Эти клетки значительно отличаются у мужчин и женщин. У мужчин половые клетки или сперматозоиды имеют хвостоподобные выросты () и являются относительно подвижными. Женские половые клетки, называемые яйцеклетками, не подвижны и намного больше относительно мужских гамет. Когда эти клетки сливаются в процессе, называемом оплодотворением, результирующая клетка (зигота) содержит смесь унаследованных от отца и матери. Половые человека производятся органами репродуктивной системы - гонадами. продуцируют половые гормоны, необходимые для роста и развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.

Строение половых клеток человека

Мужские и женские половые клетки сильно отличаются друг от друга по размеру и форме. Мужские сперматозоиды напоминают длинные, подвижные снаряды. Это небольшие клетки, которые состоят из головки, средней и хвостовой частей. Головка содержит колпачковое покрытие, называемое акросомой. Акросома включает ферменты, которые помогают клетке спермы проникать в наружную оболочку яйцеклетки. расположено в головке сперматозоида. ДНК в ядре плотно упаковано и клетка не содержит много . Средняя часть включает несколько митохондрий, обеспечивающих энергию для . Хвостовая часть состоит из длинного выроста, называемого жгутиком, который помогает в клеточной локомоции.

Женские яйцеклетки являются одними из самых крупных клеток в организме и имеют округлую форму. Они вырабатываются в женских яичниках и состоят из ядра, большой цитоплазматической области, зоны пеллюциды (zona pellucida) и лучистого венца. Zona pellucida - это мембранное покрытие, которое окружает яйцеклетки. Она связывает клетки спермы и помогает в оплодотворении. Лучистый венец является внешним защитным слоем фолликулярных клеток, окружающий zona pellucida.

Образование половых клеток

Половые клетки человека продуцируются посредством двухэтапного процесса деления клеток, называемого . Через серию последовательных событий, реплицированный генетический материал в родительской клетке распределяется между четырьмя дочерними клетками. Поскольку эти клетки имеют половину числа от родительской клетки, они являются . Половые клетки человека содержат один набор из 23 хромосом.

Существуют два этапа мейоза: мейоз I и мейоз II. До мейоза хромосомы реплицируются и существуют в виде . В конце мейоза I образуется две . Сестринские хроматиды каждой хромосомы в дочерних клетках все еще связаны . В конце мейоза II образуются сестринские хроматиды и четыре дочерние клетки. Каждая клетка содержит половину хромосом от родительской клетки.

Мейоз подобен процессу деления неполовых клеток, известному как митоз. продуцирует две дочерние клетки, которые генетически идентичны и содержат такое же количество хромосом, как и родительская клетка. Эти клетки являются диплоидными, потому что включают два набора хромосом. Человеческие включают 23 пары или 46 хромосом. Когда половые клетки объединяются во время оплодотворения, гаплоидные клетки становятся диплоидной клеткой.

Производство сперматозоидов известно как сперматогенез. Этот процесс происходит непрерывно внутри мужских яичек. Сотни миллионов сперматозоидов должны быть выпущены, чтобы произошло . Подавляющее большинство сперматозоидов не доходят до яйцеклетки. При оогенезе или развитии яйцеклеток, дочерние клетки делятся неравномерно в мейозе. Такой асимметричный цитокинез приводит к образованию одной большой яйцеклетки (ооцита) и меньших клеток, называемых полярными телами, которые деградируют и не оплодотворяются. После мейоза I, яйцеклетка называется вторичным ооцитом. Вторичный ооцит завершит вторую стадию мейоза, если начнется процесс оплодотворения. Как только завершится мейоз II, клетка становится яйцеклеткой и может сливаться с клеткой спермы. Когда оплодотворение завершено, объединенная сперма и яйцеклетка становятся зиготой.

Половые хромосомы

Мужские сперматозоиды у человека и других млекопитающих являются гетерогаметическими и содержат один из двух типов половых хромосом: Х или Y. Однако женские яйцеклетки содержат только X-хромосому и поэтому гомогаметичны. Сперматозоид индивидуума. Если клетка спермы, содержащая Х-хромосому, оплодотворяет яйцеклетку, результирующая зигота будет XX или женский пол. Если клетка спермы содержит Y-хромосому, тогда результирующая зигота будет XY или мужской пол.

Прогенез - образование, развитие и созревание мужских и женских половых клеток.

Половые клетки - гаметы, в отличие от соматических, имеют гаплоидный набор хромосом. Все хромосомы гамет, за исключением одной половой, называются аутосомами , половая гоносома .

Мужские половые клетки имеют половые хромосомы X или Y.

Женские половые клетки только Х.

Дифференцированные гаметы имеют невысокий уровень метаболизма и не способны к размножению.

