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.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие функции выполняют клетки Сертоли (сустентоциты)?
Клетки Сертоли выполняют ряд критических задач для сперматогенеза.
- Опорная функция — формируют скелет сперматогенного эпителия.
- Трофическая функция — обеспечение питания развивающихся половых клеток адлюминального отсека.
- Фагоцитарная функция — утилизация погибающих половых клеток и переваривание резидуальных телец.
- Экзосекреторная функция — секреция жидкости в просвет канальца для транспорта сперматозоидов.
- Координирующая функция — регуляция скорости развития половых клеток и контроль волны инициации сперматогенеза.
- Продукция транспортных белков — синтез андрогенсвязывающего белка (АСБ), тестикулярного альбумина и трансферрина.
- Эндокринная функция — синтез гормона ингибина, факторов роста, эстрогенов (путём ароматизации тестостерона).
Какие гормоны передней доли гипофиза регулируют процесс сперматогенеза?
Процесс сперматогенеза регулируют два гонадотропных гормона гипофиза.
- Лютеинизирующий гормон (ЛГ) — стимулирует интерстициальные клетки Лейдига в яичках, которые в ответ вырабатывают тестостерон. Тестостерон выступает главным стимулятором сперматогенеза.
- Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) — стимулирует клетки Сертоли (сустентоциты), заставляя их вырабатывать андрогенсвязывающий белок, необходимый для создания высокой концентрации тестостерона вокруг сперматогенных клеток.
Из каких структур образован гематотестикулярный барьер?
Гематотестикулярный барьер представляет собой многослойную структуру, расположенную от сосуда к просвету канальца.
Барьер включает:
- Эндотелий капилляров яичка (фенестрированный) и его базальная мембрана.
- Интерстициальная ткань (узкие прослойки).
- Стенка лимфатических сосудов (синусоидные капилляры, образующие «чехлик»).
- Собственная оболочка семенных канальцев.
- Базальная мембрана сперматогенного эпителия.
- Плотные контакты между клетками Сертоли (zonula occludens).
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.