Локализация и гистология процесса
Сперматогенез протекает в мужских половых железах — семенниках (яичках). Внутри них располагаются структурно-функциональные единицы — свернутые семенные канальцы. Именно здесь, в толще сперматогенного эпителия, происходит зарождение и созревание гамет.
На поперечном срезе семенного канальца можно увидеть, что клеточный состав стенки неоднороден. В ней присутствуют как половые клетки на разных стадиях развития, так и соматические. Важнейшую роль играют клетки Сертоли (сустентоциты) — это крупные поддерживающие структуры, которые создают необходимое микроокружение для развивающихся гамет.
Процесс дифференцировки строго ориентирован в пространстве: незрелые формы располагаются на периферии (у базальной мембраны), а по мере созревания клетки сдвигаются к центру, в просвет канальца. Оттуда готовые сперматозоиды поступают в эпидидимис (придаток яичка), а затем выводятся через семяпровод.
Фазы сперматогенеза
Весь цикл образования сперматозоидов делится на четыре последовательные стадии. На каждом этапе меняется генетический набор клеток, где n — это плоидность (набор хромосом), а c — количество молекул ДНК (хроматид).
- Фаза размножения. Исходные клетки сперматогенной ткани (2n4c) активно делятся путем митоза. В результате образуется пул диплоидных клеток — сперматогоний с набором 2n2c. Они локализуются на базальной мембране.
- Фаза роста. Этот этап соответствует интерфазе перед первым делением мейоза. Происходит репликация ДНК, клетки значительно увеличиваются в размерах. Из каждой сперматогонии формируется сперматоцит I порядка, генетический набор которого удваивается до 2n4c.
- Фаза созревания. Включает в себя два последовательных деления мейоза:
- Первое (редукционное) деление: сперматоцит I порядка делится, образуя две клетки — сперматоциты II порядка. Набор хромосом становится гаплоидным, но количество ДНК еще удвоено (n2c).
- Второе (эквационное) деление: сперматоциты II порядка делятся, в результате чего возникают четыре одинаковые по размеру округлые клетки — сперматиды. Их генетический набор составляет nc.
- Фаза формирования. Деления больше не происходит. Сперматиды проходят сложную клеточную дифференцировку, отращивают жгутик и превращаются в полноценные зрелые сперматозоиды (nc).
Строение зрелого сперматозоида
Сперматозоид — это высокодифференцированная клетка, цитоплазма которой представлена лишь тонкой оболочкой. Ее анатомия идеально приспособлена для достижения и оплодотворения яйцеклетки.
- Головка. Главная часть клетки. Содержит ядро с гаплоидным набором хромосом и акросому. Акросома представляет собой видоизмененный комплекс Гольджи, заполненный ферментами; они необходимы для растворения оболочки яйцеклетки при контакте.
- Шейка. Содержит центриоли. Эти структуры соединяют осевую нить жгутика с ядром, расположенным в головке.
- Средняя (промежуточная) часть. Здесь спирально располагаются митохондрии. Их главная задача — синтез молекул АТФ, обеспечивающих клетку энергией для активного движения.
- Хвостовая часть. Представлена длинным жгутиком (у некоторых видов животных их может быть несколько). Жгутик образован микротрубочками, а его биение осуществляется за счет энергии макроэргических связей АТФ.
Запомнить последовательность клеток поможет фраза «Гони Цитату, Цитату Спиши Сразу»: сперматоГОНИи → сперматоЦИТ I порядка → сперматоЦИТ II порядка → СПерматиды → Сперматозоиды.
Вопросы с занятий и экзамена
Где именно образуются сперматозоиды?
Процесс протекает в стенках свернутых семенных канальцев, которые находятся внутри парных половых желез — семенников (яичек).
Чем сперматоцит I порядка отличается от сперматоцита II порядка?
Сперматоцит I порядка — это диплоидная клетка (2n4c), вступающая в первое деление мейоза. Сперматоцит II порядка — гаплоидная клетка (n2c), образовавшаяся после первого деления и вступающая во второе.
Какую функцию выполняет акросома?
Акросома, являясь видоизмененным комплексом Гольджи, содержит набор ферментов. Они необходимы для растворения защитных оболочек яйцеклетки и успешного проникновения в нее.
Какие клетки создают микроокружение для развивающихся гамет?
Эту функцию выполняют специализированные соматические клетки — сустентоциты, или клетки Сертоли, расположенные в стенке семенного канальца.
Что ещё разобрать по теме
- Гормональная регуляция сперматогенеза (роль тестостерона)
- Морфологические функции клеток Сертоли
- Различия редукционного и эквационного делений мейоза
- Овогенез: сравнение мужского и женского гаметогенеза
- Роль интерстициальных клеток Лейдига
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Сперматогенез» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Гаметогенез»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.