Сперматозоїд та принцип його життя

  • На здоров'я!
  • >
  • Теми порталу
  • >
  • Наш організм
  • >
  • Фізіологія

Сперматозоїд, абосперматозоїди(ін. грец. σπέρμα «насіння» і ζῷον «життя») це рухливий спермій, або рухома форма гаплоїдної клітини, яка є чоловічою гаметою. Сперматозоїд з'єднується з яйцеклітиною і формується зигота, тобто одинична клітина з повним набором хромосом, яка в нормі розвивається до ембріона.

. Уретральні та бульбоуретральні залози 0,1-0,2 см 3 В'язка, прозора Яєчка, придатки яєчок, сім'явивідні судини 0,1-0,2 см 3 ПрисутнісперматозоїдиПростата 0,5-1,0 см 3 Кислотна, водяниста Сім'яні бульбашки 1,0-3,0 см 3 Холодець, позитивна реакція на фруктозу Повний .

Сперматозоїди передають приблизно половину ядерної генетичної інформації диплоїду нащадку, за винятком здебільшого мітохондріальної ДНК. У ссавців стать нащадка визначається сперматозоїдом: сперматозоїд з Y хромосомою – чоловіча стать (XY), а сперматозоїд з X хромосомою – жіноча стать (XX). Сперматозоїди вперше почав вивчати Антоні ван Левенгук у 1677 році.

Структура, функції та розмір сперматозоїдів у ссавців

Сперматозоїд у людини це чоловіча репродуктивна клітина, яка виживає лише теплому середовищі. Якщо вона залишає чоловічий організм, то ймовірність виживання сперматозоїда знижується, і вона може загинути, таким чином, знижуючи загальну якість сперми. Статеві клітини бувають двох типів «жіночі» та «чоловічі». Сперматозоїди, з яких розвивається жіночий плід (XX), після запліднення відрізняються тим, що вони несуть X хромосоми, тоді як сперматозоїди, з яких розвивається чоловічий плід (XY), несуть Y хромосоми.

У чоловіків сперматозоїди представлені головкою.мкм хвостом 50 мкм довжиною. За допомогою джгутикового хвоста сперматозоїд пересувається (у людини приблизно 1-3 мм/хв) утворюючи еліптичний конус. Сперма має лужну природу, і вона не досягає повної рухливості (гіперрухливості) доти, доки не потрапить у піхву, де лужний pH нейтралізується кислотним середовищем піхви. Цей послідовний процес займає 20-30 хвилин. У цей час фібриноген із насіннєвої бульбашки утворює потік для захисту спермії. Як тільки сперматозоїди стають гіперрухомими, фібринолізин із простати розчиняє потік, що сприяє оптимальному зростанню сперматозоїда.

У сперматозоїді міститься мінімум цитоплазми та найбільша кількість ДНК еукаріотів. У порівнянні з мітотичними хромосомами в соматичних клітинах, ДНК сперми щільніша принаймні в 6 разів.

У зразку можна виявити ДНК/хроматин, центріоль і можливо ооцит-активуючий фактор (ОАФ). Він також несе батьківську матричну РНК, також сприяє розвитку ембріона.

Реакція у відповідь імунної системи

Людська імунна система розпізнає молекули глікопротеїнів на поверхні еякульованих сперматозоїдів і сприймає їх як сигнал, що клітини не потрібно відкидати. В іншому випадку жіноча імунна система може атакувати сперматозоїди у статевих шляхах. Певні клітини сперматозоїдів, покриті глікопротеїнами, також використовуються раковими та бактеріальними клітинами, паразитними хробаками та ВІЛ-інфікованими білими клітинами крові, таким чином, уникаючи реакції імунної системи від організму-господаря.

Гемато-тестикулярний бар'єр, сформований тісно зімкнутими клітинами Сертолі насіннєвих канальців, запобігає реакції між формуванням сперматозоїдів у насінниках та кровоносними судинамимежах міжклітинного простору, а також імунними клітинами, що циркулюють у них. Це запобігає їх виклику відповідної реакції імунної системи. Гемато-тестикулярний бар'єр також відіграє важливу роль у запобіганні попаданню токсичних речовин із зруйнованого сперматогенезу.

Сперматозоїди в інших організмів

У більшості статевозрілих тварин запліднення відбувається за участю сперматозоїдів.

У плодових мушок найбільший розмір сперматозоїда. Учернобрюхой дрозофілирозмір сперматозоїдів може досягати 1,8 мм. Вважається, що надзвичайно довгий хвіст, блокує вхід до яйцеклітини інших сперматозоїдів. Цілий сперматозоїд разом із хвостом потрапляє до цитоплазми ооциту.

У лісової мишіApodemus sylvaticusсперматозоїди мають серпоподібну структуру. Наявність апікальної петельки на головці сперми надає унікальності цим гаметоцитам. Ця петелька приєднується до інших петельок або до джгутиків інших сперматозоїдів. Внаслідок чого утворюється скупчення і виходить рухомий ланцюг. Ці ланцюги забезпечують хорошу рухливість у жіночих статевих шляхах, і їх рахунок відбувається запліднення.

Морські їжаки, наприклад,Arbacia punctulata, є ідеальними організмами для дослідження сперматозоїдів. Вони кидають величезну кількість ікри в морі, і тому стають добре підходящими модельними організмами для експериментів.

