη κυμαίνονται από αρκετά μικρά έως αρκετά εκ. Χαρακτηριστικό των ωοκυττάρων είναι ο μεγάλος όγκος κυτταροπλάσματος και η παρουσία κρόκου. Επιπλέον, τα αυγά δεν έχουν την ικανότητα να κινούνται ανεξάρτητα.

Σε αντίθεση με τα σωματικά (οι γάμετες - από τη λέξη "σύζυγοι") είναι εξειδικευμένοι στην αναπαραγωγή γενεών οργανισμών και έχουν μισό (απλοειδές) γενετικό σύνολο (lcln, ή 23 χρωμοσώματα - στον άνθρωπο).

Διακρίνω αρσενικά και θηλυκά γεννητικά κύτταραπου μεταφέρουν γενετικές πληροφορίες στην πατρική και μητρική γραμμή. Στα ανθρώπινα γεννητικά κύτταρα, υπάρχουν 22 αυτοσώματα και 1 φυλετικό χρωμόσωμα, το οποίο χαρακτηρίζεται ως Χ ή Υ στους άνδρες και Χ στις γυναίκες. Όταν τα αρσενικά και θηλυκά γεννητικά κύτταρα συγχωνεύονται στη διαδικασία γονιμοποίησης, σχηματίζεται ένα διπλοειδές κύτταρο - ένας ζυγώτης, ο οποίος δημιουργεί όλα τα κύτταρα ενός νέου οργανισμού. Στην ανθρώπινη εμβρυογένεση, τα γεννητικά κύτταρα εντοπίζονται πρώτα στο ενδόδερμα του κρόκου, δηλαδή εξωγοναδικά, και στη συνέχεια μεταναστεύουν στο άλγος των γονάδων.

Στην πρώτη γνωριμία με τη δομή του ώριμου αρσενικά και θηλυκά γεννητικά κύτταρα, εφιστάται η προσοχή στην υψηλή λειτουργική τους σκοπιμότητα. Τα σπερματοζωάρια, τα οποία θα πρέπει να είναι πολύ κινητά στη γυναικεία γεννητική οδό, είναι μικρά κύτταρα, πρακτικά απαλλαγμένα από κυτταρόπλασμα και αποτελούνται από ένα τμήμα που περιέχει πυρήνα ή ένα κεφάλι που φέρει γενετικό υλικό και ένα όργανο κίνησης - την ουρά ή το μαστίγιο. Τα σπερματοζωάρια δεν έχουν άλλα υποκυτταρικά στοιχεία, εκτός από τα μιτοχόνδρια, τα οποία παρέχουν ενέργεια για κίνηση, ένα ακροσωμικό κενοτόπιο με πρωτεολυτικά ένζυμα για τη διάλυση των μεμβρανών του αυγού και ένα εγγύς κεντριόλιο. Το συνολικό μήκος του σπέρματος είναι περίπου 60 μm, εκ των οποίων τα 55 μm υπολογίζονται από την ουρά.

Σε υπερμικροσκοπικό επίπεδο στο κεφάλι σπέρμαοι ακροσωμικές και μεταακροσωμικές ζώνες διακρίνονται, στην ουρά - τα ενδιάμεσα, κύρια και τερματικά τμήματα. Το μεγαλύτερο μέρος του κεφαλιού καταλαμβάνεται από έναν πυρήνα γεμάτο με συμπυκνωμένη χρωματίνη. Ο χώρος μεταξύ του πυρήνα και του πρόσθιου τμήματος του πλασμολήμματος του σπέρματος καταλαμβάνεται από το ακροσωμικό κενοτόπιο - ένα εξειδικευμένο λυσόσωμα που περιέχει μια ομάδα ενζύμων-λυσινών των μεμβρανών του ωοκυττάρου: ακροσίνη (καταστρέφει τη διαφανή ζώνη του ωαρίου), πενετράση ( διαχωρίζει τα κύτταρα του ακτινοβόλου στέμματος), υαλουρονιδάση (διασπά το όξινο υαλουρονικό οξύ) φορσολίνη κατά τη διέλευση του σπέρματος μέσω του πλασμολήμματος του ωαρίου). Ο λαιμός του σπέρματος είναι ένα κοντό τμήμα που περιέχει την εγγύς κεντρίόλη και 9 τμηματικές στήλες.

Το ενδιάμεσο τμήμα περιέχει axonemeκαι 9 διαμήκως προσανατολισμένα στοιχεία του κυτταροσκελετού, που αποτελούνται από πρωτεΐνες τύπου κερατίνης και αποτελούν συνέχεια τμηματοποιημένων στηλών. Τα μιτοχόνδρια βρίσκονται έξω από αυτές τις ίνες. Το axoneme είναι χτισμένο με βάση την αρχή ενός βλεφαριού, οι παλμοί του οποίου ξεκινούν από κατιόντα ασβεστίου στο περιβάλλον και μιτοχονδριακό ATP στο σπέρμα. Στο τερματικό τμήμα της ουράς, τα στοιχεία του κυτταροσκελετού εξαφανίζονται και η αξονική καλύπτεται μόνο από το πλασμόλεμμα. Στους ανθρώπους, η αξονική διπλασιάζεται στο τερματικό τμήμα διασπάται σε 18 απλούς μικροσωληνίσκους.

Κατά την έξοδο από τον όρχι, τα σπερματοζωάρια σχηματίζονται μορφολογικά, αλλά λειτουργικά ανώριμος- είναι ακίνητα, δεν μπορούν να γονιμοποιηθούν και, επιπλέον, είναι φορείς ορισμένων ειδικών αντιγόνων, η αδρανοποίηση των οποίων (καθώς και η απόκτηση κινητικότητας και γονιμοποιητικής ικανότητας - ικανότητας) συμβαίνει στο σύστημα του σπερματικού αγγείου την ανδρική αναπαραγωγική οδό.

Το ωάριο, σε αντίθεση με το σπέρμα, είναι μεγάλο και ακίνητος... Στα περισσότερα θηλαστικά και ανθρώπους, το μέγεθός του φτάνει τα 100-200 μικρά. Το θηλυκό αναπαραγωγικό κύτταρο είναι ο φύλακας του αποθέματος των τροφικών ενώσεων που είναι απαραίτητες για την πρώιμη ανάπτυξη του εμβρύου και το «απόθεμα» των κυτταροπλασματικών δομών για το σχηματισμό των πρώτων γενεών γεννητικών κυττάρων - βλαστομερών. Στους ανθρώπους, το μεγάλο μέγεθος του αυγού δεν σχετίζεται με μεγάλα αποθέματα κρόκου - το ανθρώπινο αυγό είναι φτωχό σε κρόκο (ολιγολεκιτικό).

Σε υπερμικροσκοπικό επίπεδο αυγόΟ άνθρωπος έχει έναν μεγάλο στρογγυλεμένο πυρήνα, στον οποίο κυριαρχεί η ευχρωματίνη, και ένα κυτταρόπλασμα με μέτριο αριθμό μιτοχονδρίων με λίγους ελασματώδεις κρίστες. Το σύστημα πρωτεϊνικής σύνθεσης είναι καλά ανεπτυγμένο λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε ριβο- και πολυσώματα, κοντές σωληνάρια του κοκκώδους ενδοπλασματικού δικτύου. Στο κυτταρόπλασμα, σπάνια και διάχυτα εντοπίζονται λίγες συσσωρεύσεις κοκκίων βιτελίνης - συλλέκτες τροφικών εγκλεισμάτων.

Θα πρέπει να τονιστεί ιδιαίτερα ότι στον ανώτερο πλακούντα θηλαστικάκαι τα ανθρώπινα γυναικεία αναπαραγωγικά κύτταρα δεν υπάρχουν μεμονωμένα. Με εξαίρεση τα πιο πρώιμα στάδια ανάπτυξης (πρωτογενή γεννητικά κύτταρα, ωογονία), βρίσκονται σε στενή επαφή με τα σωματικά κύτταρα της ωοθήκης (θυλακιώδη επιθηλιακά κύτταρα και κύτταρα συνδετικού ιστού), τα οποία σχηματίζουν μεμβράνες επιθηλίου και συνδετικού ιστού γύρω από κάθε γεννητικό κύτταρο. . Το σύμπλοκο «βλαστικό κύτταρο - σωματικές μεμβράνες» ονομάζεται ωοθυλάκιο, ή ωοσωματική (ωοθυλακική) ιστία. Η δομή του ωοθυλακίου των ωοθηκών είναι περίπλοκη στη διαδικασία της ωογένεσης.