Главная › Лечение суставов › Что такое спермий в биологии. Механизм зачатия

Что такое спермий в биологии. Механизм зачатия

Движение сперматозоидов человека

Сперматозоид человека движется при помощи жгутика. Во время движения сперматозоид обычно вращается вокруг своей оси. Скорость движения сперматозоида человека может достигать 0,1 мм в сек. или более 30 см в час. У женщины приблизительно через 1--2 часа после коитуса с эякуляцией первые сперматозоиды достигают ампулярной части фаллопиевой трубы (той части, где происходит оплодотворение).

В организме мужчины сперматозоиды находятся в неактивном состоянии, движения жгутиков у них незначительны. Перемещение сперматозоидов по половым путям мужчины (семенные канальцы, проток эпидидимиса, семявыносящий проток) происходит пассивно за счет перистальтических сокращений мышц протоков и биения ресничек клеток стенок протоков. Сперматозоиды приобретают активность после эякуляции за счет воздействия на них ферментов простатического сока.

Движение сперматозоидов по половым путям женщины является самостоятельным и осуществляется против движения жидкости. Для осуществления оплодотворения сперматозоидам необходимо преодолеть путь длиной около 20 см (цервикальный канал -- около 2 см, полость матки -- около 5 см, фаллопиева труба -- около 12 см).

Среда влагалища является губительной для сперматозоидов, семенная жидкость нейтрализует влагалищные кислоты и частично подавляет действие иммунной системы женщины против сперматозоидов. Из влагалища сперматозоиды движутся по направлению к шейке матки. Направление движения сперматозоид определяет, воспринимая pH окружающей среды. Он движется по направлению уменьшения кислотности; pH влагалища около 6,0 , pH шейки матки около 7,2. Как правило, большая часть сперматозоидов не способна достичь шейки матки и погибает во влагалище (по критериям ВОЗ, используемым в посткоитальном тесте, спустя 2 часа после коитуса во влагалище не остается живых сперматозоидов). Прохождение канала шейки матки является для сперматозоидов сложным, из-за наличия в нём цервикальной слизи. После прохождения шейки матки сперматозоиды оказываются в матке, среда которой благоприятна для сперматозоидов, в матке они могут достаточно долго сохранять свою подвижность (отдельные сперматозоиды до 3-х дней). Среда матки оказывает на сперматозоиды активирующее действие, их подвижность значительно возрастает. Это явление получило название «капацитация». Для успешного оплодотворения в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов. Из матки сперматозоиды направляются в фаллопиевы трубы, направление к которым и внутри которых сперматозоиды определяют по току жидкости. Показано, что сперматозоиды имеют отрицательный реотаксис, то есть стремление двигаться против течения. Ток жидкости в фаллопиевой трубе создают реснички эпителия, а также перистальтические сокращения мышечной стенки трубы. Большая часть сперматозоидов не может достичь конца фаллопиевой трубы -- так называемой «воронки», или «ампулы», где происходит оплодотворение. Из нескольких миллионов сперматозоидов, вошедших в матку, лишь несколько тысяч достигают ампулярной части фаллопиевой трубы. Каким образом сперматозоид человека разыскивает яйцеклетку в воронке фаллопиевой трубы, остаётся неясным. Существуют предположения о наличии у сперматозоидов человека хемотаксиса -- движения по направлению к неким веществам, выделяемым яйцеклеткой, либо фолликулярными клетками, её окружающими. Несмотря на то, что хемотаксис присущ сперматозоидам многих водных организмов с наружным оплодотворением, у сперматозоидов человека и млекопитающих животных его наличие пока не доказано.

Продолжительность жизни сперматозоидов человека

После периода созревания, составляющего около 64 дней, сперматозоид может сохраняться в организме мужчины до месяца. В эякуляте они способны выжить в зависимости от условий среды (свет, температура, влажность) до 24 часов. Во влагалище сперматозоиды погибают в течение нескольких часов. В шейке матки, матке и фаллопиевых трубах сперматозоиды остаются живыми до 6 суток.

