Сперматозоид человека – мужская половая клетка. При слиянии с яйцеклеткой женщины спермии соединяют свои наборы хромосом и начинают «строительство» нового живого организма. Но для нормального оплодотворения важно, чтобы сперматозоиды имели правильное строение, форму и размеры.
Как выглядят снаружи
Строение сперматозоида и его форма обеспечивают максимально быстрое и точное передвижение. Как известно, побеждает в гонке только один спермий – самый сильный и шустрый. Ему важно обогнать своих соперников и суметь быстро проникнуть сквозь толстую броню яйцеклетки. Мешает этому неблагоприятная для спермия кислотная среда влагалища, так что сперматозоидом быть крайне тяжело – ему надо быть очень выносливым.
Сперматозоиды называют «головастиками» – это обусловлено их выразительной формой и строением. Внешне спермий представляет собой округлый или овальный шарик с длинным тонким хвостиком.
Особенности анатомии
Сперматозоид – это клетка, но, в отличие от других соматических человеческих клеток, из которых выстраиваются ткани человек, он имеет вот такие особенности строения:
- В сперматозоиде гораздо меньше цитоплазмы, чем в обычной клетке. Здесь ее обилие не так важно.
- Ядро спермия крупнее, чем ядро обычной клетки. Но в то же время здесь находится не полный набор хромосом, а лишь половина (другая половина «спрятана» в женской яйцеклетке).
- Обмен веществ здесь происходит на замедленном уровне, потребление энергии минимально.
- В отличие от других клеток, только сперматозоид имеет хвостик. Благодаря такому строению он умеет целенаправленно передвигаться.
- Только в половой клетке испускается усиленный отрицательный электрический заряд, не дающий проходить процессу агглютинации (склеиванию).
- Из всех клеток спермии самые живучие – благодаря жидкокристаллическому состоянию цитоплазмы, они способны находиться в неблагоприятной среде от 2 до 5 часов.
В отличии от других клеток, у спермотазоида есть хвостик, с помощью которого он передвигается.
«Устройство» головки
Если посмотреть на строение сперматозоида в разрезе, то можно увидеть, что головка состоит из вот таких частей:
- Акросома.
- Ядро.
- Шейка.
На вершине головки находится что-то похожее на пузырек. Он называется акросомой, и здесь собраны особые ферменты, которые в момент «состыковки» с яйцеклеткой выплескиваются на ее поверхность и растворяют оболочку. Такое строение гарантирует проникновение в женскую половую клетку сперматозоида и последующее слияние.
Под акросомой в сперматозоиде находится ядро. Это хранилище генетического материала (23 хромосомы – половина набора, необходимого для начала строительства нового организма). Кстати, не все сперматозоиды имеют абсолютно идентичный набор хромосомного материала. Различают два вида сперматозоидов – в зависимости от типа 23-й нечетной хромосомы в наборе. От того, какой именно вид оплодотворит яйцеклетку, зависит пол ребенка:
- С 23-й Х-хромосомой (гиноспермии) отвечают за рождаение ребенка женского пола.
- С 23-й Y-хромосомой (андроспермии) отвечают за рождение ребенка мужского пола.
Средняя часть – шейка. Она соединяет хвостик и центросому головки и обеспечивает половой клетке нужную подвижность. Это своего рода сустав, которым спермий совершает волнообразные движения, с помощью которых «головастик» плывет к яйцеклетке.
Из чего состоит жгутик
Вторая половина спермия – хвост. Схема строения сперматозоида такова, что эта часть занимает ¾ от всего размера половой клетки. Хвост только кажется однородным. На самом деле он имеет многослойное строение:
- Промежуточный митохондриальный слой. Самая толстая часть в строении хвоста. Здесь сосредотачиваются элементы, которые вырабатывают энергию, обеспечивающую движение. Эти элементы впитывают и перерабатывают фруктозу, находящуюся в сперме. Скорость движения составляет до 50 мкм в секунду, или до 1,5 см в минуту.
- Главный слой. Здесь заходится два десятка микроскопических трубочек из плотных волокон, которые делают хвост плотным.
- Концевой слой. Кончик покрыт тонкой клеточной мембраной, чтобы не создавать балласта и не мешать его маневренности.
В главной части хвоста сперматозоида находится два десятка микроскопических трубочек из плотных волокон.
Маленький да удаленький
Сперматозоиды под микроскопом разглядеть сложно – нужно многократное увеличение. Все оттого, что размеры сперматозоида очень маленькие, – он меньше стандартной клетки, из которой строятся ткани внутренних органов. Его размеры следующие:
- Длина сперматозоида 55 мкм.
- Ширина примерно 3,5 мкм.
- Высота примерно 2,5 мкм.
Если рассмотреть не общий размер сперматозоида, а габариты каждой его отдельной части, то они будут следующими:
- Длина головы сперматозоида человека составляет 5 мкм.
- Средняя часть имеет размеры 4,5 мкм.
- Средний размер хвоста 45 мкм.
Почему у спермиев такие мелкие размеры? Не выгоднее было бы сделать природе эти клетки более крупными и сильными? Как показала эволюция, гораздо выгоднее брать яйцеклетки штурмом. Когда через сперму к половой клетке женщины направляются миллионы мелких сперматозоидов, то больше вероятности, что хотя бы один «головастик» достигнет цели. Малому количеству крупных спермиев пришлось бы взять на себя удар агрессивной среды влагалища женщины, что существенно уменьшило бы их скорость передвижения и, соответственно, сократило бы шансы на быстрое оплодотворение.
Важная миссия
Какие главные функции сперматозоида? Их задача, попав во влагалище со спермой, – начинать быстрое и целенаправленное движение к шейке матки, а затем в матку. Большая часть спермиев гибнет в неблагоприятной среде влагалища спустя два часа.
Главная миссией сперматозоида является проникновение в яйцеклетку.
Как правило, до яйцеклетки добирается лишь сотня «головастиков» из миллиона. Но и тут их ждет преграда: введение сперматозоида в яйцеклетку – задачка трудная, так как женская клетка окружена плотным слоем фолликулярного защитного слоя. Функция спермия – прикрепиться к этому слою, начать выделять специальный фермент (тот самой, который синтезируется в акросоме головки) и растворить «броню». Первый спермий, кому удастся это сделать, проникнет внутрь яйцеклетки (точнее, проникает только головка, хвост отвалится и растворится снаружи). После этого броня сразу же укрепится и не даст другим клеткам повторить подвиг «первопроходца».
Следующая функция яйцеклетки и сперматозоида – объединить свои хромосомные наборы и образовать единую клетку. Спермий проникает в ооцит, где хранится женская генетическая половина, и отдает ей свои запасы. В процессе слияния гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида образуется клетка, содержащая 46 хромосом. Она называется диплоидная зигота – и именно она является первым элементов плода.