Мужские половые клетки

Мужские половые клетки - сперматозоиды (спермии), развивается в очень их несколько тысяч миллионов. Они невелики по размерам (у человека около 70мкм), обладают способностью к активному движению со скоростью 30-50 мкм/сек. Сперматозоид имеет жгутиковую форму.

¨Процесс образования и созревания сперматозоидов - сперматогенез.

Строение сперматозоида

Сперматозоид состоит из двух частей: 1) головки; 2) хвоста.

Головка сперматозоида (caput spermatozoidi) содержит небольшое плотное ядро с гаплоидным набором хромосом. Для человека характерно наличие в ядре 22 аутосомы и 1 половой хромосом (гоносомы). В зависимости от того, какую половую хромосому имеет ядро сперматозоида Х или Y, они делятся на два вида:

1) андроспермии - содержат Y - хромосомы,

2) гинекоспермии - содержат Х - хромосомы.

¨Ядро характеризуется высоким содержанием нуклеопротаминов и нуклеогистонов . Передняя часть ядра покрыта плоским мешочком, который образует чехлик сперматозоида. На переднем полюсе чехлика располагается акросома (от греч. acros - верхушка; soma - тело). Оба образования (чехлик и акросома) являются производными комплекса Гольджи.

Акросома содержит набор ферментов, среди которых важное место принадлежит гиалуронидазе и протеазам (трипсин), которые способны растворять оболочки яйцеклетки.

Головка снаружи покрыта клеточной мембраной.

Хвост (feagellum) сперматозоида состоит из:

а) связующей части (шейка) образованной двумя центиолями - проксимальной и дистальной, от дистальной берет начало осевая нить (аксонема);

б) промежуточной части образованной двумя центральными и 9 парами периферических микротрубочек, окруженных по спирали митохондриями (митохондриальное влагалище);

в) главной части, которая по строению напоминает ресничку. Окружена тонкофибриллярным влагалищем;

г) терминальной части, которая содержит единичные сократительные филаменты.

Также как и головка, хвост покрыт клеточной мембраной

Функции сперматозоидов

1. Оплодотворение яйцеклетки. При помощи хвоста сперматозоид способен двигаться в определенном направлении, которое определяется специфическими веществами, выделяемыми яйцеклеткой - гиногамонами .

2. Реагируют на химические раздражители - хемотаксис .

3. Могут двигаться против тока жидкости - реотаксис .

4. Сохраняют способность к оплодотворению в оптимальных условиях в течение 36-88 часов.

5. Оптимальными условиями является слабощелочная среда.

Женские половые клетки

Женские половые клетки - яйцеклетки (овоциты). Образуются в яичниках. Количество - за всю жизнь человека и млекопитающего созревает несколько сотен. У амфибий и рыб может быть несколоко десятков тысяч.

Яйцеклетка имеет шарообразную форму, размеры колеблются от нескольких мкм до нескольких см. Характерным для яйцеклеток является большой объем цитоплазмы и наличие желтка. Кроме этого яйцеклетки не обладают способностью к самостоятельному движению

Половые клетки, их разновидности

Определение 1

Половые клетки (гаметы) – это особые клетки живого организма, которые выполняют функцию передачи наследственной информации от особей родительского поколения к потомкам.

Если неполовые (соматические) клетки организма имеют двойной набор хромосом (диплоидный), то половые клетки имеют одинарный набор хромосом – гаплоидный. Такое распределение хромосом обеспечивает при слиянии гамет ( оплодотворении) образование зиготы с диплоидным набором хромосом.

Половые клетки делят на два вида – мужские (спермии у растений и сперматозоиды у животных) и женские (яйцеклетки). У различных видов организмов встречается разное соотношение размеров мужских и женских гамет.

Определение 2

Если обе разновидности гамет практически не отличаются по размеру, такое явление называется изогамией («изос» - «равный, одинаковый»).

Определение 3

Если одна разновидность гамет несколько большая по размеру чем другая, такое явление носит название гетерогамии («гетерос» - «разный, различный»).

Определение 4

Если яйцеклетка имеет значительные размеры, а сперматозоиды очень мелкие, то это называется оогамией (или овогамией) .

Как правило, яйцеклетки неподвижны и могут быть покрыты различными оболочками, имеют значительные размеры, ибо содержат запас питательных веществ для развития зародыша.

Сперматозоиды, как правило, значительно меньше по размеру, чем яйцеклетки. Они имеют небольшую головку, в которой находится ядро. На переднем конце головки имеется акросома – особая органелла (производное от комплекса Гольджи), которая обеспечивает проникновение сперматозоида в яйцеклетку. За головкой расположена шейка. За шейкой находится промежуточный отдел, в котором находятся центриоли, окруженные митохондриями. На заднем конце сперматозоида находится жгутик. Растения и некоторые группы животных имеют сперматозоиды без жгутиков (спермии).

В природе существуют виды животных, особи которых имеют только один тип половых желез. Такие животные называются раздельнополыми. Но существуют виды животных, у особей которых формируются и женские и мужские половые клетки. Такое явление называется гермафродизмом . Он свойственен некоторым кишечнополостным, ракообразным, моллюскам.

Сперматогенез

Определение 5

Сперматогенез – это процесс образования и развития мужских половых клеток – сперматозоидов.

Сперматозоиды возникают в мужских половых железах из первичных половых клеток и проходят несколько последовательных стадий: размножение, рост, созревание и формирование.

• На стадии размножения из первичных половых клеток путем митоза образуется большое количество сперматогониев .
• На второй стадии из сперматогониев образуются сперматоциты первого порядка , происходит рост клеток.
• На стадии созревания происходит мейоз.
• В результате первого мейоза образуются сперматоциты второго порядка . А после второго мейоза – сперматиды.
• В ходе сперматогенеза из одного диплоидного сперматоцита первого порядка образуется четыре гаплоидных сперматиды .
• На стадии созревания сперматиды превращаются в сперматозоиды .

Овогенез

Определение 6

Овогенез (оогенез) – это процесс образования, развития и формирования яйцеклеток.

По аналогии со сперматогенезом, овогенез происходит в женских половых железах. Стадии овогенеза аналогичны стадиям сперматогенеза. Но происходящие там процессы несколько отличаются. На стадии размножения из первичных половых клеток образуются овогонии . На стадии роста происходит увеличение размеров клеток и формирование желтка. Клетки становятся овоцитами первого порядка . На фазе созревания происходит мейоз. После первого мейоза образуется овоцит второго порядка и направляющее (или полярное) тельце. После второго мейоза образовывается гаплоидная яйцеклетка и еще одно направляющее тельце (первое направляющее дельце также проходит мейоз и дает еще два тельца). Роль направляющих телец – отбор «лишних» хромосом от яйцеклетки. Кроме того они формируют среду вокруг яйцеклетки.

Таким образом, в результате ряда последовательных процессов формируются половые клетки – гаметы, имеющие гаплоидный набор хромосом и запас питательных веществ в яйцеклетках.

Здравствуйте доктор! Меня зовут Анастасия. Заинтересовал вопрос: как называется мужская половая клетка? Я слышала термин «гамета», но им, кажется, называют и женские клетки.

Ответ эксперта

Здравствуйте, Анастасия! Термин «гамета», который Вы употребили - правильный, только им обозначают половые клетки в общем, у мужчин и у женщин, а также у животных. Гамета - это клетка, которая имеет набор хромосом и участвует в размножении. Что же касается того, как называется мужская половая клетка, то ответ очевиден. Половые клетки - это клетки, чье соединение дает новый организм. Наверное, после этого предложения Вы и сами догадались, что у мужчин это - сперматозоид. а у женщин - яйцеклетка.

Многие ошибочно твердят, что мужская половая клетка - это тестостерон. Следует отметить, что тестостерон - это мужской половой гормон, отвечающий за развитие половых органов и вторичных половых признаков (волос на лице, к примеру). И хоть он и считается мужским гормоном, некоторое его количество вырабатывается и у женщин. Это нормальное и даже необходимое явление, если тестостерон в организме у женщины не превышает нормы. Обычно у мужчин в крови более чем в 10 раз больше тестостерона, чем у женщин. Однако, если мужской половой гормон присутствует у женщин, то половые клетки, сперматозоиды, есть только у мужчин. Поэтому так важно не путать название мужских половых клеток с гормонами.

Мужские половые клетки (сперматозоиды)

При изучении мужских половых клеток следует разобраться в строении жгутиковых (бичевидных) сперматозоидов, являющихся преобладающей формой сперматозоидов и для сравнения познакомиться с морфологией безжгутиковых (небичевидных) сперматозоидов. Не обходимо обратить внимание на такие физиологические особенности, как их подвижность, продолжительность жизни, зависимости активности от окружающей среды и т.д.

Мужские половые клетки по своему строению и физиологическим свойствам значительно отличаются от женских половых клеток. Сперматозоиды значительно меньше яйцеклеток. Мужские половые клетки крокодила имеют длину 20 мкм, воробья 200 мкм, морской свинки - 100 мкм, быка - 65 мкм, а у человека в среднем 50 мкм. Сперматозоиды многочисленнее яйцеклеток. Их количество у животных измеряется миллионами. Например, у человека в 1 см 3 спермы содержится 60 млн. сперматозоидов. Зрелые сперматозоиды - это активно подвижные клетки.