Рослини, водорості та гриби

Гаметофіти моховидних, папороті та деякі голонасінні рослини виробляють сперматозоїди на відміну від пилку, при якому здійснюється розмноження у більшості голонасінних та всіх покритонасінних. Статеве розмноження неможливе без води, оскільки вода є необхідним середовищем для з'єднання сперматозоїда та яйцеклітини.Клітини сперматозоїдів у водоростей та нижчих рослин містять багато джгутиків, і таким чином відрізняються за будовою від сперматозоїдів тварин.

У деяких водоростей та грибів клітини сперматозоїдів нерухомі, і називаються спермаціями. У вищих рослин та деяких водоростей і грибів при заплідненні відбувається міграція ядер сперматозоїдів статевими шляхами, наприклад, по пилковій трубці у вищих рослин. Там вони поєднуються з яйцеклітинами.

Вироблення сперматозоїдів у ссавців

Сперматозоїди виробляються у насіннєвих канальцях насінників, і цей процес називають сперматогенезом. Круглі клітини, які називаються сперматогоніями, діляться і розходяться, і в результаті стають сперматозоїдами. Під час злягання клоаку або піхву запліднюються, а потім сперматозоїди рухаються через хемотаксис до яйцеклітини всередині фалопієвих труб або матки.

Активація сперматозоїдів

Досягти яйцеклітини – дуже складний, багатокроковий процес хемотаксису, у якому беруть участь різні хімічні речовини, чи збудники кожному рівні філогенезу. Одним із найбільш значних, поширених сигналізуючих особливостей цього є те, на поверхні мембрани навіть у сперматозоїдів людини були виявлені прототип професійних рецепторів хемотаксису, формілпептидний рецептор (60000 рецепторів на 1 клітину), а також ліганди формілпептидних рецепторів, що виступають як активатор. Сперматозоїди ссавців стають навіть активнішими, коли вони досягають яйцеклітину в процесі, званомуактивацією сперматозоїдів. У лабораторних умовах виявлено, що активація сперматозоїдів відбувається через кальцієвий іонофор, а також прогестерон, який звільняється прилеглими куповими клітинами і зв'язується.з глікопротеїном 3 вітеллінового шару. Купчасті клітини знаходяться в гелеподібній речовині, що складається головним чином з гіалуронової кислоти, і розвиваються в яєчниках з яйцеклітиною і підтримують її в міру зростання.

Початкову зміну називають «гіперактивацією», що призводить до зміни рухливості сперматозоїдів. Вони починають швидше плавати, рухи їх хвостів стає потужнішим і непостійним.

За останнім дослідженням гіперактивація пов'язана з несподіваним напливом іонів кальцію в хвіст. Жгутикоподібний хвіст (джгутик) сперматозоїда усіяний іонними каналами, які сформовані білками, званими катіонними каналами сперматозоїда. Ці канали вибіркові, і дозволяють проходити лише іонам кальцію. Відкриття катіонних каналів сперматозоїда відповідає за приплив кальцію. Раптове збільшення рівня кальцію призводить до того, що джгутики формують глибші вигини, просуваючи сперматозоїд із більшою силою через в'язке середовище. Гіперактивність сперматозоїдів необхідна для пробивання через фізичну перешкоду, яка захищає яйцеклітину від запліднення.

Другий процес в активації сперматозоїдів – це акросомна реакція. При цьому відбувається вивільнення вмісту акросома, який потім розсіюється, а також вихід ензимів, приєднаних до внутрішньої акросомної мембрани сперматозоїда. Це трапляється, коли сперматозоїд вперше стикається з яйцеклітиною. Цей тип захисного механізму є видоспецифічним і запобігає злиттю сперматозоїда та яйцеклітини різних видів. Є факти, що цей зв'язок підштовхує акросоми до випуску ензимів, що дозволяє сперматозоїду зливатися з яйцеклітиною.

Потім глікопротеїн 3, один із білків, який утворює вітеліновий шар, зв'язується з такою ж молекулою сперматозоїда. Ензими на внутрішніймембрані акросоми засвоюють вітеліновий шар. Після того, як сперматозоїд проникає у вітеліновий шар, частина мембрани клітини сперматозоїда зливається з мембраною яйцеклітини, і вміст сперматозоїдної головки потрапляє в яйцеклітину.

Внаслідок проникнення сперматозоїда активізуються ооцити. Відбувається друге мейотичне розподіл, і два гаплоїдних ядра (батьківське і материнське) зливаються і утворюють зиготу. Щоб запобігти поліспермії і звести до мінімуму можливість утворення триплоїдної зиготи, у вітельновому шарі яйцеклітини відбуваються деякі зміни, і відразу після того, як перший сперматозоїд потрапляє в яйцеклітину, шар стає непроникним.

Штучне зберігання

Сперматозоїди можуть зберігатися в розріджувачі, наприклад,розріджувачі змінної температури, який, як відомо, зберігає високу репродуктивність сперматозоїдів протягом 7 днів. Такий розріджувач складається із солей, цукрів, антибактеріальних агентів та вуглекислого газу.

Для більш тривалого зберігання вдаються до кріоконсервації сперми. Найтриваліший успішний період зберігання сперматозоїдів людини з використанням такого методу становив 21 рік.

Дізнайтесь більше на тему сперматозоїд: