Как устроены сперматозоиды: их особенности, строение, размеры и функции

Содержание:

1. Строение сперматозоида
2. Выработка и созревание
3. Функции сперматозоида
4. Движение и подвижность
5. Продолжительность жизни
6. Нормы и патологические изменения
7. Путь сперматозоида: от яичка до яйцеклетки
8. Как улучшить состав спермы

Сперматозоид — уникальная клетка, которая вырабатывается только мужским организмом. Ее единственная функция — донести набор хромосом до женской яйцеклетки и зародить новую жизнь.

В каждой порции эякулята содержатся сотни миллионов сперматозоидов, но в гонке побеждает только один — самый сильный и удачливый. Именно так на первоначальном этапе осуществляется естественный отбор.

Строение сперматозоида

Внешнее строение сперматозоида отражает длительные эволюционные процессы, он представляет собой одноядерную клетку, снабженную жгутиком. Сперматозоиды под микроскопом похожи на головастиков, плывущих головой вперед. Каждый элемент имеет строго определенные размеры и форму.

Эта клетка уникальна, ей присущи следующие характерные особенности:

• крупное ядро с половинным (гаплоидным) набором хромосом;
• минимум цитоплазмы;
• замедленный обмен веществ;
• усиленный отрицательный заряд, препятствующий агглютинации.

К тому же это единственная подвижная клетка в организме. И даже в агрессивной среде сперматозоиды сохраняют живучесть в течение нескольких часов.

Размер сперматозоида составляет всего 55 мкм в длину. Он состоит из головки, шейки и жгутика. В головке содержится та самая информация, которую необходимо донести до яйцеклетки — набор из 23 хромосом (22 аутосомы + 1 половая хромосома). В шейке находится генератор энергии, необходимой для обеспечения движения. Хвост отвечает за скорость и направление, в котором движется мужская половая клетка.

Головка клетки состоит из ядра и акросомы. В ядре сосредоточен генетический материал, который при слиянии с хромосомным набором яйцеклетки определяет пол, внешность, врожденные патологии и все то, с чем люди рождаются на свет. В верхней части головки находится мембранный пузырек, содержащий ферменты, которые пригодятся для растворения лучистого венца и блестящей оболочки яйцеклетки.

В шейке расположены митохондрии, которые перерабатывают фруктозу семенной плазмы в энергию. А энергии необходимо много, ведь крошечная клетка движется со скоростью 50 микрон в секунду в агрессивной среде. Хвост состоит из девяти пар трубочек, покрытых мембраной, чтобы не затруднять движение.

Выработка и созревание

Многим, но особенно тем, кто планирует зачатие, наверняка интересно узнать, как вырабатывается сперма у мужчин.

Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенезом. Он начинается в нежном подростковом возрасте и не прекращается до глубокой старости. Каждую секунду в мужском организме образуется до 1500 новых половых клеток.

Под воздействием тестостерона круглые клетки начинают делиться и последовательно трансформироваться в сперматогонии, сперматиды и сперматозоиды. Созревание последних происходит в извитых канальцах яичек. По мере развития хвоста и головки, сперматид проходит через гемато-тестикулярный барьер, состоящий из клеток Сертоли и перемещается в сторону придатков, где накапливается созревшая сперма. В придатках живые сперматозоиды могут находиться до 5 недель. В свою очередь, в предстательной железе и семенных пузырьках продуцируется семенная плазма.

Сперма попадает в семявыносящие протоки непосредственно перед эякуляцией. В результате возбуждения мышцы сокращаются и направляют сперму в уретру, откуда, собственно, и происходит семяизвержение.

Функции сперматозоида

Единственная функция спермия — оплодотворение яйцеклетки. Для этого он должен двигаться быстро и правильно, иметь достаточный запас энергии, чтобы ее хватило на весь путь, в составе небольшой группы добраться до яйцеклетки, растворить ее оболочку и первым прорваться через блестящую оболочку.

Движение и подвижность

Прогрессивное движение сперматозоидов обеспечивается хвостом, состоящим из протонных каналов. При попадании клетки в агрессивную среду влагалища, каналы открываются, и происходит выброс протонов. Это делается для снижения кислотности среды. Выброс протонов придает клетке реактивное ускорение и хвост начинает шевелиться. Сперматозоид устроен таким образом, что двигается в сторону снижения кислотности, то есть к матке. За этот процесс отвечают анализаторы кислотности.

Подвижность сперматозоидов оценивается по результатам спермограммы. Клетки делятся на группы — от прогрессивно-подвижных до полностью неподвижных.

Продолжительность жизни

Длительность существования сперматозоида зависит от среды пребывания. В организме мужчины они сохраняются до 5 недель. В агрессивной среде влагалища погибают в течение нескольких часов. В матке могут сохраняться от 3–7 суток. Внешняя среда для них невыносима, там они погибают в течение получаса, но после заморозки жидким азотом могут сохраняться  течение десятилетий. Это свойство используется при криоконсервации спермы.

Продолжительность жизни также зависит от хромосомного набора. Клетки, содержащие Y-хромосомы, более активны, а X-хромосомы — более живучи.

Нормы и патологические изменения

Чтобы достичь цели, сперматозоид должен обладать идеальным строением. Отклонения в строении не позволяют ему двигаться достаточно быстро и в нужную сторону. Но даже если это удалось, он может не справиться с растворением лучистого венца яйцеклетки.

Форма сперматозоида может иметь следующие отклонения:

• искривленная форма шейки, излишняя или недостаточная толщина;
• излишняя извитость хвоста, удвоение, отсутствие, избыточная или недостаточная длина;
• удвоение головки, наличие большой цитоплазматической капли, отсутствие акросомы.

Путь сперматозоида: от яичка до яйцеклетки

Свою миссию спермии начинают в семенных пузырьках, где они смешиваются с секретом предстательной железы. Полученная сперма через семявыносящие протоки покидает мужской организм и устремляется в половые пути женщины.

Сперма попадает в недружественную кислую среду влагалища, которой женский организм старается защититься от чужеродных элементов. Здесь происходят первые потери в численности сперматозоидов. Оставшиеся направляются в шейку матки, где их ждет очередной барьер в виде шеечной слизи. Это вязкое сито отсеивает еще часть армии сперматозоидов, оставляя буквально несколько миллионов, которым предстоит пройти остаток пути.

Передохнув в полости матки и пройдя капацитацию, процесс разблокировки рецепторов акросомной реакции, сперматозоиды устремляются в фаллопиевы трубы, где ожидают встречи с женской яйцеклеткой.

Строение сперматозоида выверена миллионами лет эволюции для того, чтобы он прожил недолгую, но яркую жизнь и возродился в потомках, если, конечно, повезет.

Как улучшить состав спермы

При подозрении на бесплодие многие пары интересуются, как быстро улучшить качество спермы. Начать стоит с регулярных, но не избыточных физических нагрузок, нормализации половой активности, а также сбалансированной диеты.

Пагубное влияние на развитие сперматозоида оказывают алкоголь, курение, употребление сильнодействующих и наркотических веществ.