Férfi nemi sejtek (spermatozoák)

A hím ivarsejtek tanulmányozása során meg kell érteni a flagelláris (strand alakú) spermiumok szerkezetét, amelyek a spermiumok domináns formái, és összehasonlításképpen meg kell ismerkedni a flagellált (nem strand alakú) spermiumok morfológiájával. Figyelmet kell fordítani az olyan élettani jellemzőkre, mint a mobilitásuk, az élettartamuk, a tevékenység környezettől való függése stb.

A hím csírasejtek szerkezetükben és élettani tulajdonságaikban jelentősen eltérnek a női csírasejtektől. A spermiumok sokkal kisebbek, mint a tojások. A krokodil hím csírasejte 20 mikron, a veréb 200 mikron, a tengerimalac 100 mikron, a bika 65 mikron, emberben átlagosan 50 mikron. A spermiumok száma nagyobb, mint a tojás. Állatszámukat milliókban mérik. Például egy személyben 1 cm 3 spermium 60 millió spermiumot tartalmaz. Az érett spermiumok aktívan mozgékony sejtek.

Különböző állatcsoportok hím csírasejtjei között két lényegesen eltérő spermiumtípust különböztetnek meg: flagellált (strand alakú) és nem ostorozott (nem lobogós). A lobogós spermiumok az uralkodó formák (4. ábra).

4. ábra. Az emberi és állati spermiumok formái. 1 személy; 2 - triton; 3 - rák; 4 - tengerimalac; 5 - sertés; 6 - bika; 7 - kakas; 8 - elágazó rák; 9 - tized rák; 10 - ló orsóféreg; 11 - pinworms (Golichenkov szerint).

A lobogó spermiumok még a nagyon távoli fajokhoz tartozó állatokban is ugyanazon séma szerint épülnek fel, ami valószínűleg annak köszönhető, hogy funkcionális rendeltetésük hasonló az állatvilágban.

A flagellált spermiumban négy szakaszt különböztetünk meg: fej, nyak, középső rész, farok (flagellum). A spermium minden szakaszát kívülről közös plazmamembrán borítja.

A spermium feje a különböző állatosztályokban eltérő alakú: a gőte feje horgolótű alakú, a féregmadaraknál dugóhúzó alakú, emlősöknél elől ovális és körte. oldalán formázott. A spermiumfej nagy részét a sejtmag foglalja el. A fej elülső részének citoplazmájában található az akroszóma apparátus, amely fontos szerepet játszik a petehártyák feloldásában. A spermolizinek az akroszómában koncentrálódnak – a proteolitikus enzimekkel rokon anyagok (5. ábra).

5. ábra. Az emlős spermájának szerkezeti sémája, amely az elektronmikroszkóppal kimutatott struktúrákat ábrázolja, és jelzi az általuk ellátott funkciókat (Aleksandroszkaja szerint)

A méhnyak a spermium rövid, keskenyebb része. A nyakban két centriol található: a proximális (elülső), a maggal szomszédos, és a disztális (hátsó), amely a farok axiális fonalához kapcsolódik.

A spermium középső része egy axiális filamentumból és a környező citoplazmából áll. A citoplazmában nagyszámú mitokondrium található, amelyek egymás után spirálisan csavart szál formájában helyezkednek el. A mitokondriumok termelik a férfi csírasejt mozgásához szükséges energiát.

A spermium farokrésze (flagellum) egy axiális filamentumból áll, amelyet vékony citoplazmaréteg borít. A flagellum axiális filamentumát 2 központi és 9 perifériás rostpár képviseli, amelyek jelentős változások nélkül húzódnak a spermium farkának teljes hosszában - a nyaktól majdnem a csúcsig (6. ábra).

6. ábra. A spermium elektronmikroszkópos szerkezete: 1 - fej; 2 - nyak; 3 - axiális menet; 4 - mitokondriumok; 5 - plazmalemma. (Aleksandroszkaja szerint).

Így a spermiumok általános felépítése és részlegei alkalmasak az e sejtben rejlő speciális funkciók ellátására. Ezek a funkciók a következők: a) találkozás biztosítása a női nemi sejttel; b) a tojás fejlődésének serkentése; c) apai örökítőanyag átvitele abba.

