Форма, функції та розмір сперматозоїда. Механізм зачаття Що таке сперматозоїд у біології

Сперматозоїд – це чоловіча репродуктивна клітина, яка призначена для запліднення жіночої яйцеклітини. Розміри сперматозоїда значно менші за розміри жіночої репродуктивної клітини. Більше того, саме він є найменшою клітиною у тілі чоловіка.

У гаметах немає великого обсягу цитоплазми, і вони відтворюються організмом одночасно у великій кількості. Варто сказати, що сперматозоїд і сперма - це різні поняття. До складу останнього входить насіннєва рідина зі статевими клітинами та мікрочастинками тканин з уретри.

У 1 мл насіннєвої рідини присутні від 16 до 120 млн. сперматозоїдів. При цьому під час еякуляції у чоловіка виділяється до 5мл сперми. Таким чином, за одну еякуляцію організм чоловіка може викинути до 600 млн репродуктивних клітин.

Про те, що таке сперматозоїд, знають, напевно, все, але не всім відомо, як ця клітина з'являється. Статеві залози маленьких дітей не виробляють репродуктивні клітини. Саме тому версію про те, що підгузки шкодять хлопчикам через теплову дію на яєчка, можна вважати неправдивою.

Вироблення сперматозоїдів починається у віці 9-14 років. З цього моменту і до глибокої старості робота статевих залоз не зупиняється ні на хвилину.

Справжньою фабрикою з виробництва статевих клітин є яєчка. Вони знаходяться поза тілом, завдяки чому мають нижчу температуру. Це надзвичайно важливо: при класичній температурі 36,6 ° С вироблення репродуктивних клітин сильно уповільнюється або зовсім припиняється.

У кожному яєчку є тисячі насіннєвих канатиків. Тобто якщо подивитися на цей орган зсередини, там можна буде побачити величезну кількість ниток, хаотично переплетених між собою. Цей безлад необхідний. Проходячи лабіринтами, у сперматозоїдів з'являється додатковий час для дозрівання.

Перший період дозрівання статевої клітини триває близько 72 днів. Починається цей процес у сперматозоїдних клітинах. Найпершою формується головка, яка забирає поживні речовини та енергію у опорних клітин.

Після того як головка буде повністю сформована, статева клітина входить у насіннєві канатики (мікроскопічні розміри каналів). Там вона переміщатиметься з місця на місце протягом приблизно 20-ти днів. Тут гамета дозріватиме остаточно, щоб стати готовим до виконання своєї функції.

Варто сказати, що у деяких випадках процес дозрівання статевої клітини може порушитись. Причини цього й досі невідомі. В даному випадку число хромосом, що несе гамета, збільшується або навпаки – зменшується. При цьому здоров'я майбутньої дитини багато в чому залежить від того, скільки в сперматозоїді хромосом.

Так, якщо зачаття відбулося за допомогою репродуктивної клітини з недостатньою чи надмірною кількістю хромосом, то у народженої дитини будуть фізичні або психічні захворювання (наприклад, синдром Дауна).

За статистикою 50% таких вагітностей мимовільно переривається ще до того моменту, як жінка дізнається про своє становище.

Будова

Довжина сперматозоїда дорівнює 55 мкм, ширина – 3,5 мкм, а висота – 2,5 мкм. Такі невеликі розміри, а також особлива структура сперматозоїда, ймовірно, обумовлені тим, що йому потрібно швидко пересуватися.

Варто сказати, що розміри чоловічих гамет у різні періоди можуть бути різними. Під час дозрівання цієї клітини з нею трапляються деякі зміни: ядро стає більш щільним внаслідок процесу конденсації хроматину (у цей момент з ядра йдуть гістони, а ДНК з'єднується з білками-протамінами).

При цьому великий відсоток цитоплазми виходить із спермію у вигляді «цитоплазматичної краплі». На завершальному етапі дозрівання сперматозоїда у ньому зберігаються лише життєво необхідні органели. Обсяг репродуктивної клітини цей період сильно зменшується. Якщо говорити про те, з чого складається сперматозоїд, це буде головка, середня частина і хвіст.

Головка

Вона має вигляд еліпсоїда, з незначними вм'ятинами з обох боків. З одного зі сторін спермія є також невелике заглиблення. Саме завдяки йому головку сперматозоїда називають «ложкоподібною». Сама головка складається з таких деталей:

Схема сперматозоїда

Ядро чи гаплоїдне ядро. Саме у ньому зберігається одинарний набір хромосом. Після того як сперматозоїд з'єднається з яйцеклітиною (хоча будова сперматозоїда та яйцеклітини сильно відрізняється, ядро останньої теж є гаплоїдним) починає розвиватися диплоїдний організм,
який складається з хромосом обох батьківських клітин. Варто сказати, що ядро сперматозоїда набагато менше ядер інших клітин організму. Це особливою організацією будови хроматину в спермії. Через посилену конденсацію хроматин стає неактивним, а ядрі статевої клітини немає РНК.
Акросома – це видозмінена лізосома. Вона являє собою мембранний пляшечку, всередині якого знаходяться близько 15-ти літичних ензимів. Вони необхідні для того, щоб оболонка яйцеклітини розчинилася, і сперматозоїд зміг проникнути до неї. Найпотужнішим ферментом у разі є акрозин. Розмір акросоми становить приблизно 50% від розміру головки сперматозоїда. Приблизно такі самі розміри має і ядро. Акросома розташовується спереду від ядра і покриває при цьому його частина. З цієї причини акросома схожа на шапочку. Завдяки такій особливості будови сперматозоїд легко запліднює яйцеклітину.
Центросома - це частина, в якій зібрані всі трубочки гамети. Вона відповідає за рух задньої частини клітки. Вчені також припускають, що вона допомагає зблизити ядра зиготи та бере участь у першому розподілі її клітин.

