Строение половых клеток

Большинство животных и растений размножаются половым путем при участии 2-х типов половых клеток: мужских – сперматозоидов (Sperma – семя, zoo – животное, eidos – вид) и женских – яйцеклеток. Развиваются они в половых железах.

Строение половых клеток обусловлено строением сперматозоида и яйцеклетки.Сперматозоид – своеобразно измененная половая клетка, маленькая и подвижная. В ней содержится ядро и цитоплазма со всеми органоидами характерными и для других клеток. Движение обусловлено специально дифференцированной цитоплазмой.

У каждого вида определенная форма сперматозоида, но преобладает бичевидная. Некоторые ракообразные и круглые черви имеют сперматозоиды пузыревидной или иной формы.

В строении сперматозоидов различают головку, шейку и хвост. Головка сперматозоида расширена и содержит ядро с тонким слоем цитоплазмы. Впереди ядра располагается небольшая плотная гранула заключенная в вакуолю – которую называют акросомой (akros – верхний, soma – тело). Акросома прикрыта тонкой мембраной – головной шапочкой.
В акросоме содержится фермент гиалуронидаза, которая принимает участие в растворении плотных оболочек яйцеклетки при оплодотворении.

Шейка более суженная часть сперматозоида в которой располагаются 2 центриоли: ближайшая к ядру центриоль называется проксимальной, а нижняя или дистальная играет роль базального тельца, от которого начинаются микротрубочки жгутика. За шейкой следует хвостик, который состоит из 3-х частей: средней, главной и концевой.

Средняя часть содержит пучок фибрилл составляющих осевую нить. В средней части осевой пучок окружен цитоплазмой с большим количеством митохондрий. Митохондрии располагаются друг за другом по спирали, за что и получили название митохондриальной спирали. В цитоплазме средней части сосредоточено большое количество гликогена и АТФ, что составляет основные энергетические ресурсы сперматозоида. Главная часть содержит пучок фибрилл окруженный цитоплазмой и цитоплазматической мембраной. В концевой части нет цитоплазмы, она состоит из пучка фибрилл прикрытых цитоплазматической мембраной. Осевой пучок фибрилл хвостика является сократительным элементом и за счет его происходит движение сперматозоида в жидкой среде.

Сперматозоиды животных

Длина сперматозоидов животных различна, но в основном это мелкие клетки. Их длина от размеров животного не зависит. Сперматозоид морской свинки имеет длину 100 мкм, быка – 65 мкм, крокодила – 20 мкм, человека – 53 мкм.

В половые протоки добавочными железами выделяется жидкость. Вместе жидкость и сперматозоиды образуют сперму. В состав спермы могут входить лейкоциты и эпителиальные клетки. Количество выбрасываемых сперматозоидов животными очень велико, что выработалось в процессе эволюции как приспособление к более успешному оплодотворению яйцеклетки. Например, у человека, в 1 см3 спермы – содержится 60 млн. сперматозоидов. Активность их обуславливается энергией, которая продуцируется в митохондриях средней части хвостика. Наибольшая подвижность сперматозоидов наблюдается в нейтральной среде при температуре 35оС.

Продолжительность жизни сперматозоидов незначительна и различна у разных животных, например, у рыб сперматозоиды живут несколько минут, в половых путях свиньи они сохраняют активность в течение 22–30 часов, у овцы – 36 часов. Во влагалище женщины сперматозоиды активны в течение 2,5 часа, но в матке сохраняют жизнеспособность до 48 часов. Однако у многих насекомых, например, у пчел, самки имеют семяприемники, в которых сперматозоиды могут сохраняться в течение нескольких лет.

Вне организма, регулируя условия, сперматозоиды можно сохранять сколько угодно долго. Это имеет особенно большое значение в животноводческой практике, в мероприятиях по искусственному осеменению, когда сперму можно сохранять в течение длительных сроков. Сперматозоиды обладают реакцией реотаксиса, т.е. передвижения против тока жидкости. У животных с внешним оплодотворением поступательное движение осуществляется по спирали, а при внутреннем – прямолинейно.

Типы яйцеклеток

Яйцо или яйцеклетка – это специально дифференцированная клетка, приспособленная к оплодотворению и дальнейшему развитию. В отличие от сперматозоидов яйцеклетки не способны к активному движению и имеют однообразную форму: у большинства животных они округлые, могут быть овальные или вытянутые. Ядро, как правило, повторяет форму яйцеклетки. Для нее характерно большое количество цитоплазмы, в которой, помимо обычных органоидов, содержится большое количество желтка – запасного питательного материала для развития зародыша. Яйцеклетки с большим количеством желтка, как правило, больших размеров (рыбы, рептилии, птицы), яйцеклетки с малым количеством желтка (ланцетник) или не содержащие вообще (млекопитающие) не больших размеров, но всегда крупнее сперматозоидов. Строение яиц определяется содержанием и местоположением желтка. По этим признакам можно выделить следующие типы яйцеклеток. Алецитальные яйцеклетки вообще не содержат желтка. Такие яйцеклетки характерны для плацентарных млекопитающих. Гомолецитальные яйцеклетки содержат небольшое количество желтка, более или менее равномерно распределенного по всей цитоплазме (ланцетник). Следующий тип – телолецитальные. Они характеризуются содержанием среднего или большого количества желтка, расположенного полярно. Этот тип подразделяется на два подтипа: «средне» телолецитальный и «крайне» телолецитальный. «Средне» телолецитальные яйцеклетки содержат среднее количество желтка, распложенного в вегетативной части (земноводные). «Крайне» телолецитальный тип содержит большое количество желтка также сконцентрированного в вегетативной части (костистые рыбы, рептилии, птицы). Центролецитальный тип яйцеклетки также характеризуется наличием большого количества желтка, который расположен в центре яйцеклетки (насекомые).

Наличие большого количества желтка обуславливает полярность яиц (исключение – центролецитальные клетки). Полярность яиц хорошо выражена у земноводных, рептилий, птиц. Верхняя часть яйца, бедная желтком, называется анимальным полюсом, а нижняя, содержащая большое количество желтка, – вегетативным. Мысленная линия соединяющая анимальный и вегетативный полюсы и проходящая через центр яйцеклетки, называется осью яйца.

Характерной особенностью для строения яйцеклеток является наличие у них оболочек. Оболочки сохраняют форму и строение яйца, предохраняют его содержимое от высыхания, защищают от механических и химических воздействий внешней среды.

Оболочки яйцеклетки

Оболочки яйцеклеток подразделяют на три группы: первичные, вторичные и третичные.

Первичная оболочка яйцеклетки образуется самим яйцом и представляет собой ее поверхностный уплотненный слой, ее называют желточной оболочкой и образуется она до оплодотворения в процессе оогенеза.

Вторичные оболочки вырабатываются клетками, питающими яйцо. Примером могут служить фолликулярные клетки. Часто эти оболочки могут быть плотными и тогда у них имеются микропили – отверстия для проникновения сперматозоида.

Третичные оболочки служат для защиты яйца, они образуются во время прохождения яйцеклетки по яйцеводу. Примером третичных оболочек могут служить белковая, подскорлуповые и скорлуповая у птиц.

Яйцеклетки очень чувствительны к колебаниям температуры, ультрафиолетовым лучам, лучам Рентгена и радия.



При сравнительно небольшом повышении температуры, которое животные переносят безболезненно, яйцеклетки погибают. Повышение дозировки лучей Рентгена, радия, ультрафиолетовых лучей смертельно для яйцеклеток. Установлено, что если развитие и оплодотворение половых клеток ещё молодое, то оно более чувствительно к облучению.