Egyes állatokban a spermiumok nem rendelkeznek flagellákkal, ezért nem lobogtatottnak (nem lobogtatottnak) nevezik őket. Ezek a spermiumok a legváltozatosabb formájúak: kerekek, fonalas, bikonkáv, néha nagyon szokatlan típusúak (6. ábra).

A spermiumok életképessége és mozgékonysága a vízben időben korlátozott. Tengervízben néhány óra múlva, édesvízben pedig általában néhány perc múlva elveszítik mobilitásukat. Belső megtermékenyítéssel rendelkező állatokban a hím csírasejtek egy kicsit tovább megőrzik életképességüket: sertésben - 22-30 óráig, juhban - 30-36 óráig, szarvasmarhában - 25-30 óráig, női nemi traktusban, a spermiumok élettartama 2 és 4 nap között változik.

Egyes állatfajoknál a spermiumok hosszú ideig életképesek maradnak a női nemi szervekben. Például egyes denevéreknél a megtermékenyítés ősszel történik, de az állatok teljes hibernálása alatt a spermiumok nyugalmi állapotban vannak. A megtermékenyítés csak a következő tavasszal történik. A csirkékben a spermiumokat 3 hétig tárolják. Sok rovarnál a spermiumok hosszú ideig tárolódnak. Például a méhekben a hím csírasejtek több évig fennmaradnak.

Sok tévhit volt és van a spermiumok mozgékonyságával és termékenységével kapcsolatban. Úgy gondolták, hogy a spermium megtermékenyítő képessége mindaddig megmarad, amíg el nem veszíti mozgásképességét. Mára ismert, hogy a mozgékonyság sokkal tovább tart, mint a megtermékenyítési képesség. Így a nyúl spermiumai a női nemi szervekben 30 óra elteltével elveszítik megtermékenyítő képességüket, miközben több mint két napig képesek megtartani mobilitásukat. Az emberi spermiumok 1-2 napig megtartják a megtermékenyítő képességüket, és legfeljebb 4 napig megtartják a mobilitásukat.

A megtermékenyítés folyamatában az apai és az anyai szervezet nemi sejtjei vesznek részt. Ahogyan a férfiak és a nők fiziológiája összességében különbözik, a férfi csírasejtek és a női ivarsejtek szerkezete sem azonos. A hím csírasejtek neve - spermiumok - két görög gyökeret egyesít, amelyek jelentése "mag" és "élet", és megmagyarázza funkciójukat: részvételük nélkül a szaporodás lehetetlen. A hím csírasejtek szerkezeti jellemzőit a megtermékenyítési folyamatban betöltött szerepük magyarázza.

Minden spermiumnak az a célja, hogy elsőként érje el a tojást (női ivarsejtet), és áttörje annak belsejében lévő membránját. Ezért minden spermium fel van szerelve egy gyors mozgást biztosító eszközzel - egy farokkal, amelynek rezgő mozgásainak köszönhetően a hím csírasejtek nagyon gyorsan mozognak. ebben teljesen az ellenkezője - nem tudnak mozogni, és csak 10 cm-t kell leküzdeniük a petevezetéken keresztül a spermiummal való találkozás helyéig.

A hím reproduktív sejt szerkezete - spermium

A hím csírasejt megjelenésében egy ebihalra hasonlít: minden spermium fejből, farokból és nyakból áll. A farok funkciója egyértelmű - mozgásképességet biztosít. A fej egyfajta tartály, amelyben minden spermium a legértékesebb rakományt - a kromoszómákba csomagolt genetikai információt - hordozza.

Az emberi test közönséges sejtjei 46 pár kromoszómával rendelkeznek, és a csírasejtek (mind a férfi, mind a női) a kromoszómakészletnek csak a felét hordozzák. A hímivarsejtben található 23 kromoszómapár közül egy pár különleges nemi kromoszóma van, amely végső soron meghatározza, hogy a baba milyen nemű lesz. A nemi kromoszómák lehetnek X vagy Y típusúak, ha az X kromoszómát hordozó spermium részt vett a megtermékenyítési folyamatban, akkor ennek eredményeként lány születik, fiú az Y kromoszómán. A spermium és a petesejt, ha egyesülnek, teljes kromoszómakészletet alkotnak, míg az Y kromoszóma csak a spermiumot tartalmazhatja.

A hím csírasejtek felépítése olyan, hogy a spermium fejében, annak elülső részében akroszóma található, amely biztosítja „áthatoló képességét”. Az enzimek, amelyeket ez a sejtorganellum választ ki, lehetővé teszik, hogy a spermium áthatoljon a tojás sűrű membránján.

A hím csírasejt nyakán összetett "tömés" van. A sejt organellumait (szerkezeti elemeit) tartalmazza, amelyek felelősek annak életképességéért és aktivitásáért. A protoplazma is itt található - ő biztosítja a sejtosztódás lehetőségét, amely a megtermékenyítés során képződik.

A megtermékenyítés során a csírasejtek magjai egyesülnek, és egy zigóta képződik, amely új emberi életet eredményez. , ami a természetes úton történő megtermékenyítés ellehetetlenüléséhez vezet, speciális kezelést igényel. Abban az esetben, ha az eredmény negatív marad, a jövőbeli szülőkhöz fordulnak.

Az ivaros szaporodás a növény- és állatvilág minden típusának képviselőinél előfordul. Speciális csírasejtek kialakulásához kapcsolódik: nőstény - pete és hím - sperma.

Az ivarsejteket (ivarsejteket) egyetlen (haploid) számú kromoszóma jellemzi (lásd). Ezenkívül különböznek a citoplazma és a sejtmag térfogatának arányában (a szomatikus sejtekhez képest).

A hím csírasejt (sperma) szerkezete

A hím csírasejtek - a spermiumok - általában nagyon kicsik és mozgékonyak. A tipikus spermiumok fejből, nyakból és farokból állnak.

Fej szinte teljes egészében egy vékony citoplazmaréteggel borított sejtmagból áll. Legelülső része hegyes, sapkával borított.

Nyak leszűkítve tartalmazza a centriolt (a sejtközpont szerves része) és a mitokondriumokat.

Farok a spermiumok citoplazmatikus hengerrel borított legvékonyabb rostokból állnak: mozgásorganoid.

A spermiumok teljes hossza, beleértve a fejet, a nyakat és a farkot is, emlősökben és emberekben 50-60 mikron. Jellemző, hogy a spermiumok általában hatalmas mennyiségben képződnek (emlősökben több száz millió érik belőlük egy élet során).

A női reproduktív sejt (petesejt) szerkezete

A női nemi sejtek (peték) nem mozgékonyak, és általában nagyobbak, mint a spermium. Általában gömb alakúak és változatos a héjszerkezetük. Emlősöknél a tojások mérete viszonylag kicsi, átmérője 100-200 mikron. Más gerinceseknél (halak, kétéltűek, hüllők, madarak) a tojások nagyok. A citoplazmában hatalmas mennyiségű tápanyagot tartalmaznak.

A madaraknál például a petesejt a tojás azon része, amelyet általában sárgájának neveznek. A csirketojás átmérője 3-3,5 cm, míg a nagytestű madarak, például a struccok átmérője 10-11 cm. Ezeket a tojásokat több összetett szerkezetű membrán borítja (fehérjeréteg, héj és héj membránok stb.), amelyek biztosítják az embrió normális fejlődését.

A termelt petesejtek száma általában sokkal kevesebb, mint a spermiumok száma. Például egy nőnek körülbelül 400 tojása lesz élete során.

Leírják a növények hím és női ivarsejtjeinek szerkezetét.

Petesejtek és spermiumok fejlődése

A csírasejtek érését és fejlődését ún gametogenezis.Állatoknál és embernél az ivarmirigyekben fordul elő: a peték a petefészkekben, a spermiumok pedig a herékben fejlődnek.

A fejlődés szakaszai

A férfi csírasejtek (spermatogenezis) és a női csírasejtek (ovogenezis) fejlődési folyamatai számos hasonló tulajdonsággal rendelkeznek. Mind a petefészekben, mind a herékben három különböző szakasz van:

• a szaporodás szakaszai;
• növekedési szakaszok;
• a csírasejtek érésének szakaszai.

A első fázis a spermatogónia és az ovogónia (sejtek - a spermiumok és petesejtek prekurzorai) szaporodnak, és számuk növekszik.

