а) Сперматогенез. Во время развития эмбриона первичные зародышевые клетки мигрируют в семенники и становятся незрелыми зародышевыми клетками, называемыми сперматогониями, которые располагаются в два или три слоя на внутренней поверхности семявыносящих канальцев (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок А ниже).
А. Поперечный срез семенного канальца.
Б. Стадии развития сперматозоида из сперматогонии
Сперматогония путем митотических делений, берущих начало в пубертатном периоде, начинает продолжительный процесс пролиферации и дифференциации и, проходя определенные стадии развития, образует сперматозоиды (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок Б выше).
б) Этапы сперматогенеза. Сперматогенез осуществляется в семявыносящих канальцах во время зрелой половой жизни в результате стимуляции гонадотропными гормонами передней доли гипофиза. Этот процесс начинается приблизительно в возрасте 13 лет и продолжается на протяжении большей части остальной жизни, заметно снижаясь в старости. На первой стадии сперматогенеза сперматогония перемещается среди клеток Сертоли по направлению к просвету семявыносящего канальца. Клетки Сертоли представляют собой очень крупные клетки с перетекающими выростами цитоплазмы и окружают развивающуюся спер-матогонию на всем ее пути по направлению к центральному просвету канальца.
в) Мейоз. Сперматогонии, прошедшие через слой клеток Сертоли как через барьер, путем последовательных преобразований увеличиваются, формируя крупный сперматоцит первого порядка (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже).
Деление клеток во время сперматогенеза.
Во время эмбрионального развития первичные зародышевые клетки мигрируют в семенник, где они становятся сперматогониями.
Во время пубертатного периода (обычно в возрасте 12-14 лет) сперматогонии быстро пролиферируют посредством митоза.
В некоторых из них начинается мейоз, приводящий к образованию первичных сперматоцитов, которые, пройдя стадию первого мейотического деления, становятся вторичными сперматоцитами.
После второго мейотического деления вторичные сперматоциты образуют сперматиды, которые, дифференцируясь, образуют сперматозоиды
Каждый из них, в свою очередь, посредством мейотических делений образует сперматоцит второго порядка. На протяжении нескольких дней эти клетки также делятся, образуя сперматиды, которые, пройдя через стадии превращений, становятся сперматозоидами (спермиями).
Во время преобразований от стадии сперматоцита до стадии сперматиды 46 хромосом (23 пары хромосом) сперматоцита делятся так, что 23 хромосомы идут в одну сперматиду, а другие 23 — в другую. Точно так же делятся гены хромосом. Таким образом, половина генетических характеристик будущего плода обеспечивается отцом, половина — матерью.
В целом период сперматогенеза от сперматогонии до сперматозоида занимает около 74 дней.
в) Половые хромосомы. В каждой сперматогонии одна из 23 пар хромосом несет генетическую информацию, которая предопределяет пол будущего плода. Эта пара состоит из одной Х-хромосомы, которую называют женской хромосомой, и одной Y-хромосомы — мужской хромосомы. Во время мейотического деления мужская Y-хромосома идет в одну сперматиду, которая затем становится мужским спермием, а женская Х-хромосома идет в другую сперматиду, которая становится женским спермием. Пол будущего плода определяется тем, какой из этих двух типов спермиев оплодотворит яйцеклетку. Это обсуждается далее в отдельной статье на сайте (просим вас пользоваться формой поиска выше).
г) Образование сперматозоидов. Первоначально образовавшиеся сперматиды все еще обладают обычными признаками эпителиоидных клеток, но скоро они начинают дифференцироваться и вытягиваться, становясь сперматозоидами. Как показано на рисунке ниже, каждый сперматозоид состоит из головки и хвоста.
Строение сперматозоида человека
Головка включает плотное ядро клетки с тонким слоем цитоплазмы и мембрану клетки, окружающую ее снаружи. Снаружи 2/3 передней части головки составляет акросома (в виде толстой шапочки), которая формируется главным образом из аппарата Гольджи. Акросома содержит набор ферментов, подобных найденным в лизосомах типичных клеток, включая гиалуронидазу (которая переваривает протеогликаны волокон тканей) и мощный протеолитический фермент (который может переваривать белки). Эти ферменты играют важную роль, позволяя спермию проникать в яйцеклетку и оплодотворять ее.
Хвост сперматозоида, названный жгутиком, имеет три главных компонента:
(1) центральный скелет, состоящий из 11 микротрубочек, вместе называемых аксонемой (структурой, подобной ресничкам на поверхности некоторых типов клеток, рассмотренных в отдельной статье на сайте - просим вас пользоваться формой поиска выше);
(3) скопление митохондрий вокруг аксонемы на проксимальной части хвоста (называемое телом хвоста).
Возвратно-поступательные движения жгутика (хвоста) обеспечивают передвижение спермия. Подвижность сперматозоида является результатом ритмических продольно скользящих движений передних и задних трубочек, образующих аксонему. Энергия для этого процесса доставляется в форме аденозинтрифосфата, синтезируемого в теле и хвосте.
Нормальный спермий движется в жидкой среде со скоростью от 1 до 4 мм/мин. Это позволяет ему продвигаться по женским половым путям навстречу яйцеклетке.
