Особенности строения и движения сперматозоида. Сперматозоид: строение

За репродуктивную функцию человека отвечают половые клетки, которые при одинаковой основной задаче имеют кардинальные внешние отличия и разные механизмы развития. Единственное сходство между ними – это низкий уровень обменных процессов, которые активируются при их слиянии. В остальном яйцеклетка от сперматозоида отличается сроками зрелости, структурой и другими параметрами.

В чем разница?

Половые клетки женщины и мужчины содержат в себе огромное количество генетической информации, от которой будет зависеть характер формирования живого организма. Являясь совершенно разными, они прекрасно дополняют друг друга, обеспечивая продолжение рода. Если провести детальное сравнение яйцеклетки и сперматозоида, то можно выделить ряд основных параметров, по которым они будут отличаться друг от друга:

1. Общее число.
2. Сроки, за которые они становятся полностью зрелыми.
3. Строение.
4. Размеры.

К тому же, отличие женских и мужских половых клеток наблюдается и в механизме их образования. Мужские гаметы образуются в результате деления диплоида, из которого образуются 4 спермии с разным геномом и одинарным набором хромосом, необходимых для закладки организма. Яйцеклетка также формируется в количестве 4 штук, но, в отличие от спермы, активной является только одна. Остальные не накапливают питательных веществ и не осуществляют репродуктивной функции.

Женская гамета

Главное отличие яйцеклетки человека от сперматозоида – это набор хромосом. В ее ядре содержится 22 аутосомы, в которые вошли только Х-хромосомы, имеющие более богатый комплект ДНК, чем Y-хромосомы.

Отличием является и то, что общий объем первичных клеток постоянен.

Их формирование происходит еще в период внутриутробного развития. Сразу после рождения их насчитывают около 1 млн, в период созревания это число сокращается до 300 тыс. С начала зрелости они сохраняют свои репродуктивные функции от 12 часов до 4 суток, после чего погибают.

Кроме этого, они отличается от спермиев еще рядом параметров:

Мужские и женские половые клетки имеют множество отличий.

1. Митохондрии. Если сравнивать женскую и мужскую гамету, то в первой митохондрий намного меньше, чем во второй. Это объясняется статичностью яйцеклетки, которой не нужна лишняя энергия.
2. Цитоплазмой. У женского пола она присутствует, а у другой половины человечества не наблюдается вовсе. Это объясняется тем, что только яйцеклетке необходимо накапливать очень много питательных веществ, чтобы обеспечить нормальный рост будущего организма после ее оплодотворения.
3. Оболочкой. В отличие от спермиев, оболочка женской гаметы способна вырабатывать вещество, привлекающие спермии. Кроме того, она выполняет роль мембраны, пропускающей самого быстрого и сильного представителя внутрь и оперативно блокирующей доступ другим спермиям.

Кроме этих особенностей, яйцеклетка человека и любого млекопитающего отличается от сперматозоида тем, что она формируется только 1 раз в месяц. Также следует отметить разницу в принципе их передвижения. Женская гамета не может двигаться самостоятельно. Ее перемещение возможно благодаря активности ворсинок, покрывающих поверхность маточных труб.

Мужская гамета

Главная особенность и отличие спермиев – это их повышенная подвижность и строение. Они имеют головку, жгутик, шейку и перешеек. Именно в перешейке локализуется митохондрион – тот элемент, который отвечает за выработку энергии для активного передвижения клеток, усиливающегося за счет жгутика.

Сперматозоиды вырабатываются в организме мужчины регулярно.

Различие наблюдается и в развитии общего количества сперматозоидов и яйцеклеток человека. В отличие от женщин, у мужского пола они вырабатываются регулярно и в больших объемах. Примерно за 6 дней продуцируется около 100 млн. Их полное созревание происходит за 1 месяц, после чего они сохраняют свои репродуктивные функции еще около 3 дней, а затем погибают. После попадания в женский организм каждый из них сохраняет жизнеспособность до 24 часов.

Кроме сложной анатомической формы и отличающегося роста, спермии отличает вариативность набора хромосом.

Если организм женщины способен продуцировать только X-хромосомы, то у мужчин может быть как первый вариант, так и Y-хромосомы.