Férfiaknál a spermatogónia mitotikus osztódása a pubertáskor kezdődik és évtizedekig tart. A nőknél az ovogonok osztódása csak életük embrionális időszakában fordul elő, és még a születés előtt véget ér. Az állatokban e sejtek osztódása a szaporodás időpontjától és időszakától függ.

Ban ben második szakasz a spermatogonia és az ovogonia megszűnik szaporodni, növekedni kezd, és megnő a mérete, és elsődleges spermatocitákká és oocitákká alakul. Különösen jelentősen megnő a petesejtek mérete. Például a békákban a petesejtek lineáris méretei 2000-szer nagyobbak, mint az ovogóniában. Ez annak köszönhető, hogy felhalmozzák az embrió fejlődéséhez szükséges tápanyagokat.

A legfontosabb változások a jövőbeli csírasejtek bekapcsolásával következnek be harmadik szakaszérlelés. Jelentős különbségek vannak a spermatogenezis és az oogenezis között is. Ebben a zónában az elsődleges oociták kétszer osztódnak meiózissal. Az első meiotikus osztódás során egy nagy másodlagos oocita és egy kis sejt képződik - az elsődleges polocita (az első poláris vagy irányított test).

A második meiotikus osztódásban a másodlagos petesejt egy nagy éretlen tojásra és egy kis másodlagos polocitára (második poláris test) osztódik. Az elsődleges polocita további két polocitára is osztódhat.

Így két meiotikus osztódás eredményeként 4 haploid kromoszómakészlettel rendelkező sejt keletkezik egy elsődleges oocitából - egy éretlen csírasejtből (amely érett tojássá alakul) és három polocitából, amelyek később elhalnak.

A spermatogenezis során az érési zónában az elsődleges spermatocita is kétszer osztódik meiózissal. De ebben az esetben 4 azonos haploid spermatid keletkezik. A jövőben összetett átalakulások (alakváltozások, farokfejlődés) révén érett spermiumokká alakulnak.

Megtermékenyítés

Megtermékenyítés- ez a spermium és a petesejt magjainak összeolvadásának és a diploid kromoszómakészlet helyreállításának folyamata. A megtermékenyített tojást zigótának nevezik. A zigóta kialakulása csak akkor következik be, amikor a spermium belép a tojásba.

Ez a folyamat különböző szervezetekben eltérően megy végbe. Az emlősöknél a hímivarsejtek petesejtbe való behatolása annak héjának feloldódásával jár együtt a spermium által kiválasztott különféle enzimek segítségével. Sok rovarnál a tojások kemény héjúak, és a spermiumok kis lyukakon keresztül jutnak be. Egyes vízi szervezetekben a petesejt felszínén a spermiumokkal való érintkezés helyén egy kis befogadó gümő képződik, amely azután a spermiummal együtt befelé húzódik.

A petesejt citoplazmájába általában csak a spermium feje hatol be mitokondriummal és centriollal, míg a farok kívül marad. A fej héja feloldódik, a sejtmag duzzadni kezd, amíg el nem éri a tojás magjának méretét. Ezután mindkét mag közeledik egymáshoz, és végül egyesül.

Előfordul, hogy egyszerre több spermium is belép a petesejtbe, de közülük csak az egyik egyesül a sejtmaggal. A zigótában minden kromoszóma párosodik: minden homológ kromoszómapárban egy kromoszóma a tojásé, a második a spermiumé. Ez a jelenség nagy jelentőséggel bír az evolúció szempontjából. A zigótából kifejlődő szervezetnek nagy a kombinációs variabilitása, így több lehetősége van alkalmazkodni a változó környezeti feltételekhez.

virágos növényekre jellemző.

Progenezis - férfi és női ivarsejtek kialakulása, fejlődése és érése.

nemi sejtek- az ivarsejtek a szomatikustól eltérően haploid kromoszómakészlettel rendelkeznek. Minden ivarsejt kromoszómát, egy nemi kromoszóma kivételével, ún autoszómák, szexuális gonosome.

férfi nemi sejtek X vagy Y nemi kromoszómájuk van.

női nemi sejtek csak H.

