Строение сперматозоидов и их биологические свойства

Сперматозоиды (половые клетки самцов) – это жгутиковые клетки бичевидной формы. Последовательное расположение органелл в сперматозоиде позволяет выделить в клетке головку, шейку, тело и хвостик.

Головка сперматозоида представителей сельскохозяйственных млекопитающих ассиметричная – ковшеобразная, что обеспечивает его прямолинейное, поступательно-вращательное движение. Большая часть головки занята ядром, а самая передняя образует головной чехлик с акросомой. В акросоме (видоизмененный комплекс Гольджи) накапливаются ферменты (гиалуронидаза, протеазы), которые позволяют сперматозоидам разрушать вторичные оболочки яйцеклетки при оплодотворении.

Позади ядра, в шейке клетки, расположены одна за другой две центриоли – проксимальная и дистальная. Проксимальная центриоль лежит в цитоплазме свободно и при оплодотворении вносится в яйцеклетку. Из дистальной центриоли вырастает осевая нить – это специальная органелла клетки, которая обеспечивает биение хвостика только в одной плоскости.

В теле сперматозоида вокруг осевой нити последовательно друг за другом располагаются митохондрии, формирующие спиральную нить - энергетический центр клетки.

В области хвостика цитоплазма постепенно убывает, так что в его конечной части осевая нить одета только плазмолеммой.

Биологические свойства сперматозоидов:

1. Носительство наследственной информации об отцовском организме.

2. Сперматозоиды не способны к делению, их ядро содержит половинный (гаплоидный) набор хромосом.

3. Величина клеток не коррелирует с массой животных и поэтому у представителей сельскохозяйственных млекопитающих колеблется в узких пределах (от 35 до 63 мкм).

4. Скорость движения составляет 2-5 мм в минуту.

5. Сперматозоидам свойственно явление реотаксиса, т.е. движение против слабого тока слизи в половых путях самки, а также явление хемотаксиса – перемещение сперматозоидов на химические вещества (гиногамоны), вырабатываемые яйцеклеткой.

6. В придатке семенников сперматозоиды приобретают дополнительную липопротеиновую оболочку, которая позволяет им скрывать свои антигены, т.к. для организма самки гаметы самца выступают в роли чужеродных клеток.

7. Сперматозоиды обладают отрицательным зарядом, что дает им возможность отталкиваться друг от друга и предотвращать тем самым склеивание и механическое повреждение клеток (в одном эякуляте насчитывается до нескольких млрд. клеток).

8. Сперматозоиды животных с внутренним оплодотворением не выносят воздействия факторов внешней среды, в которой они погибают практически сразу.

9. Губительный эффект на сперматозоидов оказывают высокая температура, ультрафиолетовое облучение, кислая среда, соли тяжелых металлов.

10. Неблагоприятное влияние проявляется при воздействии радиационного излучения, алкоголя, никотина, наркотических веществ, антибиотиков и ряда других лекарственных препаратов.

11. При температуре тела животного нарушаются процессы сперматогенеза.

12. В условиях низкой температуры мужские гаметы способны длительно сохранять свои жизненные свойства, что позволило разработать технологию искусственного осеменения животных.

13. В благоприятной среде половых путей самки сперматозоиды сохраняют оплодотворяющую способность в течение 10-30 часов.

Вопрос 8.

СПЕРМАТОГЕНЕЗ

Осуществляется в извитых канальцах семенника в 4 стадии:

1. стадия размножения;

2. стадия роста;

3. стадия созревания;

4. стадия формирования.

Во время первой стадии размножения стволовые, лежащие на базальной мембране, клетки (с полным набором хромосом) многократно делятся митозом, образуя множество сперматогоний. При каждом туре деления одна из дочерних клеток остается в этом крайнем ряду как стволовая клетка, другая вытесняется в следующий ряд и вступает в стадию роста.

В стадии роста половые клетки называются сперматоцитами 1-го порядка. Они растут и готовятся к третьей стадии развития. Таким образом, вторая стадия является одновременно интерфазой перед будущим мейозом.

В третьей стадии созревания половые клетки последовательно проходят два деления мейоза. При этом из сперматоцитов 1-го порядка образуются сперматоциты 2-го порядка с половинным набором удвоенных хромосом. Эти клетки после короткой интерфазы вступают во второе деление мейоза, в результате которого формируются сперматиды. Сперматоциты 2-го порядка составляют третий ряд в сперматогенном эпителии. Из-за кратковременности интерфазы сперматоциты 2-го порядка обнаруживаются не на всем протяжении извитых канальцев. Сперматиды представляют самые мелкие клетки в канальцах. Они образуют 2-3 клеточных ряда у внутренних их краев.

В течение четвертой стадии формирования мелкие круглые клетки -сперматиды превращаются постепенно в сперматозоиды, имеющие жгутиковую форму. Для обеспечения этих процессов сперматиды вступают в контакт с трофическими клетками Сертоли, внедряясь в ниши между отростками их цитоплазмы. Упорядочивается расположение ядра, пластинчатого комплекса, центриолей. Из дистальной центриоли вырастает осевая нить, вслед за которой смещается цитоплазма с плазмолеммой, формируя хвостик сперматозоида. Пластинчатый комплекс располагается впереди ядра и преобразуется в акросому. В тело клетки опускаются митохондрии, образуя вокруг осевой спиральную нить. Головки у сформированных сперматозоидов все еще остаются в нишах поддерживающих клеток, а их хвостики свешиваются в просвет извитого канальца.

Вопрос 9.