Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Строение и биологические свойства сперматозоидов.

Строение, биологические свойства и развитие половых клеток.

 

Половые клетки самцов открыты в числе первых в семенной жидкости человека в 1677 году видным голландским микроскопистом А. Ван Левенгуком. Было выяснено, что они представляют собой мелкие подвижные структуры, напоминающие по принципу строения сами макроорганизмы, отчего им и было присвоено название сперматозоиды, т.е. существа спермы, подобные животным.

Яйцеклетки у самок млекопитающих морфологически выявлены значительно позднее, в 1828 году, крупнейшим русским гистологом и эмбриологом К.М. Бэром. Это округлые, неподвижные клетки с определенным запасом желтка.

При выраженных различиях в строении и физиологических свойствах половые клетки самцов и самок обладают рядом общих признаков:

1. Яйцеклетки и сперматозоиды являются носителями строго определенной наследственной информации об отцовском и материнском организмах.

2. Хроматин ядер зрелых половых клеток заключает в себе гаплоидный набор хромосом.

3. Зрелые половые клетки не способны к делению.

4. Сперматозоиды и яйцеклетки у животных с внутренним оплодотворением не выносят воздействия факторов внешней среды, в которой они погибают практически сразу.

5. Даже в благоприятной среде половых путей самки переживаемость гамет обоих типов и сохранение ими оплодотворяющей способности составляет, как правило, 10-30 часов.

6. Мужские и женские гаметы проявляют высокую способность сохранять свои жизненные свойства лишь в условиях низкой температуры, на чем основаны технологии искусственного осеменения и трансплантации зародышей.

 

Половые клетки самцов – это жгутиковые клетки, имеющие своеобразную бичевидную форму, с последовательным размещением основных органелл, что позволяет выделить в каждой из них головку, шейку, тело (связующий отдел) и хвостик.

Головка сперматозоида является самой существенной и объемной его частью. У животных с внешним оплодотворением она симметрична, имеет правильную форму (например, у щук – шаровидная). У животных с внутренним оплодотворением форма головки асимметричная, что обеспечивает вращение спермия вокруг продольной оси и прямолинейное поступательное его движение. Так, у сперматозоидов петуха она пиявкообразная, у самца полевой мыши – серповидная, а у представителей сельскохозяйственных млекопитающих головка имеет грушевидную форму, но с уплощенной поверхностью одного края, что в целом придает ей вид ковша.

Многие неблагоприятные воздействия, например, кислая среда при воспалительных процессах в половых путях самки, могут вызвать набухание головки, что приводит к утере способности сперматозоидов к вращению, а следовательно, и к прекращению поступательного прямолинейного движения.

Большая часть головки у сперматозоидов занята ядром, а самая передняя образует головной чехлик с акросомой (acros – верхний, крайний, soma – тело). В акросоме видоизмененный пластинчатой комплекс накапливает ферменты (гиалуронидаза, протеазы), с помощью которых сперматозоиды проходят через вторичные оболочки яйцеклеток к оволемме, чтобы обеспечить оплодотворение. При этом разрушаются межклеточные связи, формируемые гиалуроновой кислотой в лучистом венце, а также гликопротеиды основного вещества прозрачной оболочки.

Позади ядра, в шейке клетки, расположены одна за другой две центриоли центросомы – проксимальная и дистальная. Проксимальная центриоль лежит в цитоплазме свободно, при оплодотворении она вносится в яйцеклетку для образования клеточного центра зиготы. Дистальная связана с осевой нитью, представляющей собой специальную органеллу сперматозоида – сократительный аппарат, которая вырастает из этой центриоли на стадии его формирования.

Состоит осевая нить, как и любая ресничка или жгутик, из 9 периферических дублетов тубулиновых микротрубочек, соединенных короткими динеиновыми мостиками (ручками), и центрального, микротрубочки которого связываются длинными радиальными нитями с определенными периферическими дублетами, что формирует только одну плоскость сокращения самой осевой нити. Это, в свою очередь, обеспечивает биение хвостика тоже в одной только плоскости.

В области тела сперматозоида вокруг осевой нити выстраиваются в виде спирально закрученной цепочки митохондрии (спиральная нить), богатые
АТФ. Здесь же скапливаются значительные запасы гликогена. Таким образом формируется энергетический центр половой клетки самца.

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

Величина мужских гамет у представителей разных классов и видов животных колеблется в широких пределах. При этом не удается выявить какой-либо коррелятивной закономерности ее средних показателей с размерами и массой тела самих самцов:

Человек – 53 мкм; крыса – 189 мкм;

бык – 57 мкм; петух – 170 мкм;

жеребец – 47 мкм; воробей – 200 мкм;

хряк – 49 мкм; лягушка – 100 мкм;

баран – 57 мкм; тритон – 300 мкм;

морская крокодил – 20 мкм.

свинка – 100 мкм.

Учитывая то обстоятельство, что для организма самки сперматозоиды выступают в роли генетически чужеродных клеток, они подвергаются массированной атаке со стороны ее защитных клеточных и гуморальных факторов, а поэтому вынуждены еще в канале придатка семенника приобретать дополнительную липопротеиновую оболочку за счет секретов эпителиоцитов для маскировки своих антигенов. Здесь же в плазмолемме сперматозоидов создается устойчивый отрицательный ионный потенциал, что обеспечивает их взаимное отталкивание и свободное продвижение вперед против слабого встречного тока жидкости (реотаксис), образующейся за счет усиления секреторной активности генитальных желез самки в эстральную фазу полового цикла.

Скорость движения сперматозоидов составляет 2-5 мм в минуту. Такая скорость позволяет им в течение 6-9 часов достигать передней трети яйцеводов, где и осуществляется оплодотворение.

Для успешности оплодотворения необходимо, чтобы до яйцеклетки дошло, как минимум, несколько десятков тысяч мужских гамет. В пути их большая часть погибает. Поэтому природа проявляет в основном вопросе продолжения жизни необычайную щедрость при общей своей рациональности и скупости. При естественном осеменении во влагалище (коровы, овцы, козы) или в матку (кобылы, свиньи) вводится огромнейшее количество сперматозоидов. Их в одном эякуляте спермы насчитывается:

Мужчины – 300-500 млн., хряк – 40-50 млрд.,

бык – 4-14 млрд., баран – 2-4 млрд.,

жеребец – 3-15 млрд., петух – 0,3-0,4 млрд.

Губительный эффект на сперматозоиды оказывают высокая температура, ультрафиолетовое облучение, кислая среда, соли тяжелых металлов. Неблагоприятное влияние проявляется при воздействии радиационного излучения, алкоголя, никотина, наркотических веществ, антибиотиков и других сильнодействующих лекарственных препаратов. Влияние всех перечисленных факторов надо учитывать при организации процессов воспроизводства, равно как и сроки переживаемости сперматозоидов в половых путях самок:

Крольчих – 8-12 часов, кур – 30-40 дней,

коров – 25-30 часов, женщин – 5-8 дней.

овец – 30-36 часов.

 

 

ЛЕКЦИЯ №2

«Строение, биологические свойства и классификация яйцеклеток.

Гаметогенез»

 

Содержание:

1. Особенности строения яйцеклеток.

2. Биологические свойства яйцеклеток.

3. Классификация яйцеклеток.

4. Общая характеристика гаметогенеза.

5. Сперматогенез.

6. Овогенез.

 

Строение, биологические свойства и классификация яйцеклеток.

 

Яйцеклетки (овоциты, ovum – яйцо) – неподвижные, округлой формы клетки, накапливающие в цитоплазме у представителей разных классов животных различное количество питательных веществ углеводной, белковой и липидной природы, получающих общее название желтка. Суммарный запас трофических желтковых включений в яйце самок определяется особенностями морфологической организации определенных классов животных, длительностью и условиями эмбрионального развития, наличием или отсутствием личиночного метаморфоза.

Самые мелкие размеры свойственны яйцеклеткам самок наиболее примитивно организованных классов животных (ланцетники), живущих в водной среде, и представителям самых совершенных форм организации, составляющих класс млекопитающих, перешедших к внутриутробному характеру зародышевого развития. Размер яйцеклеток у ланцетника равен приблизительно 100 мкм, у самок сельскохозяйственных животных при наличии у них сложно устроенных вторичных оболочек – 120-140 мкм, т.е. практически одинаковый.

Однако даже при такой малой величине клеток их ядерно-плазменное отношение сдвинуто в десятки тысяч раз в пользу цитоплазмы.

Особенно крупные яйцеклетки обнаруживаются у представителей классов рептилий и птиц, что определяется их наземным развитием в условиях суши.

Относительно мелкое, округлой формы, с хорошо выраженным ядрышком и мелкозернистым хроматином ядро по-разному смещено к какому-либо краю клетки из-за сильного развития эндоплазматической сети и пластинчатого комплекса, обеспечивающих накопление желтка.

Типичное краевое положение ядра характерно для яйцеклеток с большими запасами желтка (птицы), незначительное смещение от центра – для маложелтковых яйцеклеток ланцетников и млекопитающих.

Свободные рибосомы обнаруживаются в цитоплазме клеток в небольшом количестве, в умеренном – митохондрии. Для зрелых яйцеклеток характерно отсутствие центросомы, которую они теряют на стадии созревания в процессе второго деления мейоза.

В периферической зоне цитоплазмы яйцеклеток накапливаются специфические для них кортикальные гранулы, содержащие гликозаминогликаны, участвующие в формировании оболочки оплодотворения.

Одной из главных особенностей строения яйцеклеток является формирование у них в процессе овогенеза вторичных, а у птиц и третичных оболочек. Плазмолемма яйцеклеток представляет собой их первичную оболочку, называемую оволеммой. На стадии роста за счет вспомогательных фолликулярных клеток яичников и собственно овоцита образуются вторичные оболочки: неклеточная блестящая (прозрачная) и клеточная – лучистый венец.

Ближайшая к оволемме прозрачная оболочка состоит из гликозаминогликанов и белков. Она выполняет защитную функцию, обеспечивает доставку к овоциту питательных веществ, необходимых для осуществления процессов ее жизнедеятельности и формирования желтка; играет важную роль в иммунных взаимодействиях со сперматозоидами и защите яйца от возможного попадания чужеродных антигенов из крови, омывающей фолликулы. Для активизации обменных процессов овоцит и фолликулярные клетки лучистого венца выпячивают в блестящую оболочку, навстречу друг к другу, микроворсинки.

Лучистый венец формируется у растущих (вторичных) фолликулов за счет размножения и роста поддерживающих фолликулярных клеток, входящих в состав примордиальных фолликулов. Вследствие гормональной активизации первичные, функционально неактивные вспомогательные клетки делятся митотически, увеличиваются в размерах, меняя свою форму от плоской до кубической и призматической. Высокие призматические клетки, плотно одевая овоцит, формируют вокруг него своеобразную корону из радиально расположенных и самих тел клеток, и их удлиненных ядер.

У яиц птиц вторичные оболочки выражены слабо, но зато у них получают особенно сильное развитие третичные оболочки, отсутствующие у млекопитающих. Третичные оболочки формируются за счет активной функции желез разных отделов яйцевода, наслаивающих последовательно свои секреты на уже оплодотворенную яйцеклетку при ее медленном перемещении в клоаку. В результате образуются белковая, наружная и внутренняя подскорлуповые, скорлуповая и надскорлуповая оболочки, выполняющие защитные и трофические функции при развитии птичьих эмбрионов в достаточно экстремальных для них условиях суши.

 

Классификация яйцеклеток.

 

Зрелые яйцеклетки разных классов хордовых животных классифицируют по двум основным признакам – количеству накопленных желтковых включений и характеру распределения желтка в их цитоплазме.

По количеству желтка различают маложелтковые олиголецитальные (oligos – мало, lecithos – желток), среднежелтковые мезолецитальные (mesos – средний) и многожелтковые полилецитальные (poly – много) яйцеклетки.

Олиголецитальные клетки свойственны представителям примитивных хордовых животных (ланцетник), развитие которых проходит в водной среде с личиночной стадией и поэтому не требует большого запаса питательных веществ (первичные маложелтковые клетки). Малое количество желтка накапливают и яйцеклетки самок млекопитающих в силу перехода на внутриутробное развитие зародышей (вторичные маложелтковые клетки).

В связи с усложнением организации и удлинением сроков развития увеличивается количество желтка в яйцеклетках рыб и тем более амфибий (мезолецитальный тип со средним накоплением его).

Переход к развитию зародышей в условиях суши требует накопления значительных запасов желтковых включений в цитоплазме клеток для того, чтобы его хватило на весь период эмбрионального развития (яйца рептилий и птиц).

У олиголецитальных овоцитов желтковые включения распределены по цитоплазме относительно равномерно, что дает основание именовать такие яйцеклетки изолецитальными (isos – равный).

У мезо- и полилецитальных клеток желток будет смещаться в нижнюю часть цитоплазмы, отодвигая свободные органеллы и ядро к верхнему полюсу. Таким образом формируются умеренно и резко телолецитальныеяйцеклетки (thelos – конец, край), в которых четко выделяются вегетативный (заполненный желтком) и анимальный(animalis – животное) полюс, обеспечивающий после оплодотворения развитие новой особи животных определенного вида и класса.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:1284

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.