Сперматозоиды в растительном мире

В большинстве случаев сперматозоиды растений очень мелкие; исключение -- сперматозоиды саговников: у некоторых видов они видны невооружённым глазом, достигая в диаметре 0,3 мм. Ядро у сперматозоидов растений обычно крупное, с небольшим количеством цитоплазмы. Сперматозоиды растений также называют антерозоидами. Орган растений, в котором образуются сперматозоиды, называется антеридием.

Способность воспроизведения потомства ученые называют латинским словом «фертильность» (fertilis означает «плодородный, плодоносный»). Для осуществления этого процесса требуются некоторые условия. Если хотя бы одно звено в этой цепочке выпадает, беременность или не наступает, или возникает врожденная патология плода. Необходимыми условиями для наступления беременности являются:

1) созревание фолликула в яичнике, разрыв его, выход яйцеклетки (овуляция) и образование на месте фолликула желтого тела 1;
2) способность сперматозоидов проникнуть в матку, маточные трубы и оплодотворить яйцеклетку;
3) свободное прохождение яйцеклетки и эмбриона по маточной трубе в полость матки;
4) готовность матки имплантировать (вживить) в себя эмбрион.
Благоприятное стечение вышеуказанных обстоятельств при полном здоровье супругов, при регулярной половой жизни в одном менструальном цикле способствует возникновению беременности приблизительно в 20% случаев.

А теперь - более подробно о «механизме зачатия» на разных его этапах.

Яйцеклетка. «Запас» яйцеклеток определен уже при рождении девочки; он составляет около 400 тысяч. В течение одного менструального цикла (от первого дня одной менструации до первого дня следующей) в одном из яичников, как правило, созревает одна яйцеклетка.
После выхода яйцеклетки из яичника (овуляции), который происходит примерно на 14-й день менструального цикла, в яичнике образуется желтое тело. Оно выделяет гормоны (гестагены), подготавливающие матку к приему зародыша, а в случае наступления беременности - сохраняющие беременность. Особенно велика роль гестагенов в первом триместре беременности. Из яичника яйцеклетка попадает в брюшную полость. Рядом с каждым яичником располагается яйцевод - фаллопиева (маточная) труба, в воронку которой должна попасть яйцеклетка благодаря движениям ресничек маточной трубы, которые «захватывают» яйцеклетку (сама она не обладает способностью к движению). За 6-7 дней яйцеклетка благодаря сокращениям маточной трубы должна преодолеть расстояние от воронки до матки в 30-35 см. В идеальных условиях оплодотворение происходит, пока яйцеклетка находится в верхней трети яйцевода.
После овуляции яйцеклетка сохраняет жизнеспособность примерно 24 часа.

Сперматозоиды . Образуются и созревают сперматозоиды в семенных канальцах мужской половой железы - семенниках. Процесс их созревания длится в среднем 74 дня. Зрелый нормальный сперматозоид человека состоит из головки, шейки, тела и хвоста, или жгутика, который заканчивается тонкой концевой нитью. Общая длина сперматозоида составляет около 50-60 мкм (головка - 5-6 мкм, шейка и тело - 6-7 мкм и хвост - 40-50 мкм). Благодаря «биению» хвостика сперматозоид способен двигаться. Интересно, что размер яйцеклетки гораздо больше, чем размер сперматозоида: он составляет 0,1 мм. Созревшие сперматозоиды выходят из семенных канальцев в семявыводящие протоки мужских половых желез, где могут длительное время сохранять оплодотворяющую способность. В это время они неподвижны - способность к продвижению они приобретают лишь во время семяизвержения.
В половых путях женщины сперматозоиды сохраняют способность к движению в пределах 3-4 суток, но оплодотворять яйцеклетку они могут лишь в течение суток. Есть предположение, что сперматозоиды «распознают» яйцеклетку по запаху - так, на поверхности мужских половых клеток обнаружены рецепторы, похожие на рецепторы, находящиеся в носу.

Оплодотворение - слияние мужской половой клетки (сперматозоида) с женской (яйцеклеткой), приводящее к образованию зиготы (нового одноклеточного организма). Биологический смысл оплодотворения состоит в объединении отцовских и материнских генов. Половые клетки содержат так называемый гаплоидный (половинчатый) набор хромосом; при их соединении формируется зигота с диплоидным (полным) набором хромосом.
Семенная жидкость, попадающая во влагалище, обычно содержит от 60 до 150 млн. сперматозоидов. Скорость движения сперматозоидов - 2-3 мм в минуту. Таким образом, уже спустя 1-2 минуты после полового акта сперматозоиды достигают матки, а за 2-3 часа в женском организме они могут пройти 25-35 см и достигнуть концевых отделов маточных труб. После эякуляции (семяизвержения) сперматозоиды быстро поднимаются по половым путям за счет сокращений матки и маточных труб; это так называемые перистальтические движения, которые похожи на сокращения кишечника. Собственная подвижность сперматозоидов становится важной на более поздних этапах. Сперма, которая состоит из биологически активной жидкой части и сперматозоидов, имеет слабощелочную реакцию: сперматозоиды способны к активному движению только в такой среде. Если среда во влагалище кислая, то семенная жидкость может понизить ее кислотность до нужного уровня. До яйцеклетки добирается не более нескольких сотен сперматозоидов: на всех этапах их движения наименее жизнеспособные погибают и удаляются. Происходит это благодаря механизмам естественного отбора, то есть цели (яйцеклетки) чаще всего достигают наиболее полноценные (без дефектов строения) сперматозоиды.
Во время движения сперматозоидов по фаллопиевой трубе происходит капацитация - ряд изменений, благодаря которым сперматозоиды приобретают оплодотворяющую способность. При капацитации с поверхности сперматозоидов удаляются особые вещества, препятствующие оплодотворению. (До процесса капитации эти вещества выполняют защитную функцию.) Изменяется, становится гораздо более быстрым биение жгутиков, что обуславливает сверхактивную подвижность спрематозоидов. Когда закончилась капацитация, и сперматозоиды достигли места, где должно произойти оплодотворение, они претерпевают процесс активации акросомы. С помощью акросомы, которая располагается на головке сперматозоидов и содержит ферменты, необходимые для проникновения в женскую половую клетку, они разрушают оболочку яйцеклетки на участке, находящемся перед сперматозоидом, благодаря чему происходит слияние мужской и женской половой клеток. Как только первый сперматозоид начинает сливаться с яйцеклеткой, ее свойства сразу же изменяются: она становится невосприимчивой к другим сперматозоидам.
После того как зародыш на 6-7-й день развития попадает в полость матки, он «вылупляется» из оболочки, а затем начинается процесс имплантации - полумиллиметровый зародыш прикрепляется к стенке матки и менее чем за двое суток погружается в нее целиком.
Так начинается долгий путь «жизни до рождения» длиной в 9 месяцев.

Сперматозоид человека – мужская половая клетка. При слиянии с яйцеклеткой женщины спермии соединяют свои наборы хромосом и начинают «строительство» нового живого организма. Но для нормального оплодотворения важно, чтобы сперматозоиды имели правильное строение, форму и размеры.

Как выглядят снаружи

Строение сперматозоида и его форма обеспечивают максимально быстрое и точное передвижение. Как известно, побеждает в гонке только один спермий – самый сильный и шустрый. Ему важно обогнать своих соперников и суметь быстро проникнуть сквозь толстую броню яйцеклетки. Мешает этому неблагоприятная для спермия кислотная среда влагалища, так что сперматозоидом быть крайне тяжело – ему надо быть очень выносливым.

Сперматозоиды называют «головастиками» – это обусловлено их выразительной формой и строением. Внешне спермий представляет собой округлый или овальный шарик с длинным тонким хвостиком.

Особенности анатомии

Сперматозоид – это клетка, но, в отличие от других соматических человеческих клеток, из которых выстраиваются ткани человек, он имеет вот такие особенности строения:

В сперматозоиде гораздо меньше цитоплазмы, чем в обычной клетке. Здесь ее обилие не так важно.
Ядро спермия крупнее, чем ядро обычной клетки. Но в то же время здесь находится не полный набор хромосом, а лишь половина (другая половина «спрятана» в женской яйцеклетке).
Обмен веществ здесь происходит на замедленном уровне, потребление энергии минимально.
В отличие от других клеток, только сперматозоид имеет хвостик. Благодаря такому строению он умеет целенаправленно передвигаться.
Только в половой клетке испускается усиленный отрицательный электрический заряд, не дающий проходить процессу агглютинации (склеиванию).
Из всех клеток спермии самые живучие – благодаря жидкокристаллическому состоянию цитоплазмы, они способны находиться в неблагоприятной среде от 2 до 5 часов.

В отличии от других клеток, у спермотазоида есть хвостик, с помощью которого он передвигается.

«Устройство» головки

Если посмотреть на строение сперматозоида в разрезе, то можно увидеть, что головка состоит из вот таких частей:

Акросома.
Ядро.
Шейка.

На вершине головки находится что-то похожее на пузырек. Он называется акросомой, и здесь собраны особые ферменты, которые в момент «состыковки» с яйцеклеткой выплескиваются на ее поверхность и растворяют оболочку. Такое строение гарантирует проникновение в женскую половую клетку сперматозоида и последующее слияние.

Под акросомой в сперматозоиде находится ядро. Это хранилище генетического материала (23 хромосомы – половина набора, необходимого для начала строительства нового организма). Кстати, не все сперматозоиды имеют абсолютно идентичный набор хромосомного материала. Различают два вида сперматозоидов – в зависимости от типа 23-й нечетной хромосомы в наборе. От того, какой именно вид оплодотворит яйцеклетку, зависит пол ребенка:

С 23-й Х-хромосомой (гиноспермии) отвечают за рождаение ребенка женского пола.
С 23-й Y-хромосомой (андроспермии) отвечают за рождение ребенка мужского пола.

Средняя часть – шейка. Она соединяет хвостик и центросому головки и обеспечивает половой клетке нужную подвижность. Это своего рода сустав, которым спермий совершает волнообразные движения, с помощью которых «головастик» плывет к яйцеклетке.

Из чего состоит жгутик

Вторая половина спермия – хвост. Схема строения сперматозоида такова, что эта часть занимает ¾ от всего размера половой клетки. Хвост только кажется однородным. На самом деле он имеет многослойное строение:

Промежуточный митохондриальный слой. Самая толстая часть в строении хвоста. Здесь сосредотачиваются элементы, которые вырабатывают энергию, обеспечивающую движение. Эти элементы впитывают и перерабатывают фруктозу, находящуюся в сперме. Скорость движения составляет до 50 мкм в секунду, или до 1,5 см в минуту.
Главный слой. Здесь заходится два десятка микроскопических трубочек из плотных волокон, которые делают хвост плотным.
Концевой слой. Кончик покрыт тонкой клеточной мембраной, чтобы не создавать балласта и не мешать его маневренности.

В главной части хвоста сперматозоида находится два десятка микроскопических трубочек из плотных волокон.

Маленький да удаленький

Сперматозоиды под микроскопом разглядеть сложно – нужно многократное увеличение. Все оттого, что размеры сперматозоида очень маленькие, – он меньше стандартной клетки, из которой строятся ткани внутренних органов. Его размеры следующие:

Длина сперматозоида 55 мкм.
Ширина примерно 3,5 мкм.
Высота примерно 2,5 мкм.

Если рассмотреть не общий размер сперматозоида, а габариты каждой его отдельной части, то они будут следующими:

Длина головы сперматозоида человека составляет 5 мкм.
Средняя часть имеет размеры 4,5 мкм.
Средний размер хвоста 45 мкм.

Почему у спермиев такие мелкие размеры? Не выгоднее было бы сделать природе эти клетки более крупными и сильными? Как показала эволюция, гораздо выгоднее брать яйцеклетки штурмом. Когда через сперму к половой клетке женщины направляются миллионы мелких сперматозоидов, то больше вероятности, что хотя бы один «головастик» достигнет цели. Малому количеству крупных спермиев пришлось бы взять на себя удар агрессивной среды влагалища женщины, что существенно уменьшило бы их скорость передвижения и, соответственно, сократило бы шансы на быстрое оплодотворение.

Важная миссия

Какие главные функции сперматозоида? Их задача, попав во влагалище со спермой, – начинать быстрое и целенаправленное движение к шейке матки, а затем в матку. Большая часть спермиев гибнет в неблагоприятной среде влагалища спустя два часа.

Главная миссией сперматозоида является проникновение в яйцеклетку.

Как правило, до яйцеклетки добирается лишь сотня «головастиков» из миллиона. Но и тут их ждет преграда: введение сперматозоида в яйцеклетку – задачка трудная, так как женская клетка окружена плотным слоем фолликулярного защитного слоя. Функция спермия – прикрепиться к этому слою, начать выделять специальный фермент (тот самой, который синтезируется в акросоме головки) и растворить «броню». Первый спермий, кому удастся это сделать, проникнет внутрь яйцеклетки (точнее, проникает только головка, хвост отвалится и растворится снаружи). После этого броня сразу же укрепится и не даст другим клеткам повторить подвиг «первопроходца».

Следующая функция яйцеклетки и сперматозоида – объединить свои хромосомные наборы и образовать единую клетку. Спермий проникает в ооцит, где хранится женская генетическая половина, и отдает ей свои запасы. В процессе слияния гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида образуется клетка, содержащая 46 хромосом. Она называется диплоидная зигота – и именно она является первым элементов плода.

Одна из них называется сперматозоидом, а другая — яйцеклеткой. Каков же размер сперматозоида? Какие функции присущи половой клетке? Чем сперматозоид отличается от яйцеклетки? Ответы на все эти вопросы предстоит найти.

Мужская половая система

Функцию размножения в организме представителя сильной половины человечества выполняют некоторые железы и органы:

яички с придатками;
семявыносящие протоки;
простата;
семенные пузырьки;
бульбоуретральные железы;
мошонка;
пенис.

Все вышеперечисленное в совокупности именуется мужской половой системой. В ней формируются сперматозоиды. Этим термином обозначаются мужские половые клетки, способные к оплодотворению. При незащищенном сексе сперматозоиды покидают половую систему мужчины и попадают в женский организм.

Функции специализированной клетки

Сперматозоид — это структура, в которую заключена генетическая информация мужчины. Функций у специализированной клетки мужского организма несколько:

прохождение по половым путям женщины (размер и человека позволяют ему преодолевать различные препятствия);
проникновение в женскую половую клетку, называемую яйцеклеткой;
внесение в нее генетического материала.

Стоит отметить, что во время интимной близости в организм женщины попадает сперма. Она состоит из семенной жидкости и взвешенных в ней сперматозоидов. Мужских половых клеток в сперме содержится огромное количество. А вот зрелая яйцеклетка в женском организме всего лишь единственная. Только одной мужской половой клетке удается выполнить все свои функции. Огромную роль в этом играют размер и форма сперматозоида.

Строение сперматозоида: головка и шейка

Для мужской половой клетки характерна специфическая форма, обеспечивающая способность к передвижению, оплодотворению яйцеклетки. Сперматозоид представляет собой овальную структуру с длинным жгутиком. Каково же строение этой клетки? Итак, сперматозоид представлен тремя составляющими:

головкой;
шейкой;
хвостом.

Головка — это овальная часть сперматозоида. На ее вершине располагается акросома. Так называется пузырек с особыми веществами, необходимыми для проникновения через защитную оболочку яйцеклетки. В головке также содержится ядро. В нем хранится половинный набор мужской генетической информации (ДНК). Еще одна составляющая головки — центросома. Она способствует движению хвоста.

Вторая часть сперматозоида — это шейка. Она представляет собой волокнистую область, соединяющую головку и хвост. Данная структура является очень гибкой. Эта особенность обеспечивает передвижение сперматозоида. Благодаря гибкости головка совершает колебательные движения из стороны в сторону.

Строение хвоста сперматозоида

Перед тем как описать размер сперматозоида, стоит рассмотреть его третью часть — это жгутик. Его еще называют хвостом. Он включает в себя несколько участков:

Промежуточный. Это самая толстая часть хвоста сперматозоида. Она имеет спиральный митохондриальный слой, который продуцирует энергию для передвижения мужской половой клетки.
Главный. Данный участок сперматозоида состоит из микротрубочек. Их покрывает наружный слой плотных волокон и защитное влагалище.
Концевой. На этой части сперматозоида защитное влагалище и плотные волокна истончаются. Покрытием служит тонкая клеточная мембрана.

Ознакомившись со строением последней части сперматозоида, можно сделать вывод, что хвост постепенно суживается от своего основания к концу. Такая особенность обеспечивает бичеобразные движения мужской половой клетки при перемещении по женским половым путям в поисках яйцеклетки.

Размеры сперматозоида

Мужская половая клетка является очень маленькой. Размер сперматозоида человека следующий:

общая длина клетки — около 55 мкм;
высота головки — 2,5 мкм, ширина — 3,5 мкм, длина — 5,0 мкм;
шейка сперматозоида — около 4,5 мкм в длину;
длина хвостика — 45 мкм.

Образование мужских половых клеток

На вопрос, касающийся того, какого размера сперматозоиды, дан ответ. Теперь стоит рассмотреть то, как образуются эти клетки. Сперматозоиды возникают и созревают в специальных железах, называемых яичками. Эти структуры располагаются в мошонке. Они содержат огромное количество семенных канальцев, выстланных особыми клетками (сперматогониями). Как же здесь формируются мужские половые клетки? Этот процесс начинается в периоде полового созревания:

сперматогонии делятся;
в результате появляются новые клетки;
сперматозоиды созревают благодаря секретирующим различные питательные вещества.

Процесс образования мужских половых клеток называется сперматогенезом. Он достаточно сложный. На формировании первичных сперматоцитов процесс не заканчивается, ведь появившимся клеткам присущ полный набор хромосом. В дальнейшем эти клетки подвергаются мейозу. В итоге появляются сперматиды с половинным набором хромосом. Клетки постепенно растут и развиваются. В итоге возникают зрелые сперматозоиды.

Движение мужских половых клеток

Рассмотрев функции и размер сперматозоида, нужно ознакомиться с тем, как половая клетка движется. Сперматозоиды, находящиеся в мужском организме, являются неактивными. Они пассивно перемещаются по половым путям. Движения хвостов совершенно незначительны. Активность сперматозоиды обретают после попадания в женский организм. Их скорость может составлять более 30 см в час.

После эякуляции в организм женщины проникает более 300 млн сперматозоидов. Их большая часть погибает во влагалище из-за неблагоприятной среды. Некоторым мужским половым клеткам удается достичь канала шейки матки. Однако и этот участок пути получается пройти не всем сперматозоидам. Препятствием для них становится

Сперматозоиды, прошедшие канал шейки матки, попадают в матку. Среда в этом внутреннем органе является благоприятной для мужских половых клеток. Из матки они направляются в где происходит оплодотворение. Исследования показали, что лишь несколько тысяч сперматозоидов проходят этот путь.

Продолжительность жизни сперматозоидов

Образование клеток длится примерно 74 дня. Созревание и их прохождение через придаток яичка и занимает где-то 26 дней. Напрашивается вывод, что сперматозоиды могут длительное время пребывать в мужском организме. Совершенно иная ситуация наблюдается после эякуляции. В сперме половые клетки остаются активными не более суток (длительность этого периода зависит от таких внешних факторов, как температура окружающей среды, количество света, влажность).

В женском организме продолжительность их жизни может быть разной. Если на быстроту движения влияет размер сперматозоида, то длительность существования от этого не зависит. Например, во влагалище мужские половые клетки погибают за 2 часа. В матке и фаллопиевых трубах среда является более благоприятной для сперматозоидов. Здесь они могут находиться до 5 дней в активном состоянии в поисках или ожидании яйцеклетки.

Сравнение сперматозоидов с яйцеклетками

В организме мужчины периодически образуются и созревают новые половые клетки. При каждом половом акте выделяется сперма, содержащая огромное количество сперматозоидов. А вот в организме женщины созревает всего лишь одна половая клетка за один менструальный цикл (примерно за 28-30 дней).

Теперь стоит сравнить размер яйцеклетки и сперматозоида. Мужская половая клетка, как говорилось выше, является крошечной структурой. Яйцеклетка же совершенно иная. Ее размеры могут составлять от 0,15 до 0,25 мм. Также стоит отметить, что яйцеклетка является неподвижной. Кроме этого, у нее довольно короткая продолжительность жизни. После выхода из яичника и попадания в фаллопиеву трубу она может существовать примерно 24 часа. Если оплодотворения не происходит, то яйцеклетка погибает.

В заключение стоит отметить, что размер сперматозоида очень мал. Несмотря на это, он имеет важную функцию, заключающуюся в Однако выполнить это способны далеко не все сперматозоиды. Попадая в женский организм, они проходят естественный отбор. Слабые, имеющие неправильное строение клетки очень быстро погибают, не достигая матки. Остальные просто не успевают добраться до цели. Лишь самый быстрый и активный сперматозоид, обошедший все препятствия, проникает в найденную яйцеклетку и добавляет в нее свою генетическую информацию.

Сперматозоид – мужская гамета (половая клетка), главная функция которой заключается в оплодотворении женской гаметы (половой клетки, яйцеклетки).

Строение и созревание сперматозоида

Сперматозоид состоит из головки и хвоста. В головке находится ядро клетки, в котором содержится наследственная информация, а хвост обеспечивает движение сперматозоидов в половых путях женщины. Любопытно, что хвост сперматозоида, который также называют жгутиком, изгибается, подобно змеиному хвосту и, для того, чтобы продвинуться на расстояние, равное одному сантиметру, его нижняя часть должна совершить взмах из стороны в сторону около 800 раз. А скорость, которую показывают сперматозоиды, извергающиеся пенисом, составляет 18 км/ч.

Созревание сперматозоидов длится 72-74 дня. Первый этап проходит в канальцах яичка, где сперматозоиды (которые на данном этапе созревания называются сперматиды) проходят через множество делений, в результате чего получают половинный набор хромосом. Далее, проходя через придаток яичка, будущий сперматозоид окончательно созревает.

У сперматозоида формируется хвост с моторным аппаратом, на головке появляется акросома - «шапочка» с набором лизирующих ферментов (для проникновения сквозь оболочку яйцеклетки). На этом этапе сперматозоиды уже способны выполнять оплодотворяющую функцию. Однако до попадания в женский организм они находятся в «спящем», неактивном состоянии. Сперматозоид, находящийся в яичке имеет небольшой «срок годности» и активности. Он сохраняет свою функцию в течение месяца, а затем быстро погибает, чтобы впоследствии впитаться яичком в качестве питательного вещества.

Ввиду длительного развития сперматозоида, любое вредное воздействие, которое было оказано на мужской организм, может сказаться с течением времени именно на половых клетках. Одним из главных факторов, по мнению ученых, является питание. По результатам исследований излишний вес влечет гормональный дисбаланс, сказывающийся на изменении количества эстрогена и тестостерона. Именно эти гормоны несут ответственность за формирование сперматозоидов. Стоит учитывать, что для образования качественных сперматозоидов необходимо, чтобы температура яичек была ниже основной температуры тела, чего сложно добиться при излишнем весе. По этой же причине мужчинам, страдающим проблемам с зачатием не рекомендуются горячие ванны.

Одна из главных особенностей сперматозоида, отличающая его от других видов клеток, заключается не в необычном строении и форме, а в том, что он может передвигаться с помощью жгутика вне живого организма. Кроме того, он обладает другим количеством хромосом, так как является носителем наследственной информации, которой впоследствии будет обладать ребенок. В сперматозоиде, равно, как и в яйцеклетке, содержится 23 хромосомы, одна из которых является половой, в то время как во всех других клетках в наличии 46.

Виды сперматозоидов

Специалисты разделяют сперматозоиды на два типа:

те, которые несут половую хромосому Х и при оплодотворении приводят к рождению девочки,
и несущие хромосому У, которые приводят к рождению мальчика.

Современные достижения медицины позволяют заранее узнать пол ребенка не со 100% показателями, но с большой вероятностью точности. Как показали исследования, сперматозоиды с У-хромосомой более активны, но продолжительность их жизни гораздо меньше. Соответственно, зачатие мальчика наиболее вероятно в процессе овуляции, так как эти сперматозоиды успевают достичь яйцеклетки быстрее носителей противоположной хромосомы. В случае, когда процесс оплодотворения происходит за 24 часа до овуляции, велик шанс зачать девочку, так как сперматозоид с Х-хромосомой имеет больший срок жизни.

Для качественного процесса оплодотворения важно не только наличие определенного количества сперматозоидов, ведь цели сможет достигнуть только один. Большую роль играет химический состав спермы. Он должен быть насыщен определенным количеством цинка, кальция, фруктозы и пептидами и иметь невысокую кислотность. На результате оплодотворения может сказаться гормональный баланс, наличие результатов радиационного облучения или воздействия химических веществ, а также стрессы и психологическое состояние мужчины.

Путь к оплодотворению

Сперматозоиды активизируются в момент эякуляции – после контакта со спермальной плазмой. Попав в организм женщины, сперматозоиды начинают активное движение – через канал шейки матки и собственно матку. Как правило, оплодотворение происходит в маточных трубах.

Яйцеклетка движется навстречу сперматозоидам, а в их структуре происходит ряд биохимических изменений – так называемая акросомная реакция. После нее сперматозоиды полностью готовы к выполнению своей основной функции - оплодотворению. В яйцеклетку может проникнуть только один сперматозоид. Активность сперматозоидов сохраняется в течение 2-3 часов после акросомной реакции, после чего они становятся непригодны к оплодотворению.

Стоит отметить, что помимо огромного количества факторов, влияющих на успешное оплодотворение, в числе которых время зачатия, рацион мужчины, наличие стрессов и сопутствующих заболеваний, есть еще один важный момент. Учеными доказано, что на активность сперматозоидов оказывает влияние время года. Так в холодные месяцы осени и зимы сперматозоиды проявляют максимальную активность и максимально сконцентрированы в семенной жидкости. Именно поэтому многие репродуктологи советуют планировать зачатие на период с октября по февраль. Есть и еще одна особенность ориентирования на время года: в холодные месяцы гораздо больше вероятность зачатия мальчика, так как в жаркое время количество Y-хромосом в сперматозоидах резко снижается из-за неустойчивости к высоким температурам.

Качество спермы

Сбои в процессе формирования и созревания сперматозоида, уменьшение количества активных клеток и их подвижности, сопутствующие нарушения хромосомного ряда могут повлиять на репродуктивную функцию мужского организма. Мужское бесплодие требует ряда исследований и анализов для точной постановки диагноза и формирования методов лечения.

От качества спермы зависит способность мужчины к оплодотворению. Важный показатель - количественный и качественный состав сперматозоидов в эякуляте. Для его оценки используется спермограмма.

Число сперматозоидов, их концентрация и морфология может значительно отличаться у одного и того же мужчины – в зависимости от множества факторов (длительности полового воздержания, рациона питания, интенсивности нагрузок, применения лекарственных средств и т.д.).

Если сперматозоиды «застаиваются» в мужском организме слишком долго, то они становятся непригодны к выполнению своей «работы». Оптимальный для зачатия качественный и количественный состав сперматозоидов достигается у здорового мужчины при половой жизни раз в два дня.

Однако, если при всех прочих благоприятных факторах зачатие так и не наступает, следует обратиться к специалисту и сдать сперму на анализ.

При мужском факторе бесплодия, при низких показателях качества спермы показано лечение с применением процедур ЭКО, ИКСИ. В последнем случае достаточно всего лишь одного сперматозоида нужного качества для того, чтобы успешное зачатие состоялось.