Тіло

Воно перебуває практично відразу після голівки статевої клітини. Відокремлює їх лише невелике звуження – «шийка». Сперматозоїд людини стримає у своїй середній області цитоскелет джгутика, що складається з мікротрубочок. Навколо цитоскелета знаходиться мітохондріон - величезна мітохондрія статевої клітини. Сам мітохондріон зовні схожий на спіраль. Він обвиває цитоскелет джгутика. Його функція полягає у виробництві АТФ, стимуляції руху хвоста.

Хвіст

Хвіст є органом руху та йде відразу після середньої частини. Він набагато тонший за середину статевої клітини і набагато довший за неї. В основі хвостика сперматозоїда зосереджені мітохондрії, які постачають енергію для його руху. Загалом хвіст має таку ж будову, як і джгутики еукаріотів.

Якщо подивитися схему сперматозоїда, як виглядає і з яких деталей складається ця клітина, можна зрозуміти набагато краще.

Пересувається сперматозоїд завдяки його хвосту. Сама статева клітина у процесі руху крутиться навколо своєї осі. Таким чином вона може розвивати швидкість до 0,1 мм в сек. (Приблизно 30 см за 60 хвилин).

Після потрапляння в організм жінки гамета досягає ампулярної області маткової труби лише через 60-120 хвилин.

У тілі чоловіки зрілі статеві клітини зберігаються у неактивному стані, які хвости малорухливі. По чоловічих статевих шляхах спермії переміщуються завдяки ритмічним скороченням м'язів проток і биття спеціальних вій. Активними статеві клітини стають лише після еякуляції, коли вони змішуються із виділеннями простати.

Після потрапляння до статевих органів жінки спермії починають рухатися самостійно. Причому вони пливуть проти течії рідини.

Варто сказати, що середовище статевих органів жінки є надзвичайно шкідливим для чоловічих гамет, проте компоненти сперми нейтралізують її і роблять більш лужною. Крім того, сперма знижує місцевий імунітет у жінки. Це необхідно для того, щоб імунні клітини не ліквідували чужорідний біологічний матеріал.

Після попадання у піхву репродуктивна клітина рухається до шийки матки та цервікального каналу. Свій напрямок вона визначає завдяки вмінню розрізняти pH. Таким чином, клітина пливе туди, де переважає лужне середовище (для порівняння pH піхви – 6,0, а шийки матки – 7,2). Абсолютна більшість чоловічих репродуктивних клітин не здатні досягти шийки матки і гине ще в піхву.

Пройти цервікальний канал сперматозоїдам також непросто, тому що в ньому є велика кількість слизу. Якщо сперматозоїди не можуть пройти через слиз, то встановлюють безпліддя шийки, завагітніти при якому можна методом внутрішньоматкової інсемінації.

Далі статеві клітини проникають у матку. Середовище цього органу ідеально підходить для життя сперматозоїдів, тому їхня активність значно збільшується. Дане явище називається «капацитація». Для успішного зачаття необхідно, щоб у матку пройшло більше 10 млн. чоловічих статевих клітин.

Потрапивши в матку, сперматозоїди продовжують плисти у напрямку маткових труб. Напрямок до них клітини визначають завдяки струму рідини, який задають вії труб та м'язові стінки.

Свою функцію сперматозоїд виконує у кінцевій частині маткової труби – «ампулі». Однак не всі статеві клітини здатні дістатися до неї. Як показує практика, з кількох мільйонів репродуктивних клітин, що потрапили в матку, лише кілька тисяч доходять до ампулярної області труби.

Що стосується питання, як сперматозоїд шукає і знаходить яйцеклітину у вирві, то це питання досі залишається відкритим. Проте вже доведено, що чоловічі гамети мають хемотаксис – здатність пересуватися у напрямку атрактантів, які виділяє яйцеклітина.

Види

У медицині прийнято ділити чоловічі статеві клітини на 2 види: ті, в яких містяться X хромосоми (гіноспермії) та ті, що несуть Y хромосоми (андроспермії). Перші клітини призводять до зачаття дівчинки, а другі – хлопчика. Варто сказати, що той факт, що хромосом у сперматозоїда, не залежить від його різновиду. У нормі їх буде 23.

На жаль, відразу після зачаття абсолютно точно дізнатися стать дитини неможливо, однак її можна припустити з досить великою ймовірністю. Як показують спостереження, репродуктивні клітини з Y-хромосомою набагато активніші, тоді як клітини, що несуть X-хромосому, мають більшу тривалість життя.

Виходячи з цього, можна зробити висновок, що пари, які бажають зачати хлопчика, повинні вступати в незахищені статеві контакти під час овуляції. У цьому випадку сперматозоїди з хромосомою Y досягнуть мети набагато швидше. Якщо ж статевий акт відбувся за добу до овуляції, підвищуються шанси зачати дівчинку.

Варто сказати, що для вдалого запліднення важлива не лише кількість сперматозоїдів, а й їх якість, склад насіннєвої рідини. У спермограмі навіть здорового чоловіка поруч із якісними гаметами зустрічаються також патологічні форми репродуктивних клітин. Однак їхня кількість зазвичай не перевищує 20-25%.

Іноді сперматозоїдів з нетиповою будовою може бути дуже багато. Таке може відбуватися при різних захворюваннях статевих органів (зазвичай запального характеру).

Щоб дізнатися про співвідношення здорових і патологічних репродуктивних сперматозоїдів, виявити які особливості будови сперматозоїдів у чоловіка, медики традиційно виконують тест Крюгера.

Його суть у тому, що чоловік здає сперму у медичному закладі шляхом сексуального самозадоволення. Біологічний матеріал збирається в стерильний контейнер, потім відправляється в лабораторію. Там його фарбують за Папаніколау (це необхідно для того, щоб чіткіше розглянути статеві клітини) та досліджує під мікроскопом.

При різних патологіях сперматозоїд може мати таку будову:

надлишкова товщина шийки або її викривлення;
наявність подвійного хвоста;
повна відсутність хвоста;
деформації головки;
наявність двох голівок.

Крім цього, можливі також малопомітні зміни у формі сперматозоїда.

Даний стан вимагає термінового медичного втручання, тому що надмірна кількість аномальних репродуктивних клітин підвищують шанси вагітності, викиднів, а також народження дитини з різними патологіями.

Термін життя

Після закінчення розвитку сперматозоїди можуть бути в тілі чоловіка до 30 діб. Якщо за цей період сім'явипорскування не відбулося, вони починають різко старіти і в результаті руйнуються.

Тривалість життя гамет у різних чоловіків різна. Це залежить від його харчування, способу життя, наявності тих чи інших захворювань, стану ендокринної та нервової системи і т. д. Проте найбільше сильно на термін існування впливає те, де знаходиться сперматозоїд.

Згідно з результатами посткоїтального тесту, вже через 120 хвилин після закінчення незахищеного сексуального акту сперміїв, що вижили, в піхву не спостерігається. У цервікальному каналі та шийці матки вони можуть прожити до 3 діб, а у фалопієвих трубах – до 7 діб.

У зовнішньому середовищі та за високої вологості статеві клітини можуть жити до 2-3 годин. Саме цим пояснюється настання вагітності при повторному ПА. Після заморожування статевих клітин рідким азотом можуть зберігатися десятиліттями. Причому після розморожування вони залишаться живими та не втратить своїх властивостей.

Поліпшення

Щоб сперматозоїди були якісними та рухливими, чоловік повинен ретельно стежити за своїм здоров'ям. Репродуктивні клітини – це найчутливіші клітини в організмі людини. Вони дуже важко переносять вплив алкоголю, нікотину, наркотичних та токсичних речовин, сильне підвищення температури.

Здорове харчування, відмова від шкідливих звичок, своєчасне лікування захворювань, нормалізація режиму сну, заняття спортом та уникнення екстремальних температур (як перегрівання, так і переохолодження) – це те, що допоможе значно покращити якість гамет.

У період планування вагітності чоловікові корисно приймати вітамінно-мінеральні комплекси та антиоксиданти. Виходячи з цього, можна зробити висновок: чим здоровіший чоловік – тим якісніші його сперматозоїди.

Якщо ж чоловіку діагностували будь-яку патологію, займатися самодіяльністю не рекомендується. Тільки лікар означає все про сперматозоїди, тому лікування краще довірити йому.

Сперматозоїд(від др.-грец. σπέρμα (нар. п. σπέρματος) – насіння, ζωή – життя та εἴδος – вид) – чоловіча статева клітина, чоловіча гамета, яка служить для запліднення жіночої гамети, яйцеклітини. Термін використовується для позначення дрібних, зазвичай рухомих гамет у організмів, яким властива оогамія. Зазвичай вони значно менші за яйцеклітину, оскільки не містять такої значної кількості цитоплазми і виробляються організмом одночасно у значній кількості. Поняття "сперматозоїд" необхідно відрізняти від поняття "сперма", оскільки остання складається з насіннєвої рідини (в якій містяться сперматозоїди), а також містить невелику кількість епітеліальних клітин сечівника.

Відкриття сперматозоїдів

Будова та функція

Сперматозоїд людини – це спеціалізована клітина, будова якої дозволяє їй виконати свою функцію: подолати статеві шляхи жінки та проникнути в яйцеклітину, щоб внести до неї генетичний матеріал чоловіка. Сперматозоїд, зливаючись із яйцеклітиною, запліднює її. В організмі людини сперматозоїд є найменшою клітиною тіла. Загальна довжина сперматозоїда у людини дорівнює приблизно 55 мкм. Головка становить приблизно 5,0 мкм завдовжки, 3,5 мкм завширшки і 2,5 мкм заввишки, середня ділянка і хвостик - відповідно, приблизно 4,5 і 45 мкм завдовжки. Малі розміри, ймовірно, необхідні швидкого руху сперматозоїда.

Для зменшення розміру сперматозоїда при його дозріванні відбуваються спеціальні перетворення: ядро ущільнюється за рахунок унікального механізму конденсації хроматину (з ядра видаляються гістони, і ДНК зв'язується з білками-протамінами), велика частина цитоплазми викидається з сперматозоїди тільки найнеобхідніші органели. Сперматозоїди, що містять Y-хромосому, називаються андросперміями, Х-хромосому – гіносперміями. Яйцеклітину може запліднити, як правило, тільки один спермій, причому, з рівною ймовірністю їм може бути андро- або гіноспермій, у зв'язку з чим попередні прогнози статі дитини практично неможливі. Припускають, що хлопчики найчастіше народжуються від чоловіків, у спермі яких переважають андроспермії. У спермограмі здорового чоловіка поруч із нормальними зустрічаються і патологічні форми сперміїв, але не більше 20-25%. Сперматозоїд чоловіка має типову будову та складається з головки, середньої частини та хвоста.

Головка сперматозоїдалюдини має форму еліпсоїда, стисненого з боків, з однієї зі сторін є невелика ямка, тому іноді говорять про «ложкоподібну» форму головки сперматозоїда у людини. У головці сперматозоїда розташовуються такі клітинні структури:

Ядро, що несе одинарний набір хромосом. Таке ядро називають гаплоїдним. Після злиття сперматозоїда та яйцеклітини (ядро якої також гаплоїдно) утворюється зигота – новий диплоїдний організм, що несе материнські та батьківські хромосоми. Ядро сперматозоїда значно дрібніше за ядер інших клітин, це багато в чому пов'язано з унікальною організацією будови хроматину сперматозоїда. У зв'язку із сильною конденсацією хроматин неактивний - у ядрі сперматозоїда не синтезується РНК.
Акросома- видозмінена лізосома - мембранна бульбашка, що несе літичні ферменти - речовини, що розчиняють оболонку яйцеклітини. Акросома займає близько половини обсягу головки і за своїм розміром приблизно дорівнює ядру. Вона лежить спереду від ядра і покриває собою половину ядра (тому часто акросому порівнюють із шапочкою). При контакті з яйцеклітиною акросома викидає свої ферменти назовні та розчиняє невелику ділянку оболонки яйцеклітини, завдяки чому утворюється невеликий «прохід» для проникнення сперматозоїда. В акросомі міститься близько 15 літичних ферментів, основним з яких є акрозин.
Центросома- центр організації мікротрубочок, забезпечує рух хвоста сперматозоїда, а також імовірно бере участь у зближенні ядер зиготи та першому клітинному розподілі зиготи.

Позаду головки розташовується так звана «середня частина» сперматозоїда. Від головки середню частину відокремлює невелике звуження – «шийка». Позаду середньої частини розташований хвіст. Через усю середню частину сперматозоїда проходить цитоскелет джгутика, що складається з мікротрубочок. У середній частині навколо цитоскелета джгутика розташовується мітохондріон – гігантська мітохондрія сперматозоїда. Мітохондріон має спіральну форму і як би обвиває цитоскелет джгутика. Мітохондріон виконує функцію синтезу АТФ і тим самим забезпечує рух джгутика.

Хвіст, або джгутик, розташований за середньою частиною. Він тонший за середню частину і значно довший за неї. Хвіст – орган руху сперматозоїда. Його будова характерна для клітинних джгутиків еукаріотів.

Рух сперматозоїдів

Сперматозоїд людини рухається за допомогою джгутика. Під час руху сперматозоїд зазвичай обертається навколо осі. Швидкість руху сперматозоїда людини може досягати 0,1 мм за секунду. або більше 30 см за годину. У людини приблизно через 1-2 години після коїтусу з еякуляцією перші сперматозоїди досягають ампулярної частини фаллопієвої труби (ту частину, де відбувається запліднення). В організмі чоловіка сперматозоїди перебувають у неактивному стані, рухи джгутиків у них незначні. Переміщення сперматозоїдів по статевих шляхах чоловіка (насіннєві канальці, протока епідидімісу, сім'явивідна протока) відбувається пасивно за рахунок перестальтичних скорочень м'язів проток і биття вій клітин стінок проток. Сперматозоїди набувають активності після еякуляції за рахунок дії на них ферментів простатичного соку. Рух сперматозоїдів статевими шляхами жінки є самостійним і здійснюється проти руху рідини. Для здійснення запліднення сперматозоїдам необхідно подолати шлях довжиною близько 20 см (цервікальний канал – близько 2 см, порожнина матки – близько 5 см, фалопієва труба – близько 12 см). Середовище піхви є згубним для сперматозоїдів, насіння нейтралізує піхвові кислоти і частково пригнічує дію імунної системи жінки проти сперматозоїдів.

З піхви сперматозоїди рухаються у напрямку шийки матки. Напрямок руху сперматозоїд визначає сприймаючи pH навколишнього середовища. Він рухається у напрямку зменшення кислотності; pH піхви близько 6,0, pH шийки матки близько 7,2. Як правило, більшість сперматозоїдів не здатна досягти шийки матки і гине в піхву (за критеріями ВООЗ, що використовуються в посткоїтальному тесті, через 2 години після коїтусу в піхву не залишається живих сперматозоїдів).

Проходження каналу шийки матки є для сперматозоїдів складним, через наявність у ньому цервікального слизу. Після проходження шийки матки сперматозоїди виявляються в матці, середовище якої сприятливе для сперматозоїдів, в матці вони можуть довго зберігати свою рухливість (окремі сперматозоїди до 3-х днів). Середовище матки надає сперматозоїди активуючу дію, їх рухливість значно зростає. Це явище отримало назву «капацитація».

Для успішного запліднення в матку має проникнути щонайменше 10 млн сперматозоїдів. З матки сперматозоїди прямують до фалопієвих труб, напрям до яких і всередині яких сперматозоїди визначають по струму рідини. Показано, що сперматозоїди мають негативний реотаксис, тобто прагнення рухатись проти течії. Струм рідини у фалопієвій трубі створюють вії епітелію, а також перистальтичні скорочення м'язової стінки труби.

Більшість сперматозоїдів не може досягти кінця фалопієвої труби - так званої «воронки», або «ампули», де відбувається запліднення. З кількох мільйонів сперматозоїдів, що увійшли до матки, лише кілька тисяч досягають ампулярної частини фалопієвої труби. Як сперматозоїд людини розшукує яйцеклітину у вирві фаллопієвої труби залишається незрозумілим. Існують припущення про наявність у сперматозоїдів людини хемотаксису - руху по напрямку деяким речовин, що виділяється яйцеклітиною, або фолікулярними клітинами, що її оточують. Незважаючи на те, що хемотаксис притаманний сперматозоїдам багатьох водних організмів із зовнішнім заплідненням, у сперматозоїдів людини та ссавців тварин його наявність поки що не доведено. Спостереження in vitro показують, що рух сперматозоїдів є складним, сперматозоїди здатні обходити перешкоди, здійснювати активний пошук.

Тривалість життя сперматозоїдівПісля періоду дозрівання, що становить близько 64 днів, сперматозоїд може зберігатися в організмі чоловіка до місяця. В еякуляті вони здатні вижити в залежності від умов середовища (світло, температура, вологість) до 24 годин. У піхву сперматозоїди гинуть протягом кількох годин. У шийці матки, матці та фалопієвих трубах сперматозоїди залишаються живими до 3-х діб. У спермограмі здорового чоловіка поряд із нормальними зустрічаються і патологічні форми сперміїв, але не більше 20 – 25%. Перевищення цього числа може призводити до безпліддя або до вроджених каліцтв плода.

При патології в еякуляті зменшується кількість сперматозоїдів (олігозооспермія), може знижуватися кількість рухомих форм (астенозооспермія). Іноді відсутні зрілі сперматозоїди, а трапляються лише клітини сперматогенезу. Всі сперматозоїди можуть бути нерухомими або в спермі можуть бути відсутні як сперматозоїди, так і клітини сперматогенезу (аспермія).

СПЕРМАТОЗОІД (сперма + зоо... + грец. eidos - вид; синоніми - спермій, сперматозоон, живчик), зріла гаплоїдна чоловіча статева клітина. Відкрив студент-медик Й. Гам (1680), пізніше описаний А. Левенгуком. Термін введений К. М. Бером у 1827 р. Сперматозоїди утворюються в результаті сперматогенезу та беруть участь у заплідненні. Зрілий нормальний сперматозоїд людини складається з голівки, шийки, тіла та хвоста, або джгутика, який закінчується тонкою кінцевою ниткою.

Загальна довжина сперматозоїда становить близько 50 – 60 мкм (головка 5 – 6 мкм, шийка та тіло 6 – 7 та хвіст 40 – 50 мкм). У головці знаходиться ядро, яке несе батьківський спадковий матеріал. На передньому кінці знаходиться акросома, що забезпечує проникнення сперматозоїда через оболонки жіночої яйцеклітини. У шийці та тілі розташовані мітохондрії та спіральні нитки, що є генератором рухової активності сперматозоїда. Від шийки через тіло і хвіст відходить осьова нитка (аксонема), оточена оболонкою. Під нею навколо осьової нитки розташовані 8 - 10 ще дрібніших ниток - фібрил, що виконують у клітці рухову або скелетну функції.

Рухливість є найбільш характерною властивістю сперматозоїда та здійснюється за допомогою рівномірних ударів хвоста шляхом обертання навколо власної осі у напрямку годинникової стрілки. Тривалість існування сперматозоїду у піхві досягає 2,5 години, у шийці матки – 48 годин та більше. У нормі сперматозоїд рухається завжди проти струму рідини, що дозволяє йому пересуватися вгору по жіночому статевому тракту до зустрічі з яйцеклітиною зі швидкістю 3 мм/хв.

Відомо, що у визначенні статі провідну роль грають 2 статеві хромосоми - Х і Y. Сперматозоїди, що містять Y-хромосому, називаються андросперміями, Х-хромосому - гіносперміями. Яйцеклітину може запліднити, як правило, тільки один спермій, причому, з рівною ймовірністю їм може бути андро-або гіноспермій, у зв'язку з чим попередні прогнози статі дитини практично неможливі. Припускають, що хлопчики найчастіше народжуються від чоловіків, у спермі яких переважають андроспермії.

У спермограмі здорового чоловіка поряд із нормальними трапляються і патологічні форми сперміїв, але не більше 20 - 25%. Перевищення цього числа може призводити до безпліддя або до вроджених каліцтв плода. При патології в еякуляті зменшується кількість сперматозоїдів (олігозооспермія), може знижуватися кількість рухомих форм (астенозооспермія). Іноді відсутні зрілі сперматозоїди, а трапляються лише клітини сперматогенезу. Всі сперматозоїди можуть бути нерухомими або в спермі можуть бути відсутні як сперматозоїди, так і клітини сперматогенезу (аспермія).

Будова та функція сперматозоїда

В організмі людини сперматозоїд є найменшою клітиною тіла (якщо враховувати лише саму голівку без хвостика). Загальна довжина сперматозоїда у людини дорівнює приблизно 55 мкм. Головка становить приблизно 5,0 мкм завдовжки, 3,5 мкм завширшки і 2,5 мкм заввишки, середня ділянка і хвостик - відповідно, приблизно 4,5 і 45 мкм завдовжки.

Малі розміри, ймовірно, необхідні швидкого руху сперматозоїда. Для зменшення розміру сперматозоїда при його дозріванні відбуваються спеціальні перетворення: ядро ущільнюється за рахунок унікального механізму конденсації хроматину (з ядра видаляються гістони, і ДНК зв'язується з білками-протамінами), велика частина цитоплазми викидається з сперматозоїди тільки найнеобхідніші органели.

Сперматозоїд чоловіка має типову будову та складається з головки, середньої частини та хвоста.

Головкасперматозоїда людини має форму еліпсоїда, стисненого з боків, з однієї зі сторін є невелика ямка, тому іноді говорять про «ложкоподібну» форму головки сперматозоїда у людини. У головці сперматозоїда розташовуються такі клітинні структури:

