Функции мужских и женских гамет. Строение мужских половых клеток
Общее представление о половых органах мужчин и женщин подростки получают ещё в средней школе. Практика показывает, что, не сталкиваясь с проблемами в данной области, более широких познаний и не требуется. Но в некоторых случаях возникает потребность в расширенных сведениях. К примеру, изучая проблему бесплодия, важно знать, какую роль играют фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны, каковы генетические особенности половых клеток и многое другое.
Для лучшего понимания причин невозможности оплодотворения сначала надо понять особенности строения и функции органов половой системы у женщин и мужчин.
В мужских и женских телах много общего - голова с волосяным покровом, конечности, грудь, живот, таз. Но есть и особенности для каждого пола. Женщины меньше ростом (в среднем), чем мужчины, у женщины и меньший вес (в среднем). У женщины более округлые и плавные линии тела за счет более тонких костей и наличия большего количества жировой клетчатки в молочных железах, области таза, на бедрах и плечах. Таз у женщины шире, кости тоньше, полость таза более объемна, чем полость мужского таза. Такое правильное развитие тела женщины благоприятствует исполнению ее роли - вынашиванию и рождению детей.
Ниже вашему вниманию представлено фото и описание строения половых органов женщины и мужчины.
Строение наружных половых органов женщины
Строение наружных половых органов женщины следующее: они представляют собой валики, или складки, идущие спереди назад, от лобка до наружного отверстия заднего прохода. Большие половые губы, как и лобок, покрыты волосами, малые половые губы снаружи покрыты кожей, изнутри их выстилает слизистая оболочка. Спереди - переднее соединение половых губ - передняя спайка. Чуть ниже ее расположен аналог мужского полового члена - клитор, который не менее чувствителен, имеет такие же полости внутри, переполняемые кровью при половом возбуждении. В области задней спайки половых губ, в их толще, с обеих сторон имеются маленькие желёзки, величиной с горошину, выделяющие слизистый секрет. Функции желез наружных половых органов – увлажнение входа во влагалище женщины при ее близости с мужчиной.
Строение половых органов женщины: описание влагалища
Далее, говоря о строении и функциях половых органов женщины, рассматривается влагалище - эластичный слизисто-мышечный канал длиной 10-13 см, слизистая оболочка собрана в большое количество складок, обеспечивающих растяжимость влагалища, которая важна для рождения ребенка и приспособления партнеров к размерам половых органов друг друга. Во влагалище нормально существуют молочнокислые бактерии, вырабатывающие молочную кислоту, которая, несмотря на слабую кислотность, все-таки препятствует проникновению других видов микробов во влагалище.
При заболеваниях, передаваемых половым путем, молочнокислые бактерии отсутствуют или их количество резко снижено, их замещают другие виды микроорганизмов, возникает влагалищный дисбактериоз, именуемый бактериальным вагинозом.
Строение половых органов женщины и функции женских половых желез (с видео)
Далее, говоря о строении и функциях половых органов женщины, рассматривается мышечная шейка матки, которая расположена в конце влагалища и изогнута немного кзади. Длина ее 3- 4 см, а мышечная стенка толщиной в целый сантиметр! Внутри шейки матки имеется канал, соединяющий матку с влагалищем и внешней средой. У канала имеется наружное отверстие, состоящее из мышечной и соединительной ткани, и внутреннее отверстие, ведущее внутрь матки. Канал почти целиком состоит из мышц, сверху покрытых одним, невидимым глазу, слоем клеток слизистой оболочки. В составе этой слизистой оболочки канала шейки матки имеются железы, выделяющие слизь, которая стекает вниз, во влагалище, унося с собой инфекцию. В этом слое слизистой оболочки канала шейки матки есть еще женские половые железы, функции которых заключаются в выделении цервикальной жидкости, на самом деле напоминающей гель.
Прежде всего, функция этого органа половой системы - создание преграды для инфекции. Шейка защищающая матку от болезнетворных микробов. Но еще - это избирательный фильтр для сперматозоидов, который пропускает подвижные и нормально сформированные сперматозоиды и задерживает неполноценные. Но даже для активных и нормальных сперматозоидов цервикальная жидкость является преградой. Эта преграда становится проницаемой в период готовности и выхода яйцеклетки из яичника - овуляции.
Активные сперматозоиды проделывают «каналы» в цервикальной жидкости и цепочкой, как муравьи, проникают выше и достигают области маточных труб, где могут встретиться с яйцеклеткой примерно через 30 минут после эякуляции (выплескивание семенной жидкости). В другие моменты цервикальная жидкость становится гуще, сперматозоидам пройти гораздо труднее или не пройти вовсе! Функции этого органа и половых желез – обеспечение пропускной способности сперматозоидов в матку и трубы. Происходит это в течение 5-7 дней после эякуляции - выброса спермы.
Видео «Строение половых органов женщины» поможет вам лучше понять анатомию половой системы:
Строение и функции женских половых органов: матка
В этом разделе статьи рассматривается строение и функции такого женского полового органа, как матка. Этот мышечный орган начинается стразу за внутренним зевом шейки матки. Она имеет грушевидную форму. Длина и ширина матки примерно равны, по 4-6 см, переднезадний размер - 3-4,5 см. В строение этого внутреннего полового органа женщины входит целых три слоя мышц - продольные, поперечные, или круговые, и косые, направленные по оси матки сверху вниз. Наружный слой покрыт брюшиной, он расположен сверху от мышечного слоя матки.
Внутрь от мышечного слоя идет внутренняя выстилка треугольной полости матки. Эта внутренняя оболочка называется эндометрий. Это функциональный слой, толщина которого зависит от уровня половых гормонов яичников. Толщина эндометрия - показатель полноценности функции яичников. Полость матки узкая - 1,5-2,5 см. Но именно сюда прикрепляется плодное яйцо и находится внутри, пока от размера в 3 мм дорастет до полноценного доношенного плода через 275-285 дней беременности. Во время беременности матка значительно увеличивается в размерах, постепенно поддавливая все другие органы брюшной полости. А во время родов активно работают все три мышечных слоя матки, выталкивая плод наружу, помогая ему родиться на свет, где он станет из плода новорожденным ребенком.
Говоря о строение и функции половых органов женщины, необходимо отметить, что в верхней части матки с обеих сторон расположены мелкие отверстия - вход в маточные трубы, идущие от матки к стенкам малого таза. Длина маточных труб - 10-15 см, просвет трубы - 1,5-7 мм. Наружные концы маточных труб нависают над яичниками и покрыты бахромкой - фимбриями, колышущимися в сторону матки. И внутри просвета маточных труб особые реснички также колышутся в сторону матки. У маточных труб также есть мышечный слой, помогающий продвигаться половым клеткам - яйцеклетке и сперматозоидам - навстречу друг другу.
Где вырабатываются женские половые гормоны: яичники
Где вырабатываются половые гормоны в женском организме? В парных яичниках формируются яйцеклетки и вырабатываются половые гормоны.
В наружном слое яичников созревают пузырьки с яйцеклетками - фолликулы. По мере роста и развития они наполняются фолликулярной жидкостью и движутся по направлению к поверхности яичника. Фолликулы растут до 2 см - окончательная зрелость. Фолликулярная жидкость содержит максимальный уровень главного гормона яичников - эстрогена. Большой размер зрелого фолликула истончает стенку яичника, происходит ее разрыв, и яйцеклетка выходит в брюшную полость. Этот процесс именуется овуляция.
В течение репродуктивного периода жизни женщины, когда имеется возможность наступления беременности, в яичниках созревает и высвобождается примерно 400 тысяч яйцеклеток. Функции этих женских половых органов наиболее активны в молодом возрасте, когда созревает максимальное количество полноценных яйцеклеток.