A differenciált ivarsejtek anyagcseréje alacsony, és nem képesek szaporodásra.

férfi nemi sejtek

férfi nemi sejtek - spermiumok (spermiumok) nagyon kevés ezer millióra fejlődnek. Kis méretűek (emberben körülbelül 70 mikron), képesek aktívan mozogni 30-50 mikron / s sebességgel. A spermiumnak zászlós alakja van.

A spermiumok képződésének és érésének folyamata spermatogenezis.

A spermium szerkezete

A spermium két részből áll: 1) fej; 2) farok.

Fej A spermium (caput spermatozoidi) egy kis, sűrű magot tartalmaz haploid kromoszómakészlettel. Az embereket az jellemzi, hogy a magban 22 autoszóma és 1 nemi kromoszóma (gonoszóma) található. Attól függően, hogy az X vagy Y spermiummag melyik nemi kromoszómával rendelkezik, két típusra oszthatók:

1) androspermia - Y kromoszómákat tartalmaz,

2) gynecospermia - X - kromoszómákat tartalmaz.

¨A kernelt magas tartalom jellemzi nukleoprotaminokés nukleohisztonok. A mag elülső részét lapos zsák borítja, amely kialakul ügy sperma. A kupak elülső pólusán található akroszóma(görögül acros - felső; soma - test). Mindkét formáció (hüvely és akroszóma) a Golgi-komplexum származéka.

akroszóma enzimeket tartalmaz, amelyek között fontos hely van hialuronidázés proteázok(tripszin), amelyek képesek feloldani a tojás membránját.

A fejet kívülről sejtmembrán borítja.

Farok(feagellum) sperma a következőkből áll:

a) az összekötő rész (nyak), amelyet két centiolum alkot - proximális és disztális, az axiális menet (axonéma) a disztálisból származik;

b) két központi és 9 pár perifériás mikrotubulus alkotta köztes rész, amelyeket spirálisan, mitokondriumok vesznek körül (mitokondriális burok);

c) a fő rész, amely szerkezetében szempillára emlékeztet. Vékony fibrilláris hüvely veszi körül;

d) a terminális rész, amely egyes összehúzódó filamentumokat tartalmaz.

A fejhez hasonlóan a farkat is sejtmembrán borítja.

A spermiumok funkciói

1. A tojás megtermékenyítése. A farok segítségével a spermium egy bizonyos irányba tud mozogni, amelyet a tojás által kiválasztott specifikus anyagok határoznak meg - gynogamonok.

2. Reagáljon kémiai ingerekre - kemotaxis.

3. Mozoghat a folyadék áramlásával szemben - reotaxis.

4. Megőrzi a trágyázási képességet optimális körülmények között 36-88 órán keresztül.

5. Az optimális feltételek az enyhén lúgos környezet.

női nemi sejtek

női nemi sejtek - tojások (petesejtek). A petefészekben képződik. Mennyiség - egy személy és egy emlős teljes életére, több száz érett. A kétéltűeknek és a halaknak több tízezer is lehet.

Tojás gömb alakú, mérete néhány mikrontól néhány cm-ig változhat.A tojásokra jellemző a nagy mennyiségű citoplazma és a sárgája jelenléte. Ezenkívül a tojások nem képesek önállóan mozogni.

A szomatikustól eltérően (az ivarsejtek - a "házas" szóból) az organizmusok generációinak szaporodására specializálódtak, és fele (haploid) genetikai készlettel rendelkeznek (lcln vagy 23 kromoszóma - emberben).

Megkülönböztetni férfi és női nemi sejtek, amelyek apai és anyai ágon hordozzák a genetikai információkat. Az emberi csírasejtekben 22 autoszóma és 1 nemi kromoszóma található, amelyet X-nek vagy Y-nek jelölnek a férfiaknál, és X-et a nőknél. Amikor a hím és a női csírasejtek a megtermékenyítés során egyesülnek, egy diploid sejt képződik - egy zigóta, amely egy új szervezet összes sejtjét eredményezi. A humán embriogenezisben a csírasejtek először a sárgája endodermájában, azaz extragonadálisan találhatók meg, majd az ivarmirigyek anlage felé vándorolnak.

Az első megismerkedéskor az érett szerkezetével férfi és női reproduktív sejtek, nagy funkcionális célszerűségükre hívja fel a figyelmet. A spermiumok, amelyeknek erősen mozgékonyaknak kell lenniük a női nemi traktusban, kis sejtek, gyakorlatilag citoplazmától mentesek, és genetikai anyagot hordozó magos részből vagy fejből és mozgásszervből - farokból vagy flagellumból állnak. A spermiumok nem rendelkeznek más szubcelluláris elemekkel, kivéve a mozgáshoz energiát biztosító mitokondriumokat, a tojáshártyát feloldó proteolitikus enzimeket tartalmazó akroszómális vakuólumot és a proximális centriolát. A spermium teljes hossza körülbelül 60 µm, ebből 55 µm a farokban van.

Ultramikroszkópos szinten a fejben sperma Az akroszómális és posztakroszómális zónák megkülönböztethetők, a farokban - közbenső, fő és terminális szakaszok. A fej nagy részét a kondenzált kromatinnal töltött mag foglalja el. A sejtmag és a spermium plazmalemma elülső része közötti teret az akroszómális vakuólum foglalja el, egy speciális lizoszóma, amely a tojásmembránok enzimeinek-lizinek csoportját tartalmazza: akrozin (elpusztítja a petesejtek átlátszó zónáját), penetráz (disszociálja a sejteket). a ragyogó korona), hialuronidáz (lebontja a hialuronsavat), savas foszfatáz (elpusztítja a forscholint a spermium petesejtek plazmalemmáján való áthaladása során). A spermium nyaka egy rövid szakasz, amely a proximális centriolát és 9 szegmentált oszlopot tartalmaz.

A köztes rész tartalmazza axonemeés a citoszkeleton 9 hosszanti orientált eleme, amely keratinszerű fehérjékből áll, és szegmentált oszlopok folytatása. Ezeken a rostokon kívül mitokondriumok találhatók. Az axoném a csilló elvén épül fel, melynek verését a környezetben lévő kalciumkationok és a spermiumok mitokondriális ATP-je indítják el. A farok terminális szakaszán a citoszkeleton elemei eltűnnek, és az axonemet csak a plazmolemma fedi. Emberben a terminális szakaszban az axonem dublettek 18 egyetlen mikrotubulusra bomlanak fel.

A here elhagyása után a spermiumok morfológiailag kialakulnak, de funkcionálisan éretlen- mozdulatlanok, megtermékenyítésre képtelenek, emellett számos specifikus antigén hordozói, amelyek inaktiválása (valamint a mobilitás és megtermékenyítési képesség megszerzése - kapacitáció) a vaz deferens rendszerében történik. férfi nemi szervek.

A petesejt a spermiumoktól eltérően nagy és mozdulatlan. A legtöbb emlősben és emberben mérete eléri a 100-200 mikront. A női csírasejt az embrió korai fejlődéséhez szükséges trofikus vegyületek ellátásának letéteményese, és a citoplazmatikus struktúrák "tartaléka" az első generációs csírasejtek - blasztomerek - kialakulásához. Emberben a tojás nagy mérete nem kapcsolódik nagy sárgájatartalékokhoz - az emberi tojás sárgájában szegény (oligolecitális).

Ultramikroszkópos szinten tojás Az embernek nagy, lekerekített magja van, amelyben az euchromatin dominál, és citoplazmája mérsékelt mennyiségű mitokondriummal, néhány lamelláris krisztával. A fehérjeszintézis rendszere jól fejlett a szemcsés endoplazmatikus retikulum magas ribo- és poliszómáinak, rövid tubulusainak köszönhetően. A citoplazmában a vitellin szemcsék néhány felhalmozódása - a trofikus zárványok gyűjtője - ritkán és diffúz módon található.

Külön hangsúlyozni kell, hogy magasabb placentában emlősökés az emberi női reproduktív sejtek nem léteznek elszigetelten. A fejlődés legkorábbi szakaszai (primer csírasejtek, ovogónia) kivételével szoros kapcsolatban állnak a petefészek szomatikus sejtjeivel (follikuláris hámsejtek és kötőszöveti sejtek), amelyek minden csírasejt körül hám- és kötőszöveti membránt alkotnak. . Az összetett „ivarsejtek – szomatikus membránok” neve petefészektüsző, vagy ovo-szomatikus (follikuláris) hisztió. A petefészek tüszőjének szerkezete az oogenezis során bonyolultabbá válik.