Ядро, що несе одинарний набір хромосом. Таке ядро називають гаплоїдним. Після злиття сперматозоїда та яйцеклітини (ядро якої також гаплоїдно) утворюється зигота – новий диплоїдний організм, що несе материнські та батьківські хромосоми. При сперматогенезі (розвитку сперматозоїдів) утворюються сперматозоїди двох типів: що несуть X-хромосому і несуть Y-хромосому. При заплідненні яйцеклітини X-несучим сперматозоїдом формується ембріон жіночої статі. При заплідненні яйцеклітини Y-несе сперматозоїдом формується ембріон чоловічої статі. Ядро сперматозоїда значно дрібніше за ядер інших клітин, це багато в чому пов'язане з унікальною організацією будови хроматину сперматозоїда (див. протаміни). У зв'язку із сильною конденсацією хроматин неактивний - у ядрі сперматозоїда не синтезується РНК.
Акросома- видозмінена лізосома - мембранна бульбашка, що несе літичні ферменти - речовини, що розчиняють оболонку яйцеклітини. Акросома займає близько половини обсягу головки і за своїм розміром приблизно дорівнює ядру. Вона лежить спереду від ядра і покриває собою половину ядра (тому часто акросому порівнюють із шапочкою). При контакті з яйцеклітиною акросома викидає свої ферменти назовні та розчиняє невелику ділянку оболонки яйцеклітини, завдяки чому утворюється невеликий «прохід» для проникнення сперматозоїда. Акросом містить близько 15 літичних ферментів, основним з яких є акрозин.
Центросома- центр організації мікротрубочок, забезпечує рух хвоста сперматозоїда, а також імовірно бере участь у зближенні ядер зиготи та першому клітинному розподілі зиготи.

За головкою розташовується так звана « середня частина» сперматозоїда. Від головки середню частину відокремлює невелике звуження – «шийка». Позаду середньої частини розташований хвіст. Через усю середню частину сперматозоїда проходить цитоскелет джгутика, що складається з мікротрубочок. У середній частині навколо цитоскелета джгутика розташовується мітохондріон – гігантська мітохондрія сперматозоїда. Мітохондріон має спіральну форму і як би обвиває цитоскелет джгутика. Мітохондріон виконує функцію синтезу АТФ і тим самим забезпечує рух джгутика.

Рух сперматозоїдів людини

В організмі чоловіка сперматозоїди перебувають у неактивному стані, рухи джгутиків у них незначні. Переміщення сперматозоїдів по статевих шляхах чоловіка (насіннєві канальці, протока епідидімісу, сім'явивідна протока) відбувається пасивно за рахунок перистальтичних скорочень м'язів проток і биття вій клітин стінок проток. Сперматозоїди набувають активності після еякуляції за рахунок дії на них ферментів простатичного соку.

Рух сперматозоїдів статевими шляхами жінки є самостійним і здійснюється проти руху рідини. Для здійснення запліднення сперматозоїдам необхідно подолати шлях довжиною близько 20 см (цервікальний канал – близько 2 см, порожнина матки – близько 5 см, фалопієва труба – близько 12 см).

Здатність відтворення потомства вчені називають латинським словом "фертильність" (fertilis означає "родючий, плодоносний"). Для цього процесу потрібні деякі умови. Якщо хоча б одна ланка в цьому ланцюжку випадає, вагітність не настає, або виникає вроджена патологія плода. Необхідними умовами для настання вагітності є:

1) дозрівання фолікула в яєчнику, розрив його, вихід яйцеклітини (овуляція) та утворення на місці фолікула жовтого тіла 1;
2) здатність сперматозоїдів проникнути в матку, маткові труби та запліднити яйцеклітину;
3) вільне проходження яйцеклітини та ембріона по матковій трубі в порожнину матки;
4) готовність матки імплантувати (вживити) у собі ембріон.
Сприятливий збіг вищезгаданих обставин при повному здоров'ї подружжя, при регулярному статевому житті в одному менструальному циклі сприяє виникненню вагітності приблизно в 20% випадків.

А тепер – докладніше про «механізм зачаття» на різних його етапах.

Яйцеклітина. "Запас" яйцеклітин визначено вже при народженні дівчинки; він становить близько 400 тисяч. Протягом одного менструального циклу (від першого дня однієї менструації до першого дня наступної) в одному з яєчників зазвичай дозріває одна яйцеклітина.
Після виходу яйцеклітини з яєчника (овуляції), який відбувається приблизно на 14-й день менструального циклу, у яєчнику утворюється жовте тіло. Воно виділяє гормони (гестагени), що готують матку до прийому зародка, а у разі настання вагітності – що зберігають вагітність. Особливо велика роль гестагенів у першому триместрі вагітності. З яєчника яйцеклітина потрапляє у черевну порожнину. Поряд з кожним яєчником розташовується яйцевод - фалопієва (маткова) труба, у вирву якої повинна потрапити яйцеклітина завдяки рухам війок маткової труби, які «захоплюють» яйцеклітину (сама вона не має здатності до руху). За 6-7 днів яйцеклітина завдяки скороченням маткової труби має подолати відстань від вирви до матки в 30-35 см. В ідеальних умовах запліднення відбувається, поки яйцеклітина знаходиться у верхній третині яйцеводи.
Після овуляції яйцеклітина зберігає життєздатність приблизно 24 години.

Сперматозоїди. Утворюються і дозрівають сперматозоїди у насіннєвих канальцях чоловічої статевої залози – насінниках. Процес їхнього дозрівання триває в середньому 74 дні. Зрілий нормальний сперматозоїд людини складається з головки, шийки, тіла та хвоста, або джгутика, який закінчується тонкою кінцевою ниткою. Загальна довжина сперматозоїда становить близько 50-60 мкм (головка – 5-6 мкм, шийка та тіло – 6-7 мкм та хвіст – 40-50 мкм). Завдяки «биття» хвостика сперматозоїд здатний рухатися. Цікаво, що розмір яйцеклітини набагато більший, ніж розмір сперматозоїда: він становить 0,1 мм. Дозрілі сперматозоїди виходять із насіннєвих канальців у сім'явивідні протоки чоловічих статевих залоз, де можуть тривалий час зберігати запліднюючу здатність. У цей час вони нерухомі - здатність до просування вони набувають лише під час сім'явипорскування.
У статевих шляхах жінки сперматозоїди зберігають здатність до руху в межах 3-4 діб, але запліднити яйцеклітину вони можуть лише протягом доби. Є припущення, що сперматозоїди «розпізнають» яйцеклітину по запаху – так, на поверхні чоловічих статевих клітин виявлено рецептори, схожі на рецептори, що знаходяться у носі.