При овуляции как раз начинают активно действовать фимбрии (бахромки) и реснички маточной трубы, которые, как щупальца осьминога, подгребают яйцеклетку и захватывают ее в воронку маточной трубы. Процесс захвата яйцеклетки и ее засасывания в маточную трубу длится всего 15-20 секунд.
А внутри трубы колышущиеся с большой скоростью реснички создают эффект конвейера, помогая яйцеклетке двигаться по маточной трубе в сторону матки. Яйцеклетка продвигается от воронки до узкой части маточной трубы, перешейка, где ее и встречают сперматозоиды, оказавшиеся быстрее всех остальных. Когда одному из них удается пройти через блестящую, более плотную оболочку яйцеклетки, наступает оплодотворение. После этого оплодотворенная яйцеклетка, успевшая начать деление на 2-4-8 клеток, продолжает продвигаться по ампуле трубы, пока не наступит момент имплантации - попадания в полость матки и погружения в толщу эндометрия.
Это происходит через 3-4 дня, когда открывается перешеек и уже не оплодотворенная яйцеклетка, а плодное яйцо попадает в полость матки.
Если оплодотворенная яйцеклетка попадает в матку раньше срока имплантации, то она не может прикрепиться к эндометрию, погибает и выбрасывается из матки.
Так происходит при расширенной полости матки, в которую введена внутриматочная спираль (ВМС). Если задерживается транспорт оплодотворенной яйцеклетки в матку, то она имплантируется в маточной трубе, возникает внематочная (трубная) беременность, исход которой предрешен. Это также может чаще всего происходить от ВМС. Из-за движения маточных труб в обратную сторону в четыре раза возрастает частота внематочной беременности, так как такое неправильное движение вбрасывает эмбрион из матки обратно в маточную трубу. Поэтому не рекомендуется ВМС в качестве контрацепции, это отжившее и вредное средство.
Если оплодотворение яйцеклетки не происходит через 12-24 часа после овуляции (сперматозоиды не были достаточно резвы или оказались некачественными, а может быть, их просто не хватило по количеству или просто полового контакта не было), то она покрывается плотной белочной оболочкой, сперматозоидам, подоспевшим поздно, не проникнуть, теряется способность к оплодотворению.
Что такое половые фолликулостимулирующие (ФСГ) и лютеинизирующие (ЛГ) гормоны у женщин, их функции
Следующий аспект темы строения половой системы – это функции половых гормонов, месячный цикл яичников и овуляция, гормональные изменения в организме, и какие гормоны регулируют овуляцию.
Как уже говорилось выше, женские половые гормоны вырабатываются в яичниках. Когда рождается девочка, то в ее зачаточных яичниках имеется около двух миллионов потенциальных фолликулов. Но около 10-11 тысяч их погибает ежемесячно, еще до наступления половой зрелости. К моменту начала полового созревания у девушки-подростка остается 200-400 тысяч яйцеклеток. Этот запас, оказывается, отнюдь не бесконечен. В течение репродуктивного периода, длящегося от первых месячных до климакса, эти яйцеклетки только тратятся, и никакие новые яйцеклетки образоваться не могут. Самое обидное, что происходит их бездумная растрата на бесплодные циклы. Никто не дает информации молодым девушкам, что неумолимо тикают их биологические часы и неизбежно впустую тратятся яйцеклетки. Растрата яйцеклеток не зависит от состояния здоровья, от продукции гормонов, от приема биологических добавок.
В XIX и начале XX века яйцеклетки расходовались очень экономно: многочисленные беременности и роды с последующим длительным кормлением грудью - все это время циклов не было, и яйцеклеток хватало до 50-60 лет! А сейчас, когда месячные начинаются в 12-14 лет, а замуж выходят и беременеют в 25-35 лет, все это время яйцеклетки расходуются впустую, на бесплодные циклы. И на каждую овуляцию тратится не одна-единственная, а до 1000 яйцеклеток! Да еще аборты, вызывающие массовую гибель яйцеклеток! Поэтому все чаще и чаще отмечаются случаи раннего климакса, наступающего не от «усталости» яичников, как было раньше, а от истощения запаса яйцеклеток в яичниках, и наступает он в 36-42 года! Единственное, что может остановить тиканье биологических часов, вернуть долгое нециклирование - прием гормональных контрацептивов. Постоянное поступление в организм идеально подобранной дозы искусственных гормонов останавливает продукцию собственных гормонов, а значит, тормозит и развитие, и трату яйцеклеток. Но не будут же назначать контрацепцию не живущим половой жизнью девочкам-подросткам!
С момента полового созревания начинают развиваться находившиеся ранее в длительном покое первичные ооциты, или яйцеклетки. Процесс начального развития яйцеклеток длительный. И как только яйцеклетка начинает созревать, назад не повернуть, она уже не вернется в состояние покоя.
Яйцеклетка или лидирует в гонке развития и дорастает примерно до 2 см, и овулирует, выходит из яичника, а если лидер другой или что-то мешает овуляции, то все выросшие к этому моменту в обоих яичниках яйцеклетки подвергаются обратному развитию и рассасыванию. Наиболее характерный признак развития яйцеклетки - превращение ее в фолликул, так как в ее капсуле накапливается фолликулярная жидкость, и такие яйцеклетки становятся видны при УЗИ - ультразвуковом исследовании. Такой рост фолликулов стимулирует фолликулостимулирующий гормон, от начала развития до зрелого фолликула проходит 8-14 дней.
Что такое фолликулостимулирующий гормон у женщин и какова его роль? ФСГ - это гонадотропный гормон передней доли гипофиза. Несмотря на то, что ФСГ стимулирует все яйцеклетки к образованию фолликулов, опережает всех лишь один, лидирующий, или доминантный, фолликул. Остальные постепенно уходят в обратное развитие. При стимуляции роста яйцеклеток используются высокие дозы искусственного ФСГ, и поэтому могут лидировать два или даже три фолликула. При этом чаще наступает беременность двойней или многоплодная беременность.
За два-три дня до овуляции зрелый фолликул продуцирует большое количество эстрогенов. Это способствует увеличению количества цервикальной жидкости. И эстрогены стимулируют гипофиз к выделению другого, регулирующего яичники, гормона - ЛГ, лютеинизирующего гормона. ЛГ вызывает выход яйцеклетки из лопнувшего фолликула.
Повышение ЛГ вызывает истончение яичниковой стенки над созревшим фолликулом, стенка рвется, выпуская яйцеклетку в брюшную полость, фолликулярная жидкость с концентратом гормонов также проливается в брюшную полость (что обуславливает падение уровня базальной температуры, так как содержание гормонов в крови резко снижается).
При овуляции некоторые женщины ощущают мгновенные колющие боли со стороны того яичника, где она произошла. Другие ощущают лишь небольшой дискомфорт в низу живота, тянущие боли на протяжении полутора-двух часов.
Женщины, принимающие гормоны, которые вызывают искусственную овуляцию, иногда за счет овуляции нескольких фолликулов одновременно испытывают более выраженный болевой компонент, у них может снизиться артериальное давление, начаться, слабость и пр. Иногда даже требуется госпитализация на два-три дня.
Овуляция, зависимости от фазы менструального цикла
В пустом фолликуле, откуда выскочила яйцеклетка, стенки выстланы клетками, которые быстро размножаются и изменяют окраску, становятся жирными, желтыми, поэтому бывший фолликул становится желтым телом, структурой второй фазы менструального цикла, выделяющим лютеиновый гормон (лютик - желтый цветочек), прогестерон. Влияние прогестерона таково, что цервикальная жидкость становится густой, вязкой, практически затыкает канал шейки матки, сперматозоидам не пройти. Но одновременно разрыхляется слой эндометрия (внутренней оболочки матки), готовый принять в себя плодное яйцо. Если беременность не наступила, то желтое тело не проживает дольше 8-14 дней. Количество прогестерона постепенно снижается, желтое тело рассасывается, что приводит к постепенному отслоению рыхлого и тяжелого эндометрия от стенки матки. Когда эндометрий отслоится окончательно, наступают месячные.
