Организация сперматозоидов

Сперматозоид открыт в 1617 году учеником Гука. Он обеспечивает встречу с яйцеклеткой, приносит в нее свою часть генетической информации, стимулирует развитие зиготы. Длина сперматозоида человека 50-60 мкм. Функции сперматозоида определяют и его строение. Сперматозоид млекопитающих имеет форму длинной нити (рис. 311).

Головка

Самая крупная часть сперматозоида, образованная ядром, сильно уплотненным в результате гиперспирализации хромосом. Ядро окружено тонким слоем цитоплазмы. На переднем конце головки расположена акросома — часть цитоплазмы с видоизмененным аппаратом

Г

Рис. 311. Строение сперматозоида:

1 — головка; 2 — шейка; 3 — средняя часть; 4 — (жгутик); 5 — акросома; 6 — ядро; 7 — центриоли; 8 —митохондрии.

ольджи. Она вырабатывает фермент гиалуронидазу, который способствует растворению оболочек яйцеклетки и проникновению в нее сперматозоида.

Шейка

В месте перехода головки в среднюю часть образуется перехват — шейка сперматозоида, в которой расположены две центриоли.

Средняя часть

За шейкой располагается средняя часть сперматозоида, представляющая собой скопление митохондрий.

Хвост

Хвост имеет типичное для всех жгутиков эукариот строение и является органоидом движения сперматозоида. Энергию для движения поставляет гидролиз АТФ, происходящий в митохондриях средней части сперматозоида.

Оплодотворение

Оплодотворение— совокупность процессов, приводящих к слиянию мужских и женских гамет (сингамия), объединению их ядер (кариогамия) и образованию зиготы, которая дает начало новому организму.

В процессе оплодотворения происходит:

• активация яйцеклетки;

• восстановление диплоидного набора хромосом;

• определение пола будущего организма;

• объединение наследственных свойств родительских организмов и возникновение у потомков новых комбинаций наследственных факторов.

Осеменение

Как правило, оплодотворению предшествует осеменение. Под осеменениемпонимают сближение гамет.

Различают два типа осеменения:

• наружное, при котором встреча сперматозоидов и яйцеклеток происходит во внешней (чаще всего водной) среде (рыбы);

• внутреннее, при котором встреча сперматозоидов и яйцеклеток происходит в половых путях самки (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).

Проникновение спермия в яйцо

Собственно процесс оплодотворения начинается в момент контакта сперматозоида и яйцеклетки. Он начинается с так называемой акросомальной реакции. В момент контакта сперматозоида и яйцеклетки плазматическая мембрана акросомального выроста и прилежащая к ней часть мембраны акросомального пузырька растворяюся, фермент гиалуронидаза и другие биологически активные вещества, содержащиеся в акросоме, выделяются наружу и растворяют участок яйцевой оболочки. Чаще всего сперматозоид полностью втягивается в яйцо, иногда жгутик остается снаружи и отбрасывается. С момента проникновения сперматозоида в яйцо гаметы перестают существовать, так как образуют единую клетку —зиготу.

Слияние генетического материала спермия и яйца

Ядро сперматозоида набухает, его хроматин разрыхляется, ядерная оболочка растворяется, и он превращается в мужской пронуклеус. Это происходит одновременно с завершением второго деления мейоза ядра яйцеклетки, которое возобновилось благодаря оплодотворению. Постепенно ядро яйцеклетки превращается вженский пронуклеус. Пронуклеусы перемещаются к центру яйцеклетки, происходит репликация ДНК, и после их слияния набор хромосом и ДНК зиготы становится 2n4c. Объединение пронуклеусов и представляет собойсобственно оплодотворение.Таким образом, оплодотворение заканчивается образованием зиготы с диплоидным ядром.

Оплодотворение — необратимый процесс, то есть однажды оплодотворенное яйцо не может быть оплодотворено вновь. В зависимости от количества сперматозоидов, проникающих в яйцеклетку при оплодотворении, различают:

• моноспермию— оплодотворение, при котором в яйцо проникает только один сперматозоид (наиболее обычное оплодотворение);

• полиспермию — оплодотворение, при котором в яйцеклетку проникает несколько сперматозоидов (некоторые птицы, рептилии). Но даже в этом случае с ядром яйцеклетки сливается ядро только одного из сперматозоидов, а остальные ядра разрушаются.

В зависимости от количества особей, принимающих участие в половом размножении, различают:

• перекрестное оплодотворение— оплодотворение, в котором принимают участие гаметы, образованные разными организмами;

• самооплодотворение— оплодотворение, при котором сливаются гаметы, образованные одним и тем же организмом (некоторые растения, паразитические черви).