Запліднення- Злиття чоловічої статевої клітини (сперматозоїда) з жіночою (яйцеклітиною), що призводить до утворення зиготи (нового одноклітинного організму). Біологічний сенс запліднення полягає у поєднанні батьківських і материнських генів. Статеві клітини містять так званий гаплоїдний (половинчастий) набір хромосом; при їх поєднанні формується зигота з диплоїдним (повним) набором хромосом.
Насіннєва рідина, що потрапляє у піхву, зазвичай містить від 60 до 150 млн. сперматозоїдів. Швидкість руху сперматозоїдів – 2-3 мм за хвилину. Таким чином, вже через 1-2 хвилини після статевого акту сперматозоїди досягають матки, а за 2-3 години в жіночому організмі вони можуть пройти 25-35 см і досягти кінцевих відділів маткових труб. Після еякуляції (сім'явипорскування) сперматозоїди швидко піднімаються по статевих шляхах за рахунок скорочень матки та маткових труб; це звані перистальтичні руху, які схожі на скорочення кишечника. Власна рухливість сперматозоїдів стає важливою більш пізніх етапах. Сперма, що складається з біологічно активної рідкої частини та сперматозоїдів, має слаболужну реакцію: сперматозоїди здатні до активного руху тільки в такому середовищі. Якщо середовище у піхву кисле, то насіннєва рідина може знизити її кислотність до рівня. До яйцеклітини добирається трохи більше кількох сотень сперматозоїдів: усім етапах їх руху найменш життєздатні гинуть і видаляються. Відбувається це завдяки механізмам природного відбору, тобто цілі (яйцеклітини) найчастіше досягають найбільш повноцінні (без дефектів будови) сперматозоїди.
Під час руху сперматозоїдів по фаллопієвій трубі відбувається капацитація - ряд змін, завдяки яким сперматозоїди набувають запліднюючої здатності. При капацитації з поверхні сперматозоїдів видаляються спеціальні речовини, що перешкоджають запліднення. (До процесу капітації ці речовини виконують захисну функцію.) Змінюється, стає набагато швидшим биття джгутиків, що зумовлює надактивну рухливість спрематозоїдів. Коли закінчилася капацитація, і сперматозоїди досягли місця, де має статися запліднення, вони зазнають активації акросоми. За допомогою акросоми, яка розташовується на головці сперматозоїдів і містить ферменти, необхідні для проникнення в жіночу статеву клітину, вони руйнують оболонку яйцеклітини на ділянці, що знаходиться перед сперматозоїдом, завдяки чому відбувається злиття чоловічої та жіночої статевої клітини. Як тільки перший сперматозоїд починає зливатися з яйцеклітиною, її властивості відразу ж змінюються: вона стає несприйнятливою до інших сперматозоїдів.
Після того як зародок на 6-7-й день розвитку потрапляє в порожнину матки, він «вилуплюється» з оболонки, а потім починається процес імплантації – півміліметровий зародок прикріплюється до стінки матки і менш ніж за дві доби занурюється у неї повністю.
Так починається довгий шлях життя до народження довжиною в 9 місяців.

Одна з них називається сперматозоїдом, а інша – яйцеклітиною. Який розмір сперматозоїда? Які функції притаманні статевій клітині? Чим сперматозоїд відрізняється від яйцеклітини? Відповіді на всі ці питання треба знайти.

Чоловіча статева система

Функцію розмноження в організмі представника сильної половини людства виконують деякі залози та органи:

яєчка з придатками;
сім'явиносні протоки;
простата;
насіннєві бульбашки;
бульбоуретральні залози;
мошонка;
пеніс.

Все вищеперелічене разом називається чоловічої статевої системою. У ній формуються сперматозоїди. Цим терміном позначаються чоловічі статеві клітини, здатні до запліднення. При незахищеному сексі сперматозоїди залишають статеву систему чоловіка та потрапляють у жіночий організм.

Функції спеціалізованої клітини

Сперматозоїд — це структура, в якій міститься генетична інформація чоловіка. Функцій у спеціалізованої клітини чоловічого організму кілька:

проходження статевими шляхами жінки (розмір і людину дозволяють йому долати різні перешкоди);
проникнення в жіночу статеву клітину, яка називається яйцеклітиною;
внесення до неї генетичного матеріалу.

Варто зазначити, що під час інтимної близькості організм жінки потрапляє сперма. Вона складається з насіннєвої рідини та зважених у ній сперматозоїдів. Чоловічих статевих клітин у спермі міститься безліч. А ось зріла яйцеклітина в жіночому організмі лише єдина. Тільки однієї чоловічої статевої клітини вдається виконати всі свої функції. Велику роль цьому грають розмір і форма сперматозоїда.

Будова сперматозоїда: головка та шийка

Для чоловічої статевої клітини характерна специфічна форма, що забезпечує здатність до пересування, запліднення яйцеклітини. Сперматозоїд є овальною структурою з довгим джгутиком. Яка ж будова цієї клітини? Отже, сперматозоїд представлений трьома складовими:

голівкою;
шийкою;
хвостом.

Головка – це овальна частина сперматозоїда. На її вершині розташовується акросома. Так називається пляшечку з особливими речовинами, необхідними для проникнення через захисну оболонку яйцеклітини. У головці також міститься ядро. У ньому зберігається половинний набір чоловічої генетичної інформації (ДНК). Ще одна складова головки – центросома. Вона сприяє руху хвоста.

Друга частина сперматозоїда це шийка. Вона являє собою волокнисту область, що сполучає голівку та хвіст. Ця структура є дуже гнучкою. Ця особливість забезпечує пересування сперматозоїда. Завдяки гнучкості головка здійснює коливальні рухи із боку в бік.

Будова хвоста сперматозоїда

Перед тим як описати розмір сперматозоїда, варто розглянути його третину – це джгутик. Його ще називають хвостом. Він включає кілька ділянок:

Проміжний. Це найтовстіша частина хвоста сперматозоїда. Вона має спіральний мітохондріальний шар, який продукує енергію для пересування чоловічої статевої клітини.
Головне. Ця ділянка сперматозоїда складається з мікротрубочок. Їх покриває зовнішній шар щільних волокон та захисну піхву.
Кінцевий. На цій частині сперматозоїда захисна піхва і щільні волокна стоншуються. Покриттям є тонка клітинна мембрана.

Ознайомившись із будовою останньої частини сперматозоїда, можна дійти невтішного висновку, що хвіст поступово звужується від свого підстави до кінця. Така особливість забезпечує бичкоподібні рухи чоловічої статевої клітини при переміщенні по жіночих статевих шляхах у пошуках яйцеклітини.

Розміри сперматозоїда

Чоловіча статева клітина дуже маленька. Розмір сперматозоїда людини наступний:

загальна довжина клітини – близько 55 мкм;
висота головки – 2,5 мкм, ширина – 3,5 мкм, довжина – 5,0 мкм;
шийка сперматозоїда - близько 4,5 мкм завдовжки;
довжина хвостика - 45 мкм.

Освіта чоловічих статевих клітин

На питання, що стосується того, якого розміру сперматозоїди, дано відповідь. Тепер варто розглянути, як утворюються ці клітини. Сперматозоїди виникають і дозрівають у спеціальних залозах, які називаються яєчками. Ці структури розміщуються в мошонці. Вони містять безліч насіннєвих канальців, висланих спеціальними клітинами (сперматогоніями). Як тут формуються чоловічі статеві клітини? Цей процес починається в періоді статевого дозрівання:

сперматогонії діляться;
у результаті з'являються нові клітини;
сперматозоїди дозрівають завдяки секретуючим різні поживні речовини.

Процес утворення чоловічих статевих клітин називається сперматогенез. Він досить складний. На формуванні первинних сперматоцитів процес не закінчується, адже клітинам, що з'явилися, властивий повний набір хромосом. Надалі ці клітини піддаються мейозу. У результаті виникають сперматид з половинним набором хромосом. Клітини поступово ростуть та розвиваються. У результаті з'являються зрілі сперматозоїди.

Рух чоловічих статевих клітин

Розглянувши функції та розмір сперматозоїда, необхідно ознайомитися з тим, як статева клітина рухається. Сперматозоїди, що у чоловічому організмі, є неактивними. Вони пасивно переміщаються статевими шляхами. Рухи хвостів зовсім незначні. Активність сперматозоїди знаходять після потрапляння до жіночого організму. Їхня швидкість може становити понад 30 см на годину.

Після еякуляції в організм жінки проникає понад 300 млн. сперматозоїдів. Їх більшість гине у піхву через несприятливе середовище. Деяким чоловічим статевим клітинам вдається досягти каналу шийки матки. Однак і ця ділянка шляху виходить пройти не всім сперматозоїдам. Перешкодою для них стає

Сперматозоїди, що пройшли канал шийки матки, потрапляють у матку. Середовище у цьому внутрішньому органі є сприятливим для чоловічих статевих клітин. З матки вони прямують у де відбувається запліднення. Дослідження показали, що лише кілька тисяч сперматозоїдів проходять цей шлях.

Тривалість життя сперматозоїдів

Освіта клітин триває приблизно 74 дні. Дозрівання та їх проходження через придаток яєчка і займає десь 26 днів. Напрошується висновок, що сперматозоїди можуть тривалий час перебувати у чоловічому організмі. Зовсім інша ситуація спостерігається після еякуляції. У спермі статеві клітини залишаються активними не більше доби (тривалість цього періоду залежить від таких зовнішніх факторів, як температура навколишнього середовища, кількість світла, вологість).

У жіночому організмі тривалість їхнього життя може бути різною. Якщо швидкість руху впливає розмір сперматозоїда, то тривалість існування від цього залежить. Наприклад, у піхві чоловічі статеві клітини гинуть за 2 години. У матці та фалопієвих трубах середовище є більш сприятливим для сперматозоїдів. Тут вони можуть бути до 5 днів в активному стані в пошуках або очікуванні яйцеклітини.

Порівняння сперматозоїдів з яйцеклітинами

В організмі чоловіка періодично утворюються та дозрівають нові статеві клітини. При кожному статевому акті виділяється сперма, що містить величезну кількість сперматозоїдів. А ось в організмі жінки дозріває лише одна статева клітина за один менструальний цикл (приблизно за 28-30 днів).

Тепер варто порівняти розмір яйцеклітини та сперматозоїда. Чоловіча статева клітина, як говорилося вище, є крихітною структурою. Яйцеклітина зовсім інша. Її розміри можуть становити від 0,15 до 0,25 мм. Також варто зазначити, що яйцеклітина є нерухомою. Крім цього, вона має досить коротку тривалість життя. Після виходу з яєчника та попадання у фалопієву трубу вона може існувати приблизно 24 години. Якщо запліднення немає, то яйцеклітина гине.

На закінчення слід зазначити, що розмір сперматозоїду дуже малий. Незважаючи на це, він має важливу функцію, яка полягає в тому, що виконати це здатні далеко не всі сперматозоїди. Потрапляючи до жіночого організму, вони проходять природний відбір. Слабкі, що мають неправильну будову клітини, дуже швидко гинуть, не досягаючи матки. Інші просто не встигають дістатися до мети. Лише найшвидший і найактивніший сперматозоїд, що обійшов усі перешкоди, проникає в знайдену яйцеклітину і додає до неї свою генетичну інформацію.