Снижение яичниковых гормонов потенцирует выделение гипофизом ФСГ, фолликулостимулирующего гормона, который заставит расти новый фолликул, и все повторяется до тех пор, пока не истощится фолликулярный резерв яичников.
Весь цикл роста фолликулов, овуляции и второй фазы цикла, фазы менструального цикла происходят в зависимости от ФСГ и ЛГ.
При росте фолликула до овуляции выделяется максимум эстрогенов, поэтому снижается ФСГ по механизму обратной связи и поднимается ЛГ, чтобы вызвать овуляцию и позаботиться о быстрой лютеинизации, превращении в желтое тело опустевшего фолликула. Затем продукция гонадотропных гормонов снижается, снижаются и эстрогены и прогестерон, наступают месячные. Сигналы гипоталамуса в виде ГнРГ поступают примерно каждые 90 минут, обеспечивая стимуляцию яичников у женщин и семенников у мужчин.
При снижении функции половых желёз у женщин и мужчин, когда в яичниках истощается фолликулярный резерв, а у мужчин с возрастом падает уровень мужского гормона тестостерона, падает производство спермы, гипофиз начинает усиленно продуцировать гонадотропины (ФСГ и ЛГ) в повышенном количестве, также по механизму обратной связи.
В каждом цикле при повышении ФСГ в растущей яйцеклетке, становящейся фолликулом, происходят значительные генетические изменения. Также подъем ЛГ не только вызывает овуляцию, но и генетически подготавливает яйцеклетку для оплодотворения.
Строение и функции мужских половых органов и желез
Как и у женщин, мужские половые органы разделяются на внутренние и наружные, каждые из них выполняют свою функцию.
Наружные мужские органы - это мошонка и половой член. Внутри мошонки расположены половые железы - яички, или семенники. Из названия становится ясно, что функция этого мужского полового органа - образование семени - сперматозоидов. У заднего края каждого семенника находятся придатки яичек, от которых начинаются семявыводящие протоки. Строение этих внутренних половых органов мужчины таково, что изнутри семенники разделены на дольки, в которых проходят многочисленные семенные канальцы. В стенках этих канальцев вырабатываются сперматозоиды.
В процессе созревания сперматозоиды продвигаются к придатку яичка, а оттуда - дальше, к семявыносящим протокам, из-за сокращения их стенок. Благодаря особому строению половых органов мужчины семявыводящие протоки входят в полость малого таза и соединяются боковыми ответвлениями с семенными пузырьками, расположенными за мочевым пузырем. Пройдя через толщу предстательной железы , расположенной между мочевым пузырем и прямой кишкой (как матка у женщин), протоки открываются в мочеиспускательный канал , находящийся внутри полового члена.
Чем вырабатываются мужские половые гормоны?
Этот раздел статьи посвящен функциям таких мужских половых желез, как семенники.
Мужские половые гормоны вырабатываются семенниками, причем они являются железами внутренней секреции, выделяющими в кровь гормоны, вызывающие характерные для мужчины изменения в его организме. Образование мужских гормонов, как и женских, регулирует гипофиз, а сам гипофиз контролирует центральная нервная система. Сперматозоиды проходят через семявыносящий проток и присоединяют то, что выделяют семенные пузырьки и предстательная железа , в результате чего приобретают активную подвижность. Еженедельно продуцируются миллионы сперматозоидов. У мужчин нет цикличности, сперматозоиды производятся постоянно.
При каждом случае близости при эякуляции спермы, в объеме от 3 до 8 куб. см, в 1 куб. см должно быть от 60 до 200 тысяч сперматозоидов. Во всем объеме эякулята (порция спермы при одном половом сношении) должно содержаться 200-500 миллионов сперматозоидов. Наибольшее количество сперматозоидов содержится в первых порциях семени, которое выплескивается из пениса (половой член) во влагалище.
В первый момент от начала эякуляции шейку матки омывает высококонцентрированный вал спермы, там находится примерно 200 миллионов сперматозоидов. И сперматозоиды должны попасть в цервикальную жидкость в канале шейки матки. Они должны проникнуть в канал благодаря своей подвижности. Ничто другое не помогает сперматозоидам попасть в цервикальную жидкость, только их концентрация и подвижность. Резкая эякуляция благоприятна для сперматозоидов, так как они могут сразу попасть в канал шейки матки, иначе кислая среда влагалища может быстро их обездвижить и погубить. Для сперматозоидов опасна даже своя, семенная жидкость, которая способна их разрушить, если они находятся в ней более двух часов. Сперматозоиды, не попавшие в цервикальную жидкость, в течение получаса после оргазма останутся во влагалище, будут обездвижены кислой средой и съедены влагалищными лейкоцитами, погублены антиспермальными антителами. Только 100 тысяч сперматозоидов попадут в матку через цервикальную жидкость и могут достигнуть яйцеклетки.
Посмотрите видео «Строение половых органов мужчины», представленное ниже:
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) у мужчин
Говоря о строении и функциях половых желез у мужчин, следует отметить, что у представителей сильного пола цикличности нет. Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) у мужчин имеет более или менее постоянный уровень, мужские половые гормоны и сперма продуцируются постоянно.
Выделенные гипофизом гонадотропные гормоны (гонады - половые железы, яичники или семенники, а тропность - направленность действия) объединяются ФСГ и ЛГ, которые, в свою очередь, контролируются, гипоталамическими релизами (release - высвобождать). По поводу гонадотропинов выделяется гонадотропный релизинггормон - ГнРГ. Так, гипоталамус разрешает гипофизу выделять ФСГ, стимулировать рост и развитие яйцеклеток в фолликулы. Гипоталамус расположен над гипофизом, это одна гормонально-регуляторная система.
Набор генетического материала и особенности половой клетки
В каждой половой клетке человека содержится 46 хромосом, «построенных» в 23 пары. Набор генетического материала половой клетки содержит всю генетическую, наследственную информацию о строении и функциях нашего организма. Но в яйцеклетке и в сперматозоиде, которые должны слиться друг с другом, имеется только половина генетической информации, по одной хромосоме из каждой пары, а при слиянии двух половых клеток опять образуются 23 пары, но это будет уже соединение информации о строении и функциях двух организмов, из чего будет состоять информация их зародыша - плода - ребенка.
Предшественники сперматозоидов в семенниках также имеют по 46 хромосом, как все клетки организма. Но при постепенном созревании сперматозоидов количество хромосом ополовинивается, все сперматозоиды несут по 23 одиночные хромосомы.
Растущий фолликул содержит яйцеклетку с 46 хромосомами, и овулирующая яйцеклетка все еще содержит полный набор хромосом, который сохранится до проникновения сперматозоида в яйцеклетку. В процессе оплодотворения пары хромосом яйцеклетки разойдутся с оставлением только половины набора хромосом. В этот момент и происходит оплодотворение - слияние ядер яйцеклетки и сперматозоида, и тогда пары хромосом снова образуются из двух половинных наборов, что и определит облик и особенности будущего ребенка. Так происходит главное чудо - создание новой жизни, содержащей генетическую информацию обоих родителей, бабушек и дедушек с обеих сторон и других родственников в бесконечно изменяемых сочетаниях!
Статья прочитана 76 646 раз(a).
Половая система человека - это комплекс органов, с помощью которых происходит размножение. Также они определяют признаки пола и выполняют сексуальную функцию. В отличие от остальных систем органов репродуктивная система начинает функционировать лишь тогда, когда человеческий организм готов участвовать в деторождении. Это происходит во время полового созревания.
Половой деморфизм является ярко выраженным; за формирование отличий отвечает половая система человека, то есть мужской и женский пол разнятся между собой по внутреннему и внешнему строению.
Половая система, строение которой позволяет мужчинам и женщинам производить гаметы при помощи гонад (половых желез), делится:
- на наружные половые органы;
- внутренние половые органы;
Мужская половая система, гистология внутренних органов
Половая система мужчины представлена наружными (половой член, мошонка) и внутренними (яички и их придатки) органами.
Яички (семенники, тестикулы) - это гонады, парный орган, внутри которого происходит сперматогенез (созревание сперматозоидов). Паренхима яичек имеет дольчатое строение и состоит из семенных канальцев, открывающихся в канал придатка. К другому краю подходит семенной канатик. В перинатальном периоде яички находятся в брюшной полости, затем в норме опускаются в мошонку.
В семенниках продуцируется секрет, входящий в состав спермы, а также секретируются гормоны андрогены, главным образом тестостерон, в незначительных количествах - эстроген и прогестерон. В комплексе эти гормоны регулируют сперматогенез и развитие всего организма, в определенном возрасте останавливая рост костей в длину. Таким образом, на формирование всего организма влияет половая система, органы которой несут не только репродуктивную функцию , но и участвуют в гуморальной регуляции.
В семенниках идет постоянное производство сперматозоидов - мужских гамет. Эти клетки имеют подвижный хвостик, благодаря которому они способны продвигаться против тока слизи в половых путях женщины навстречу яйцеклетке. Созревшие сперматозоиды накапливаются в придатке яичка, который имеет систему канальцев.
Также в образовании спермы играют роль вспомогательные половые железы. Предстательная железа секретирует некоторые составляющие спермы и вещества, стимулирующие сперматогенез. Мышечные волокна, присутствующие в железе, во время полового возбуждения пережимают уретру, препятствуя попаданию мочи при семяизвержении.
Куперовы (бульбоуретральные) железы - два небольших образования, расположенных в корне полового члена. Они выделяют секрет, который разбавляет сперму и защищает уретру изнутри от раздражающего действия мочи.
Наружные мужские половые органы
Половая система мужчины также включает наружные половые органы - половой член и мошонку. Половой член состоит из корня, тела и головки; внутри расположены два пещеристых и одно губчатое тело (в нем пролегает уретра). Пещеристые тела в состоянии полового возбуждения заполняются кровью, благодаря чему происходит эрекция. Головка покрыта тонкой подвижной кожей - крайней плотью (препуцием). Также на ней имеются железы, выделяющие слабокислый секрет - смегму, которая защищает организм от проникновения бактерий.
Мошонка представляет собой внешнюю, кожно-мышечную, оболочку семенников. Последняя выполняет защитную и терморегуляторную функции.
Вторичные мужские половые признаки
Мужчины также имеют вторичные половые признаки, являющиеся показателями полового созревания и отличием пола. К ним относят оволосение лица и лобка по мужскому типу, оволосение подмышечных впадин, а также рост хрящей гортани, который ведет к изменению голоса, при этом щитовидный хрящ выходит вперед, образуя так называемое адамово яблоко.
Женская репродуктивная система
Женская половая система имеет более сложное строение, так как выполняет не только функцию производства гамет - в ней происходит оплодотворение, а затем развитие плода с последующим его рождением. Внутренние органы представлены яичниками, фаллопиевыми трубами, маткой и влагалищем. Наружные органы - это большие и малые половые губы, девственная плева, клитор, бартолиновы и молочные железы.
Наружные женские половые органы
Половая система женщины снаружи представлена несколькими органами:
- Большие половые губы - кожные складки с жировой клетчаткой, выполняющие защитную функцию. Между ними находится половая щель.
- Малые половые губы - две небольшие складки кожи, напоминающие слизистую оболочку, находящиеся под большими половыми губами. Внутри они имеют мышечную и соединительную ткань. Малые губы сверху охватывают клитор, ниже формируют преддверие влагалища, в которое открывается отверстие уретры и протоки желез.
- Клитор - образование в верхнем углу половой щели, имеющее размер всего несколько миллиметров. По своему строению он гомологичен мужскому половому органу.
Вход во влагалище прикрыт девственной плевой. В бороздке между плевой и малыми половыми губами расположены бартолиновы железы по одной с каждой стороны. Они выделяют секрет, выполняющий роль смазки во время полового акта.
Вместе с влагалищем наружные половые органы являются совокупительным аппаратом, предназначенным для введения полового члена и спермы, а также выведения плода.
Яичники
Половая система женщины также состоит из комплекса внутренних органов , расположенных в полости малого таза.
Яичники - половые железы, или гонады, парный орган овальной формы, расположенный слева и справа от матки. Во время эмбрионального развития они формируются в брюшной полости, а затем опускаются в тазовую. В это же время закладываются первичные половые клетки, из которых в дальнейшем будут формироваться гаметы. Именно железами внутренней секреции регулируется половая система, гистология которой такова, что существуют как органы, продуцирующие гормоны, так и органы-мишени, отвечающие на гуморальное воздействие.
После созревания половая система начинает работать, в результате чего в яичниках происходит овуляция: в начале цикла происходит созревание так называемого граафова пузырька - мешочка, в котором формируется и растет женская гамета - яйцеклетка; примерно в середине цикла пузырек лопается и яйцеклетка выходит наружу.
Кроме того, яичник, являясь эндокринной железой, производит гормон эстрадиол, который участвует в формировании женского организма и многих других процессах, а также в небольших количествах - тестостерон (мужской половой гормон). На месте лопнувшего фолликула образуется еще одна железа - желтое тело, гормон которого (прогестерон) обеспечивает сохранность беременности. Если оплодотворение не происходит, желтое тело рассасывается, образуя рубец.
Таким образом, половая система регулирует физиологическое развитие организма. Именно последовательность работы фолликулярной системы и системы желтого тела формирует менструальный цикл, который длится в среднем 28 дней.
Фаллопиевы трубы
От углов дна матки к яичникам отходят трубы в форме воронки, широкая часть которых обращена к яичнику и имеет край, похожий на бахрому. Изнутри они покрыты мерцательным эпителием, то есть у клеток есть специальные реснички, делающие волнообразные движения, способствующие току жидкости. С помощью них яйцеклетка, вышедшая из фолликула, продвигается по трубе в сторону матки. Здесь же происходит оплодотворение.
Матка
Матка - полый мышечный орган, в котором развивается эмбрион. Данный орган имеет треугольную форму, в нем различают дно, тело и шейку. Мышечный слой матки утолщается во время беременности и участвует в родах, так как его сокращение провоцирует изгнание плода. Слизистый внутренний слой разрастается под действием гормонов, чтобы к нему мог прикрепиться зародыш в самом начале своего развития. Если оплодотворения не происходит, то в конце менструального цикла оболочка отторгается и возникает кровотечение (менструация).
Канал шейки матки (цервикальный канал) переходит во влагалище и секретирует слизь, создающую барьер, который оберегает матку от воздействий внешней среды.
Влагалище
Влагалище - мышечный орган в форме трубки, изнутри покрытый слизистой оболочкой; находится между шейкой матки и половой щелью. Стенки влагалища эластичны и легко растягиваются. Слизистая заселена специфической микрофлорой, синтезирующей молочную кислоту, благодаря чему моче половая система защищается от внедрения патогенных микроорганизмов.
Вторичные половые признаки женщины
Женщины, так же, как и мужчины, обладают вторичными признаками пола. У них в период полового созревания отмечается рост волос на лобке и в подмышечных впадинах , формируется женский тип фигуры благодаря жировым отложениям в области таза, бедер, при этом тазовые кости раздаются в горизонтальном направлении. Кроме того, у женщин развиваются молочные железы.
Молочные железы
Молочные железы являются производными потовых желез, но выполняют функцию молокообразования во время кормления младенца. Зачатки желез формируются в перинатальный период у всех людей. У мужчин они остаются в зачаточном состоянии всю жизнь, так как их половая система не предназначена для лактации. У девочек молочные железы начинают расти после установки менструального цикла и максимально развиваются к концу беременности.
Спереди на железе расположен сосок, в который открываются молочные протоки. Молоко начинает секретироваться в альвеолах под действием гормона пролактина, вырабатываемого гипофизом рефлекторно в ответ на раздражение рецепторов сосков при сосании. Также лактацию регулирует окситоцин - гормон, сокращающий гладкую мускулатуру, благодаря чему молоко продвигается по молочным протокам.
После родов идет выработка молозива - секрета желтого цвета , содержащего повышенное количество иммуноглобулинов, витаминов и минеральных веществ. На 3-5 день лактации начинается выработка молока, состав которого меняется с возрастом ребенка. В среднем лактация продолжается 1-3 года. После ее завершения происходит частичная инволюция желез.
Таким образом, женская половая система несет сложную репродуктивную функцию, обеспечивая вынашивание и рождение плода, а также последующее его вскармливание.
Как и все млекопитающие, человек является двуполым существом. Половое размножение утвердилось в ходе длительной эволюции, как самая часто встречающаяся форма продолжения рода. В этой форме основную роль играет половая система. Именно она состоит из органов, отвечающих за воспроизводство видов. В связи с этим анатомия половой системы человека представлена мужскими и женскими половыми органами.
Основной функцией первых является выработка и доставка сперматозоидов (мужских половых клеток) женщине. Главной функцией вторых - доставка мужских клеток для оплодотворения, а также обеспечение развития оплодотворенного яйца. Давайте рассмотрим строение мужской и женской половой системы более подробно:
Органы мужской половой системы
Мужской половой член (пенис) имеет цилиндрическую форму и состоит из двух пещеристых тел, а также губчатого тела. Внутри него проходит уретра, или мочеиспускательный канал. Он предназначен для вывода из организма мужчины мочи и семени.
На наружном конце пениса расположена головка. Она имеет утолщенную форму, отделена венчиком и покрыта очень чувствительной и тонкой кожей с множеством нервных окончаний. В спокойном состоянии головка закрыта крайней плотью. При наступлении эрекции головка обнажается.
У основания пениса расположен мешочек из темной морщинистой кожи, который называется мошонка. Там располагаются половые железы мужчины (гонады), семенники (тестикулы), которые в народе называют яички. Они вырабатывают мужской гормон тестостерон, а также производят сперматозоиды (сперму).
Сперма, произведенная яичками, располагается в двух семяпроводах, имеющих длину 35--40 см. В момент эякуляции (семяизвержения) семенная жидкость выносится в уретру.
У среднестатистического мужчины семенная жидкость содержит примерно 300 миллионов спермиев в 3 миллилитрах. Один сперматозоид может двигаться со скоростью примерно 1,5 миллиметров в минуту. Попадая во влагалище, сперматозоид живет еще примерно 2 суток. Однако способность к оплодотворению яйцеклетки у него сохраняется только в течение суток.
Уретру окружает предстательная железа (простата). Этот орган также вырабатывает семенную жидкость.
У основания мужского члена расположены Куперовы железы. Они поставляют в уретру прозрачную жидкость. Она нужна для нейтрализации кислой среды уретры, которая может повредить сперму.
Органы женской половой системы
Женская половая система, также как и мужская, состоит из наружных и внутренних половых органов.
Наружные половые органы женщины в совокупности называют - вульва. Непосредственно перед ней находится лобок, который называют «бугорок Венеры». Он представляет собой кожную складку, покрытую лобковыми волосами, которая имеет защитную функцию и оберегает располагающиеся за ними чувствительные органы.
Вульва имеет внешние границы, которыми служат две плотные кожные складки (большие губы), которые покрыты лобковыми волосами. Они содержат потовые железы и пронизаны нервными окончаниями. Поэтому при их раздражении наступает сексуальное возбуждение. Между этими толстыми складками расположены две тонкие складки, чрезвычайно чувствительные. Их называют малые губы.
Малые губы срастаются в своей верхней части, образуя своеобразный небольшой колпачок из кожи, который прикрывает очень чувствительный орган женской половой сферы – клитор. Анатомия его такова, что он чрезвычайно похож на мужской половой член, только в миниатюре. А колпачок анатомически схож с мужской крайней плотью.
Внутри малых половых губ скрыт вход во влагалище. Внутри него находится девственная плева, которая разрывается при первом половом контакте. Однако у некоторых женщин плева может вообще отсутствовать от рождения, у других она не полностью закрывает вход во влагалище, а у третьих обладает способностью свободно растягиваться и не рвется. Поэтому такие женщины могут сохранять девственность, даже имея сексуальный опыт.
Внутренняя женская репродуктивная система
Влагалище расположено внутри женского тела и представляет собой цилиндр (трубу) из мышц. Она начинается вначале вагинального отверстия и тянется до шейки матки. Вход во влагалище обладает чрезвычайной сексуальной чувствительностью, в отличие от его внутренних стенок.
Влагалище соединяется с маткой через узкую шейку матки. В этом органе происходит развитие зародыша. Матка сообщается с яичниками фаллопиевыми (маточными) трубами (яйцеводами). В полости этих органов собственно и происходит оплодотворение плодного яйца. Вокруг входа в фаллопиевы трубы, пальцевидные тростки кожи (бахрома) яичников с помощью ритмичных движений продвигают оплодотворенное яйцо в матку.
Яичники расположены по обе стороны матки, на конце фаллопиевых труб. Они предназначены для выработки яйцеклеток и женских половых гормонов (эстрогена и прогестерона).
Произведенная яичником яйцеклетка движется по яйцеводу к матке. Если в яйцеводе клетка была оплодотворена сперматозоидом, она закрепляется в матке и называется плодным яйцом. В дальнейшем оно превращается в зародыш.
Из всего сказанного, можно сделать вывод, что органы половой и репродуктивной системы человека предназначены для участия в производстве половых клеток и гормонов, обеспечивают процесс оплодотворения и этим способствуют воспроизводству человека.
РАБОТА 196
В отличие от остальных клеток тела половые клетки имеют половинный набор хромосом: 23 – вместо 46. Пол определяется половыми хромосомами: у мужчин – XY, у женщин – XX в каждой клетке тела, кроме половых. Исходя из этого, ответьте на вопросы и выполните задания (см. §63).
1. Одинаков ли хромосомный набор яйцеклеток (женских половых клеток)?
Если да, то какую половую хромосому они содержат?
Да, яйцеклетку несут Х хромосому.
2. Одинаков ли хромосомный набор сперматозоидов (мужских половых клеток)?
Нет.
Если нет, то какой хромосомой они будут отличаться?
В 21 паре у мужчин 2 хромосомы – Х и У. Соответственно, сперматозоиды несут одну из них, Х и У.
3. Заполните таблицу. Определите пол ребенка при следующих сочетаниях половых хромосом.
4. Ответьте на вопрос, заполните пропуски.
Одинаково или различно число сперматозоидов с половой хромосомой Х и с половой хромосомой У?
Одинакова.
Следовательно, вероятность рождения мальчика и девочки 1:1
В результате предшествующих трех беременностей у женщины родились три девочки. Какова вероятность рождения мальчика при четвертой беременности?
Такая же, как и при первой, второй, пятой и любой другой – 50%.
РАБОТА 197
1. Назовите соответствующие цифрам на рисунке части женской половой системы.
2. В каком яичнике (левом или правом) показан процесс овуляции?
Правом.
3. Как создается яйцеклетка и что с ней происходит в дальнейшем?
Фолликула при созревании наполняется жидкостью и выступает на поверхность яичника. Фолликул лопается и яйцеклетка попадает в брюшную полость, а оттуда в маточную трубу. Через 12-14 дней она попадает в матку.
РАБОТА 198
Какими цифрами обозначены на рисунке органы мужской половой и мочевой системы?
РАБОТА 199
1. Какой процесс изображен на рисунке?
Оплодотворение.
2. Где происходит этот процесс?
В маточной трубе.
3. Сколько хромосом имеет сперматозоид?
23 (гаплоидный набор)
4. Сколько хромосом имеет яйцеклетка?
23 (гаплоидный набор)
5. Сколько хромосом имеет оплодотворенная яйцеклетка – зигота?
46 (диплоидный набор)
6. Зигота дробится, и в матку спускается многоклеточный зародыш. Какое значение имеют ворсинки на его поверхности?
С помощью них зародыш пристает к рыхлым стенкам матки и получает питательные вещества.
7. Рассмотрите рисунок. Почему зародыш удерживается в матке, а неоплодотворенная яйцеклетка нет?
Этому способствуют ворсинки.
8. Что такое менструация и в чем она проявляется?
Оплодотворенная яйцеклетка не может закрепиться и выходит наружу с рыхлым слоем, отделившимся от матки. Этот процесс сопровождается кровотечением.
9. Какие гигиенические меры необходимы для предупреждения заболевания органов мужской и женской половых систем?
Соблюдение личной гигиены и наблюдение у врача.
10. Почему женщины должны не менее одного раза в год обследоваться в смотровом кабинете?
Чтобы предупредить опухоли в матке.
Половые железы как в женском так и в мужском организме являются смешанными железами, ибо способны вырабатывать половые гормоны (эндогенная функция) и половые клетки (экзогенная функция). С деятельностью половых желез связана одна из важнейших функций организма — физиология пола и размножения.
Размножение является одним из важнейших качеств живой материи , которая предназначена обеспечить сохранение и приумножение жизни на земле К сложной функции размножения у людей относятся следующие процессы:
Образования половых гормонов и половых клеток;
После родильное выращивание ребенка.
Регуляцию прохождения и чередование указанных процессов обеспечивают гонадотропные гормоны гипофиза , половые гормоны, а также гормоны надпочечников. Главным условием реализации функции размножения является наличие половых желез и половых органов мужского и женского типа, достаточно развитые, нормально функционируют и здоровы. Эти железы и органы обусловливают первичные половые признаки. Развитие мужских и женских желез и органов размножения сопровождается значительными общими изменениями во всем организме и приводит к проявлению вторичных половых признаков.
Половые железы закладываются еще во внутриутробном периоде , формируются на протяжении всего периода детства и определяют половое развитие ребенка. Половые железы относятся к смешанным железам. Их внешняя секреция заключается в образовании и выделении наружу половых, или зародышевых клеток, а именно сперматозоидов (у мужчин) и яйцеклеток (у женщин). Внутренняя же секреция половых желез связана с образованием и выделением в кровь половых гормонов: мужских — андрогенов и женских — эстрогенов. По функциональному значению мужские и женские половые гормоны существенно отличаются друг от друга, хотя в их основе лежат близкие химические структуры. Кроме того следует заметить, что мужские и женские половые гормоны постоянно образуются в половых железах как мужчин, так и женщин, а решающее значение для определения пола имеет только их количественное соотношение. У мужчин половые железы за сутки образуют от 3 до 10 мкг1 андрогенов и 5-15 мкг эстрогенов; у женщин соответственно от 3 до 10 мкг андрогенов, но 18-36 мкг эстрогенов.
Роль половых гормонов легко проверить при повреждении или удалении половых желез, что называется кастрацией. Если кастрация проведена в детском возрасте, то половое созревание и развитие вторичных половых признаков вообще не происходит, а половое влечение позже даже не появляется. Кастрация, проведенная после полового созревания, приводит к обратному развитию первичных половых признаков и к частичной потере вторичных половых признаков (меняется характер оволосения, деградируют молочные железы и др.). Если в раннем возрасте вырабатывается недостаточное количество гормона эпифиза ганадолиберину (что до определенного периода должен сдерживать половое созревание детей), или имеет место гиперфункция половых желез, то происходит преждевременное половое созревание, быстрый рост тела и ускоренного развития вторичных половых признаков. Нарушение функции половых желез может приводить также к ряду заболеваний, среди которых выделяют: бесплодие; евнухоидизм (недостаточность у мужчин мужских половых гормонов); интерсексуальнисть (появление в мужском организме признаков женского организма и наоборот); гермафродизм (одновременное развитие в одном организме мужских и женских половых желез и соответствующих первичных и вторичных половых признаков).
Половая система мужского и женского организма имеет внутренние и наружные половые органы
У мужчин к внутренним половым органам относятся: половые железы (семенники), представленные парными яичками из придатка яичка; семьи явивидни пролива; семьи пьяные пузыри (пухирьци); пидмихурова железа (простата); луковичное железа и семявыносящих (мочевой) канал.
Наружными половыми органами мужского организма является половой член и мошонка. Последняя масс форму мешочка — термоса, в середине которого расположены яички и придатки яичек и предназначена поддерживать в своей полости температуру ниже чем в организме на 1,5-3 ° С (необходимое условие сперматогенеза).
Половое размножение встречается у представителей всех типов растительного и животного мира. Оно связано с образованием особых половых клеток: женских - яйцеклеток и мужских - сперматозоидов.
Для половых клеток (гамет) характерно одинарное (гаплоидное) число хромосом (см. ). Кроме того, они отличаются соотношением объемов цитоплазмы и ядра (по сравнению с соматическими клетками).
Строение мужской половой клетки (сперматозоид)
Мужские половые клетки - сперматозоиды - обычно очень мелкие и подвижные. Типичные сперматозоиды состоят из головки, шейки и хвоста.
Головка почти целиком состоит из ядра, покрытого тонким слоем цитоплазмы. Самый передний ее участок заострен, покрыт колпачком.
Шейка сужена, в ней находятся центриоль (составная часть клеточного центра) и митохондрии.
Хвост сперматозоидов состоит из тончайших волокон, покрытых цитоплазматическим цилиндром: он является органоидом движения.
Общая длина сперматозоида, включая головку, шейку и хвост, у млекопитающих и человека составляет 50-60мкм. Характерно, что сперматозоиды образуются обычно в огромных количествах (у млекопитающих их в течение жизни созревает сотни миллионов).
Строение женской половой клетки (яйцеклетка)
Женские половые клетки (яйцеклетки) неподвижны и, как правило, крупнее сперматозоидов. Обычно они имеют шаровидную форму и разнообразное строение оболочек. У млекопитающих размеры яйцеклеток сравнительно небольшие и составляют 100-200мкм в диаметре. У других позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц) яйцеклетки крупные. В цитоплазме они содержат огромное количество питательных веществ.
У птиц, например, яйцеклеткой является та часть яйца, которая обычно называется желтком. Диаметр яйцеклетки курицы составляет 3-3,5см, а у таких крупных птиц, как страусы, - 10-11см. Эти яйцеклетки покрыты несколькими оболочками сложного строения (слой белка, подскорлуповая и скорлуповая оболочки и др.), которые обеспечивают нормальное развитие зародыша.
Количество образующихся яйцеклеток обычно значительно меньше, чем количество сперматозоидов. Например, у женщины в течение жизни созреет около 400 яйцеклеток.
Строение мужских и женских половых клеток растений описано .
Развитие яйцеклеток и сперматозоидов
Созревание и развитие половых клеток называется гаметогенезом. У животных и человека он происходит в половых железах: яйцеклетки развиваются в яичниках, а сперматозоиды - в яичках.
Стадии развития
Процессы развития мужских половых клеток (сперматогенез) и женских половых клеток (овогенез) имеют ряд сходных черт. И в яичнике, и в яичках различают три разных стадии:
- Стадии размножения;
- стадии роста;
- стадии созревания половых клеток.
На первой стадии сперматогонии и овогонии (клетки - предшественники сперматозоидов и яйцеклеток) размножаются путем и число их увеличивается.
У мужчин митотическое деление сперматогоний начинается в период полового созревания и продолжается десятки лет. У женщин деление овогоний происходит только в эмбриональный период их жизни и заканчивается еще до рождения. У животных деление этих клеток зависит от сроков и периодов размножения.
Во второй стадии сперматогонии и овогонии перестают размножаться, начинают расти и увеличиваться в размерах, превращаясь в первичные сперматоциты и овоциты. Особенно значительно возрастают размеры у овоцитов. Например, у лягушек линейные размеры овоцита больше в 2 тыс. раз, чем у овогонии. Это связано с тем, что в них накапливаются питательные вещества, необходимые для развития зародыша.
Наиболее важные изменения происходят с будущими половыми клетками на третьей стадии созревания. Здесь проявляются и существенные отличия между спермато- и овогенезом. В этой зоне первичные овоциты дважды делятся путем мейоза. При первом мейотическом делении образуется крупный вторичный овоцит и мелкая клетка- первичный полоцит (первое полярное, или направительное, тельце).
При втором мейотическом делении вторичный овоцит делится на крупную незрелую яйцеклетку и мелкий вторичный полоцит (второе полярное тельце). Первичный полоцит тоже может разделиться еще на два полоцита.
Таким образом, в результате двух мейотических делений из одного первичного овоцита получается 4 клетки с гаплоидным набором хромосом - незрелая половая клетка (которая превращается в зрелую яйцеклетку) и три полоцита, которые в дальнейшем погибают.
При сперматогенезе первичный сперматоцит в зоне созревания тоже дважды делится путем мейоза. Но при этом возникают 4 одинаковых гаплоидных сперматиды. В дальнейшем они путем сложных преобразований (изменения формы, развития хвоста) превращаются в зрелые сперматозоиды.
Оплодотворение
Оплодотворение - это процесс слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки и восстановление диплоидного набора хромосом. Оплодотворенная яйцеклетка носит название зиготы. Образование зиготы происходит только при проникновении сперматозоида в яйцеклетку.
Этот процесс у разных организмов осуществляется неодинаково. У млекопитающих проникновение сперматозоида в яйцеклетку сопровождается растворением ее оболочки при помощи различных ферментов, выделяемых сперматозоидом. У многих насекомых яйцеклетки имеют плотную оболочку, и сперматозоид проникает через небольшие отверстия. У некоторых водных организмов на поверхности яйцеклетки образуется в месте контакта со сперматозоидом небольшой воспринимающий бугорок, который затем втягивается внутрь вместе со сперматозоидом.
Обычно в цитоплазму яйцеклетки проникает только головка сперматозоида с митохондрией и центриолью, а хвост остается снаружи. Оболочка головки растворяется, ядро начинает набухать, пока не достигнет размеров ядра яйцеклетки. Затем оба ядра сближаются и, наконец, сливаются.
Иногда в яйцеклетку одновременно проникает несколько сперматозоидов, но слияние с ядром происходит только у одного из них. В зиготе все хромосомы становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома принадлежит яйцеклетке, вторая - сперматозоиду. Это явление имеет большое значение для эволюции. Организм, развивающийся из зиготы, обладает большим диапазоном комбинативной изменчивости, следовательно и более широкими возможностями приспособления к меняющимся условиям внешней среды.
Характерно для цветковых растений.
По сравнению с другими клетками гаметы выполняют уникальные функции. Они обеспечивают передачу наследственной информации между поколениями особей, что поддерживает жизнь во времени. Гаметы – это одно из направлений дифферен-цировки клеток многоклеточного организма, направленное на процесс размножения. Это высокодифференцированные клетки, ядра которых содержат всю необходимую наследственную информацию для развития нового организма.
По сравнению с соматическими клетками (эпителиальными, нервными, мышечными) гаметы имеют ряд характерных особенностей. Первое отличие – наличие в ядре гаплоидного набора хромосом, что обеспечивает воспроизведение в зиготе типичного для организмов данного вида диплоидного набора (гаметы человека, например, содержат по 23 хромосомы; при слиянии гамет после оплодотворения формируется зигота, которая содержит 46 хромосом – нормальное количество для человеческих клеток).
Второе отличие – необычное ядерно-цитоплазматическое соотношение (т. е. отношение объема ядра к объему цитоплазмы). У яйцеклеток оно снижено за счет того, что имеется много цитоплазмы, где содержится питательный материал (желток) для будущего зародыша. В сперматозоидах, наоборот, ядерно-цито-плазматическое соотношение высокое, так как мал объем цитоплазмы (почти вся клетка занята ядром). Этот факт находится в соответствии с основной функцией сперматозоида – доставкой наследственного материала к яйцеклетке.
Третье отличие – низкий уровень обмена веществ в гаметах. Их состояние похоже на анабиоз. Мужские половые клетки вообще не вступают в митоз, а женские гаметы получают эту способность только после оплодотворения (когда они уже перестают быть гаметами и становятся зиготами) или воздействия фактора, индуцирующего партеногенез.
Несмотря на наличие ряда общих черт, мужские и женские половые клетки значительно отличаются друг от друга, что обусловлено различием в выполняемых функциях.
2. Строение и функции яйцеклетки
Яйцеклетка – крупная неподвижная клетка, обладающая за-па-сом питательных веществ. Размеры женской яйцеклетки составляют 150–170 мкм (гораздо больше мужских сперматозоидов, размер которых 50–70 мкм). Функции питательных веществ различны. Их выполняют:
1) компоненты, нужные для процессов биосинтеза белка (ферменты, рибосомы, м-РНК, т-РНК и их предшественники);
2) специфические регуляторные вещества, которые контролируют все процессы, происходящие с яйцеклеткой, например, фактор дезинтеграции ядерной оболочки (с этого процесса начинается профаза 1 мейотического деления), фактор, преобразующий ядро сперматозоида в пронуклеус перед фазой дробления, фактор, ответственный за блок мейоза на стадии метафазы II и др.;
3) желток, в состав которого входят белки, фосфолипиды, различные жиры, минеральные соли. Именно он обеспечивает питание зародыша в эмбриональном периоде.
По количеству желтка в яйцеклетке она может быть алеци-тальной, т. е. содержащей ничтожно малое количество желтка, поли-, мезо– или олиголецитальной. Человеческая яйцеклетка относится к алецитальным. Это обусловлено тем, что человеческий зародыш очень быстро переходит от гистиотрофного типа питания к гематотрофному. Также человеческая яйцеклетка по распределению желтка является изолецитальной: при ничтожно малом количестве желтка он равномерно располагается в клетке, поэтому ядро оказывается примерно в центре.
Яйцеклетка имеет оболочки, которые выполняют защитные функции, препятствуют проникновению в яйцеклетку более одного сперматозоида, способствуют имплантации зародыша в стенку матки и определяют первичную форму зародыша.
Яйцеклетка обычно имеет шарообразную или слегка вытянутую форму, содержит набор тех типичных органелл, что и любая клетка. Как и другие клетки, яйцеклетка отграничена плазматической мембраной, но снаружи она окружена блестящей оболочкой, состоящей из мукополисахаридов (получила свое название за оптические свойства). Блестящая оболочка покрыта лучистым венцом, или фолликулярной оболочкой, которая представляет собой микроворсинки фолликулярных клеток. Она играет защитную роль, питает яйцеклетку.