Среди мужских половых клеток различных групп животных выделяют два существенно различающихся между собой типа сперматозоидов: жгутиковые (бичевидные) и безжгутиковые (небичнвидные). Жгутиковые сперматозоиды являются преобладающей формой (Рис.4).

Рис.4. Формы сперматозоидов человека и животных. 1 - человека; 2 - тритона; 3 - речного рака; 4 - морской свинки; 5 - свиньи; 6 - быка; 7 - петуха; 8 - ветвистого рака; 9 - десятиного рака; 10 - лошадиной аскариды; 11 - острицы (по Голиченкову).

Жгутиковые сперматозоиды даже у животных очень отдаленных видов построены по одной схеме, что, вероятно, объясняется сходством их функционального назначения во всем животном мире.

В жгутиковом сперматозоиде различают четыре отдела: головку, шейку, среднюю часть, хвост (жгутик). Все отделы сперматозоида покрыты снаружи общей плазматической мембраной.

Головка сперматозоида имеет у разных классов животных различную форму: у тритона - головка имеет форму вязального крючка, у воробьиных птиц - штопоровидно закрученная, у млекопитающих - спереди овальная, с боку грушевидная. Большую часть головки сперматозоида занимает ядро. В цитоплазме передней части головки расположен акросомный аппарат, который играет важную роль в растворении оболочек яйца. В акросоме сосредоточены спермолизины - вещества, относящиеся к протеолитическим ферментам (Рис.5).

Рис.5. Схема строения спермия млекопитающего, на которой изображены структуры, выявляемые с помощью электронного микроскопа и указаны выполняемые ими функции (по Александровской)

Шейка представляет собой короткую, более узкую часть сперматозоида. В шейке расположены две центриоли: проксимальная (передняя), примыкающая к ядру и дистальная (задняя), которая соединяется с осевой нитью хвоста.

Средняя часть сперматозоида состоит из осевой нити и окружающей ее цитоплазмы. В цитоплазме находится большое количество митохондрий, которые расположены друг за другом в виде спирально закрученной нити. Митохондрии генерируют энергию, необходимую для движения мужской половой клетки.

Хвостовой отдел (жгутик) сперматозоида состоит из осевой нити, которая покрыта тонким слоем цитоплазмы. Осевая нить жгутика представлена 2 центральными и 9 периферическими пара фибрилл, которые тянутся без существенных изменений вдоль всей длины хвоста сперматозоида - от шейки почти до кончика (Рис.6).

Рис.6. Электронно-микроскопическое строение спермия: 1 - головка; 2 - шейка; 3 - осевая нить; 4 - митохондрии; 5 - плазмолемма. (по Александровской).

Таким образом, общая организация сперматозоидов и его отделов приспособлены к выполнению специфических функций, присущих этой клетке. Такими функциями являются: а) обеспечение встречи с женской половой клеткой; б) побуждение яйцеклетки к развитию; в) передача в нее отцовского наследственного материала.

У некоторых животных сперматозоиды не имеют жгутиков и называются безжгутиковыми (небичевидными). Эти сперматозоиды имеют самую разнообразную форму: округлую, нитевидную, двояковогнутую, иногда очень необычного типа (Рис.6).

Жизнеспособность и подвижность сперматозоидов в воде ограничено во времени. В морской воде они утрачивают подвижность через несколько часов, а в пресной, как правило, уже через несколько минут. У животных с внутренним оплодотворением мужские половые клетки сохраняют свою жизнеспособность несколько дольше: у свиньи - 22 - 30 ч., у овцы - 30 - 36 ч., у рогатого скота - 25 - 30 ч., в половых путях женщины продолжительность жизни спермиев колеблется от 2 до 4 суток.

У некоторых видов животных сперматозоиды сохраняют жизнеспособность в половых путях самки длительное время. Например, у некоторых летучих мышей осеменение происходит осенью, но на протяжении всей зимней спячки животных сперматозоиды пребывают в состоянии покоя. Только на следующую весну происходит оплодотворение. У кур сперматозоиды сохраняются в течение 3-х недель. У многих насекомых сперматозоиды сохраняются длительное время. Например, у пчел мужские половые клетки сохраняются в течении нескольких лет.

По вопросу подвижности сперматозоидов и их оплодотворяющей способности существовало и еще существует много неверных представлений. Считали, что оплодотворяющая способность сперматозоида сохраняется до момента потери им способности к передвижению. К настоящему времени известно, что подвижность сохранятся гораздо дольше, чем способность к оплодотворению. Так, сперматозоиды кролика теряют способность к оплодотворению после 30 часового пребывания в половых путях самки, тогда как подвижность они могут сохранять в течение более чем двух суток. Сперматозоиды человека сохраняют способность к оплодотворению в течение 1 - 2 дней, а подвижность они сохраняют до 4 дней.