Основные характеристики половых клеток

Зрелые половые клетки отличаются от соматических следующим: это высокодифференцированные клетки; содер­жат гаплоидный набор хро­мосом (22 аутосомы + 1 половая хромосома Х или У); обладают измененным ядерно-цитоплазматическим отношением и невысоким уровнем метаболизма; не способны к размножению; имеют короткий период жизни (до 2-3-х дней).

Мужская половая клетка – сперматозоид – развивается в половых железах (семенниках). Для будущего организма сперматозоиды несут наследственную информацию по отцовской линии. Кроме общих при­знаков половых клеток, перечисленных выше, в связи с отличающейся от яйцеклетки специализацией, сперматозоиды имеют ряд характерных особенностей: обладают способностью к активному движению (1-5 мм/мин); чувствительны к повреждающим факторам (температуре, радиации и другим); образуются в больших количествах; среда для жизнедеятельности – слабощелочная, в кислой среде склеиваются и погибают; сохраняют способность к оплодотворению около 48 часов.

У человека размер сперматозоида достигает 70 мкм. В его составе различают головку и хвостовой отдел, покрытые клеточной мембра­ной (рис. 3-1). Хвостовой отдел включает связующую, промежуточную, главную и конечную (терминальную) части. Головка содержит ядро с гаплоидным набо­ром хромосом (половая хромосома Х или У), окруженное тонким слоем цитоплазмы. В передней части чехлика, покрывающего ядро, находится акросома (видоизмененный комплекс Гольджи). Ее пузырьки содержат гидролитические ферменты (гиалуронидазу и протеазы) для растворения оболочек яйцеклетки при оплодотворении. Связующая часть, или шейка, - суженная часть спермия, содержащая проксимальную и дистальную центриоли. Проксимальная центриоль необходима для дробления зиготы после оплодотворения. От дистальной центриоли начинается осевая нить – аксонема. Промежу­точная часть содержит аксонему, которая состоит из одной пары центральных и 9 пар периферических микротрубочек, окруженную расположенными по спирали митохондриями. Белок динеин, образующий микротрубочки, расщепляет АТФ, и преобразованная энергия осуществляет движение спермия. В главной части продолжается аксонема, которая окружена небольшим количеством цитоплазмы с циркулярно ориентированными микрофибриллами, придающими упругость. Конечная часть содержит лишь единичные сократительные филаменты.

Рис. 3-1. Строение мужской половой клетки.

I. Головка.

II. Хвост.

1. Рецептор гликозилтрансфераза.

2. Акросомальная гранула.

3. ”Чехлик”.

4. Проксимальная центриоль.

5. Митохондрия.

6. Слой упругих фибрилл.

8. Дистальная центриоль.

9. Циркулярные фибриллы.

(По Ю. И. Афанасьеву,Н. А. Юриной).

Женская половая клетка – яйцеклетка, развивается в женских половых железах – яичниках. Выполняя равноценную со сперматозоидом биологическую задачу в формирова­нии наследственности дочернего организма, яйцеклетка во многом отличается от него по другим параметрам.

Яйцеклетка должна обеспечить зародыш будущего организма основной исходной массой цитоплазмы и, в случае необходимости, достаточным количеством питательного материала. Поэтому она имеет сравнительно крупные размеры и не может быть активно подвижной. У женщин в течение полового цикла (24-28 дней) созревает, как правило, только одна яйцеклетка. Количество питательного материала (желтка) определяется условиями существования. В зависимости от этого все яйцеклетки классифицируют на безжелтковые (алецитальные), маложелтковые (олиголецитальные) и многожелтковые (полилецитальные). Маложелтковые клетки подразделяются на первичные (у примитивных хордовых) и вторичные (у млекопитающих и человека). Желточные включения в их цитоплазме распределены равномерно, поэтому такие яйцеклетки называются также изолецитальными. В полилецитальных яйцеклетках желточные включения смещены к вегетативному полюсу либо незначительно – умеренно телолецитальные яйцеклетки (у амфибий), либо полностью – резко телолецитальные яйцеклетки (у птиц). Для яйцеклетки характерно наличие защитных оболочек. Их количество зависит от условий существования. Различают первичные (оолемма), вторичные (блестящая и фолликулярная) и третичные (слизистая, подскорлуповая, скорлуповая) оболочки.

Яйцеклетка человека имеет диаметр около 130 мкм. Ядро содержит гаплоидный набор с Х – половой хромосо­мой. В цитоплазме в связи с синтезом желтка хорошо раз­виты эндоплазматическая сеть, рибосомы, умеренное количество митохондрий. Комплекс Гольджи на ранних этапах развития располагается около ядра, а затем смещается на периферию. Под цитолеммой находится слой кортикальных гранул, содержащих гликозами­ногликаны и различные фер­менты. Они при оплодотворении обеспечи­вают образование оболочки оплодотворения, препятствуя полиспер­мии. Лизосомы участвуют в расщеплении желтка, использующегося для питания. Клеточный центр утрачивается яйцеклеткой в процессе развития. Из включений особое значение имеют желточные, содержа­щие белки, фосфолипиды и углеводы.

В связи с внутриутробным развитием и питанием за счет организма матери у человека количество желточных включений невелико и равномерно распределено в цитоплазме яйцеклетки, поэтому такой тип относится к вторично олиголецитальным изолецитальным яйцеклеткам. Цитолемма (оолемма) вместе с кортикальными гранулами образует первичную (вителлиновую, или желточную) оболочку яйцеклетки. Вторичные оболочки образуются в процессе развития яйцеклетки в яичнике и окружают ее в виде лучистого венца (corona radiata) (рис 3-2). Непосредственно к оолемме прилежит блестящая, или прозрачная зона, состоящая из гликопротеинов и гликозаминогликанов. Снаружи от нее в несколько слоев располагаются фолликулярные клетки. Отростки их направляются через блестящую зону под оолемму, доставляя в яйцеклетку питательные вещества. Оолемма имеет микроворсинки, проникающие между отро­стками фолликулярных клеток. Эти оболочки выполняют не только трофическую, но и защитную роль.

Рис. 3-2. Строение женской половой клетки.

1. Ядро.

2. Цитолемма.

3. Фолликулярный эпителий.

4. Лучистый венец.

5. Кортикальные гранулы.

6. Желточные включения.

7. Блестящая зона.

(По Ю. И. Афанасьеву, Н. А. Юриной).