Как правило, они вырабатываются в одинаковом соотношении.

Еще одной особенностью является то, что сперматозоид в отличие от яйцеклетки женщины не имеет цитоплазмы.

Основные параметры гамет мужчины и женщины

Чтобы сделать сравнительный анализ более полным, необходимо все отличительные параметры и основные признаки половых клеток собрать в одно целое. Оптимальным вариантом для этого является таблица. Она поможет наглядно и всецело оценить разницу между репродуктивными клетками обоих полов.

Сравнение сперматозоидов и яйцеклеток дает возможность понять, насколько они отличаются друг от друга. Но только благодаря этой разнице возможно зарождение новой жизни.

Гамета - это в биологии половая клетка организма, несущая одинарный набор хромосом. Гаметы играют ключевую роль в оплодотворении и внутриутробном развитии. Рассмотрим человеческий организм, в каждой соматической (не половой) клетке которого находится 46 хромосом, то есть диплоидный набор. Только в гаметах, количество хромосом составляет 23. Когда эти клетки сливаются, образуется зигота с полным набором хромосом.

Этот процесс будет более детально рассмотрен далее. Вначале разберем подробно, что же такое гамета в биологии. Это половая клетка, необходимая для репродукции. Но какова ее структура и анатомия? Изучим этот вопрос подробнее.

Гаметогенез

Гаметогенез - процесс созревания гамет в организме. Под ним подразумевают сперматогенез (у особей мужского пола), и оогенез (у особей женского пола). Гаметогенез присутствует в жизненном цикле многоклеточных животных и растений: водорослей, грибов, членистоногих, птиц, амфибий, моллюсков, млекопитающих.

Анатомия гамет

Женская гамета в биологии - это яйцеклетка. Она образуется в результате оогенеза. Яйцеклетки содержат запас питательных веществ, необходимых для развития зиготы после оплодотворения. Они неподвижны и заметно (примерно в 100000 раз) превосходят в размерах мужские половые клетки.

Мужская гамета в биологии - это сперматозоид. Эти клетки гораздо меньше женских гамет. У них есть жгутики, которые и делают сперматозоиды подвижными и способствуют продвижению к женским половым клеткам. У членистоногих сперматозоиды не имеют жгутиков, но это, скорее, исключение из правил.

На картинке ниже представлены изображения мужской и женской половых гамет - яйцеклетки и сперматозоида.

Биологическая роль

Что такое гамета в биологии? Определение и функции уже описаны, разберемся с их биологической ролью. Гаметы играют ключевую роль в размножении. Сливаясь, мужская и женская гамета образуют зиготу - клетку с полным диплоидным набором хромосом. В человеческой яйцеклетке есть только одна разновидность хромосом - Х. Поскольку у мужчин есть и Х- и У-хромосомы, то часть сперматозоидов несут Х, а часть - У-хромосомы. В зависимости от того, какая разновидность сперматозоида оплодотворит яйцеклетку, зависит пол будущего ребенка. Хромосомы ХХ кодируют женский пол, ХУ - мужской.

Сразу после оплодотворения зигота начинает развиваться и делиться. яйцеклетки находится запас питательных веществ в виде желтка. Зигота может какое-то время пребывать в неактивном состоянии, не делиться и не развиваться до наступления благоприятных условий. Этот тип развития характерен для некоторых растений.

По количеству питательных веществ яйцеклетки делятся на алецитальные (без желтка), олиголецитальные (с небольшим количеством питательных веществ), мезолецитальные (со средним количеством питательных веществ), полилецитальные (с большим количеством желтка). Можно сделать вывод, что гамета в биологии - это половая клетка, без которой невозможно размножение среди особей данного вида.

Гамета (gamete): зародышевая клетка (спермий или яйцеклетка), содержащая гаплоидный набор хромосом , то есть имеющая по одному экземпляру каждой из хромосом.

При половом способе размножения потомство, как правило, имеет двух родителей. Каждый из родителей производит половые клетки. Половые клетки, или гаметы, обладают половинным или гаплоидным набором хромосом и возникают в результате мейоза . Таким образом, гамета (от греч. gamete - жена, gametes - муж) - зрелая репродуктивная клетка, содержащая гаплоидный набор хромосом и способная при слиянии с аналогичной клеткой противоположного пола образовать зиготу , при этом число хромосом становится диплоидным. В диплоидном наборе каждая хромосома имеет себе парную (гомологичную) хромосому. Одна из гомологичных хромосом происходит от отца, другая - от матери.. Женская гамета называется яйцеклеткой , мужская - сперматозоидом . Процесс образования гамет носит общее название - гаметогенез .

У эмбрионов всех позвоночных на ранней стадии развития определенные клетки обособляются как предшественники будущих гамет. Такие первичные половые клетки мигрируют в развивающиеся гонады ( яичники у самок, семенник и у самцов), где после периода митотического размножения претерпевают мейоз и дифференцируются в зрелые гаметы. В половых клетках перед мейозом активируются дополнительные гены, которые регулируют спаривание гомологичных хромосом, рекомбинацию и разделение рекомбинированных гомологичных хромосом в анафазе первого деления.

Яйцеклетки развиваются из первичных половых клеток , которые на ранней стадии развития организма мигрируют в яичник и превращаются там в оогонии . После периода митотического размножения оогонии становятся ооцитами первого порядка , которые, вступив в первое деление мейоза , задерживаются в профазе I на время, измеряемое сутками или годами в зависимости от вида организма. В период этой задержки ооцит растет и накапливает рибосомы , мРНК и белки, зачастую используя при этом другие клетки, включая окружающие вспомогательные клетки. Дальнейшее развитие (созревание яйцеклетки) зависит от полипептидных гормонов ( гонадотропинов), которые, воздействуя на окружающие каждый ооцит вспомогательные клетки, побуждают их индуцировать созревание небольшой части ооцитов. Эти ооциты завершают первое деление мейоза, образуя маленькое полярное тельце и крупный ооцит второго порядка , который позже переходит в метафазу второго деления мейоза . У многих видов ооцит задерживается на этой стадии до тех пор, пока оплодотворение не инициирует завершение мейоза и начало развития эмбриона.

Спермий обычно представляет собой маленькую и компактную клетку, которая в высокой степени специализирована для функции внесения своей ДНК в яйцеклетку. В то время как у многих организмов весь пул ооцитов образуется еще на ранней стадии развития самки, у самцов после наступления половой зрелости в мейоз вступают все новые и новые половые клетки, причем каждый сперматоцит первого порядка дает начало четырем зрелым спермиям. Дифференцировка спермиев осуществляется после мейоза, когда ядра гаплоидны. Однако, поскольку при митотическом делении зрелых сперматогониев и сперматоцитов цитокинез не доводится до конца, потомки одного сперматогония развиваются в виде

Гаметы (от греческих слов gamete - жена, gametes - муж) - половые, или репродуктивные, клетки животных и растений, обеспечивающие при слиянии развитие новой особи и передачу наследственных признаков от родителей потомкам. Гаметы гаплоидны, т. е. содержат одинарный набор хромосом. При их слиянии, т. е. при оплодотворении, или половом процессе, возникает зигота с двойным (диплоидным) набором хромосом. Так происходит объединение генетического материала родительских особей и восстанавливается полный набор хромосом.

Животные, размножающиеся половым путем (см. Размножение), производят мужские гаметы - сперматозоиды и женские - яйцеклетки, или яйца.

У многих простейших мужские и женские гаметы одинаковых размеров и формы и обе подвижны (изогамия).

Чтобы произошло оплодотворение, гаметам необходимо найти друг друга. Необходимо также обеспечить зиготу достаточным запасом питательных веществ и защитными оболочками. Эти функции в процессе эволюции разделились между мужскими и женскими гаметами. Поэтому у большинства животных мужские гаметы маленькие и подвижные, а женские более крупные, содержат много питательных веществ и не способны двигаться (анизогамия, или оогамия). Наиболее крупные яйцеклетки у животных, эмбриональное развитие которых происходит в наружной среде, а не в материнском организме и продолжается длительное время - дни, недели (птицы, пресмыкающиеся, земноводные, рыбы, головоногие моллюски).

Сперматозоиды состоят из головки, шейки и хвоста, который обеспечивает им подвижность. В головке находится ядро с плотно упакованными хромосомами, в шейке - митохондрии, доставляющие энергию для обмена веществ и движения хвоста. Мужские гаметы водных организмов иногда имеют жгутики, обеспечивающие их подвижность. У некоторых организмов (круглые черви, многие членистоногие) мужские гаметы движутся амебообразно, с помощью псевдоподий.

У большинства животных, кроме высших млекопитающих, цитоплазма яйцеклеток содержит большое количество желтка.

Процесс образования гамет называется га-метогенезом, спермиев - сперматогенезом, а яйцеклеток - оогенезом. У многоклеточных животных гаметы развиваются в половых железах - гонадах (у самцов - семенники, у самок - яичники). Образование гамет у низших животных происходит путем митоза, а у большинства животных - путем мейоза. Гаметы образуются в избыточных количествах, поскольку не все сперматозоиды достигают яйцеклетки и не все оплодотворенные яйцеклетки (зиготы) могут развиваться до взрослого организма.

У растений в зависимости от строения гамет различают разные типы полового процесса (см. Пол, Оплодотворение). У гетеро- и особенно у могамных растений мужских гамет образуется значительно больше, чем женских, что повышает вероятность оплодотворения.

(половые клетки), которые объединяются во время полового размножения, чтобы сформировать новую клетку, называемую зиготой. Мужские гаметы - сперма, а женские гаметы - яйцеклетки. У семенных растений, пыльца является мужской спермой, производящей гаметофит. Женские гаметы (яйцеклетки) содержатся внутри завязи растения. У животных гаметы производятся в мужских и женских . Сперматозоиды подвижны и имеют длинный хвостообразный вырост, . Однако яйцеклетки не подвижны и относительно велики по сравнению с мужской гаметой.

Образование гамет

Гаметы образуются посредством клеточного деления, называемого . Этот процесс двухэтапного деления производит четыре , которые являются гаплоидными. содержат только один набор . Когда гаплоидные мужские и женские гаметы объединяются в процесс, называемом оплодотворением, они образуют зиготу. Зигота и содержит два набора хромосом.

Типы гамет

Одни мужские и женские гаметы имеют одинаковый размер и форму, в то время как другие отличаются по размеру и форме. У некоторых видов водорослей и мужские и женские почти идентичны, и обычно одинаково подвижны. Объединение этих типов гамет известно как . В некоторых организмах гаметы имеют разные размеры и форму, и их слияние называют или гетерогамией. Высшие растения, животные, а также некоторые виды водорослей и грибов проявляют особый тип анизогамии, называемой . При оогамии женская гамета не подвижна и намного больше, чем мужская гамета.

Гаметы и оплодотворения

Происходит, когда мужские и женские гаметы сливаются. У животных организмов объединение спермы и яйцеклетки происходит в фаллопиевых трубах женского репродуктивного тракта. Миллионы сперматозоидов высвобождаются во время полового акта, которые попадают из влагалища в фаллопиевы трубы.

Сперма специально приспособлена для оплодотворения яйцеклетки. Головная область имеет колпачковое покрытие, называемое акросом, которое содержит ферменты, помогающие клетке спермы проникать в половую железу (наружное покрытие мембраны яичных клеток). По достижении яйцеклетки сперматозоидная головка сливается с яйцеклеткой. Проникновение сквозь zona pellucida (оболочка вокруг мембраны яйцеклетки) вызывает выброс веществ, которые изменяют zona pellucida, и предотвращает оплодотворение яйцеклетки другими сперматозоидами. Этот процесс имеет решающее значение, поскольку оплодотворение несколькими клетками спермы или полиспермия вызывает зиготу с дополнительными хромосомами. Это явление смертельно для зиготы.

После оплодотворения два гаплоидных гамета становятся одной диплоидной клеткой или зиготой. У людей это означает, что зигота будет иметь 23 пары в общей сложности 46 хромосом. Зигота продолжит деление посредством и в конечном итоге созревать в полностью функционирующий организм. наследованием половых хромосом. Клетки спермы могут иметь один из двух типов половых хромосом - X или Y. Яйцеклетка имеет только один тип половых хромосом - Х. Если клетка спермы с Y-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет мужского пола (XY). Если клетка спермы с X-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет женского пола (XX).