Яйцеклетка лишена аппарата активного движения. За 4–7 суток она проходит по яйцеводу до полости матки расстояние, которое примерно составляет 10 см. Для яйцеклетки характерна плазматическая сегрегация. Это означает, что после оплодотворения в еще не дробящемся яйце происходит такое равномерное распределение цитоплазмы, что в дальнейшем клетки зачатков будущих тканей получают ее в определенном закономерном количестве.
3. Строение и функции сперматозоидов
Сперматозоид – это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет. Размеры сперматозоида микроскопические: длина этой клетки у человека составляет 50–70 мкм (самые крупные они у тритона – до 500 мкм). Все сперматозоиды несут отрицательный электрический заряд, что препятствует их склеиванию в сперме. Количество сперматозоидов, образующихся у особи мужского пола, всегда колоссально. Например, эякулят здорового мужчины содержит около 200 млн сперматозоидов (жеребец выделяет около 10 млрд сперматозоидов).
Строение сперматозоида
По морфологии сперматозоиды резко отличаются от всех других клеток, но все основные органеллы в них имеются. Каждый сперматозоид имеет головку, шейку, промежуточный отдел и хвост в виде жгутика. Почти вся головка заполнена ядром, которое несет наследственный материал в виде хроматина. На переднем конце головки (на ее вершине) располагается акро-сома, которая представляет собой видоизмененный комплекс Гольджи. Здесь происходит образование гиалуронидазы – фермента, который способен расщеплять мукополисахариды оболочек яйцеклетки, что делает возможным проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки. В шейке сперматозоида расположена митохондрия, которая имеет спиральное строение. Она необходима для выработки энергии, которая тратится на активные движения сперматозоида по направлению к яйцеклетке. Большую часть энергии сперматозоид получает в виде фруктозы, которой очень богат эякулят. На границе головки и шейки располагается цент-риоль. На поперечном срезе жгутика видны 9 пар микротрубочек, еще 2 пары есть в центре. Жгутик является органоидом активного движения. В семенной жидкости мужская гамета развивает скорость, равную 5 см/ч (что применительно к ее размерам примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца).
При электронной микроскопии сперматозоида обнаружено, что цитоплазма головки имеет не коллоидное, а жидкокристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоида к неблагоприятным условиям внешней среды (например, к кислой среде женских половых путей). Установлено, что сперматозоиды более устойчивы к воздействию ионизирующей радиации, чем незрелые яйцеклетки.
Сперматозоиды некоторых видов животных имеют акросом-ный аппарат, который выбрасывает длинную и тонкую нить для захвата яйцеклетки.
Установлено, что оболочка сперматозоида имеет специфические рецепторы, которые узнают химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Поэтому сперматозоиды человека способны к направленному движению по направлению к яйцеклетке (это называется положительным хемотаксисом).
При оплодотворении в яйцеклетку проникает только головка сперматозоида, несущая наследственный аппарат, а остальные части остаются снаружи.
4. Оплодотворение
Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка – зигота, это начальный этап развития нового организма. Оплодотворению предшествует выделение половых продуктов, т. е. осеменение. Существует два типа осеменения:
1) наружное. Половые продукты выделяются во внешнюю среду (у многих пресноводных и морских животных);
2) внутреннее. Самец выделяет половые продукты в половые пути самки (у млекопитающих, человека).
Оплодотворение состоит из трех последовательных стадий: сближения гамет, активации яйцеклетки, слияния гамет (синга-мии), акросомной реакции.
Сближение гамет
С)бусловлено совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи гамет: половой активностью самцов и самок, скоординированной во времени, соответствующим половым поведением, избыточной продукцией сперматозоидов, крупными размерами яйцеклеток. Ведущий фактор – выделение гаметами гамонов (специфических веществ, способствующих сближению и слиянию половых клеток). Яйцеклетка выделяет гиногамоны, которые обусловливают направленное движение к ней сперматозоидов (хемотаксис), а сперматозоиды выделяют андрогамоны.
Для млекопитающих также важна длительность пребывания гамет в половых путях самки. Это необходимо для того, чтобы сперматозоиды приобрели оплодотворяющую способность (происходит так называемая капацитация, т. е. способность к акросом-ной реакции).
Акросомная реакция
Акросомная реакция – это выброс протеолитических ферментов (главным образом, гиалуронидазы), которые содержатся в акросоме сперматозоида. Под их влиянием происходит растворение оболочек яйцеклетки в месте наибольшего скопления сперматозоидов. Снаружи оказывается участок цитоплазмы яйцеклетки (так называемый бугорок оплодотворения), к которому прикрепляется только один из сперматозоидов. После этого плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуется цитоплазматический мостик, сливаются цитоплазмы обеих половых клеток. Далее в цитоплазму яйцеклетки проникают ядро и центриоль сперматозоида, а его мембрана встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида отделяется и рассасывается, не играя какой-либо существенной роли в дальнейшем развитии зародыша.
Активация яйцеклетки
Активация яйцеклетки происходит закономерно в результате контакта ее со сперматозоидом. Имеет место кортикальная реакция, защищающая яйцеклетку от полиспермии, т. е. проникновения в нее более одного сперматозоида. Она заключается в том, что происходят отслойка и затвердевание желточной оболочки под влиянием специфических ферментов, выделяющихся из кортикальных гранул.
В яйцеклетке изменяется обмен веществ, повышается потребность в кислороде, начинается активный синтез питательных веществ. Завершается активация яйцеклетки началом трансляционного этапа биосинтеза белка (так как м-РНК, т-РНК, рибосомы и энергия в виде макроэргов были запасены еще в овогенезе).
Слияние гамет
У большинства млекопитающих на момент встречи яйцеклетки со сперматозоидом она находится в метафазе II, так как процесс мейоза в ней заблокирован с помощью специфического фактора. У трех родов млекопитающих (лошадей, собак и лисиц) блок осуществляется на стадии диакинеза. Этот блок снимается только после того, как в яйцеклетку проникает ядро сперматозоида. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро проникшего в нее сперматозоида приобретает другой вид – сначала интерфазного, а затем и профазного ядра. Ядро сперматозоида превращается в мужской пронуклеус: в нем удваивается количество ДНК, набор хромосом в нем соответствует n2c (содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом).
После завершения мейоза ядро превращается в женский про-нуклеус и также содержит количество наследственного материала, соответствующее n2c.
Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения внутри будущей зиготы, сближаются и сливаются, образуя синкарион (содержит диплоидный набор хромосом) с общей метафазной пластинкой. Затем формируется общая мембрана, возникает зигота. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух первых клеток зародыша (бластомеров), каждая из которых несет диплоидный набор хромосом 2n2c.
Эти клетки значительно отличаются у мужчин и женщин. У мужчин половые клетки или сперматозоиды имеют хвостоподобные выросты () и являются относительно подвижными. Женские половые клетки, называемые яйцеклетками, не подвижны и намного больше относительно мужских гамет. Когда эти клетки сливаются в процессе, называемом оплодотворением, результирующая клетка (зигота) содержит смесь унаследованных от отца и матери. Половые человека производятся органами репродуктивной системы - гонадами. продуцируют половые гормоны, необходимые для роста и развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.
Строение половых клеток человека
Мужские и женские половые клетки сильно отличаются друг от друга по размеру и форме. Мужские сперматозоиды напоминают длинные, подвижные снаряды. Это небольшие клетки, которые состоят из головки, средней и хвостовой частей. Головка содержит колпачковое покрытие, называемое акросомой. Акросома включает ферменты, которые помогают клетке спермы проникать в наружную оболочку яйцеклетки. расположено в головке сперматозоида. ДНК в ядре плотно упаковано и клетка не содержит много . Средняя часть включает несколько митохондрий, обеспечивающих энергию для . Хвостовая часть состоит из длинного выроста, называемого жгутиком, который помогает в клеточной локомоции.
Женские яйцеклетки являются одними из самых крупных клеток в организме и имеют округлую форму. Они вырабатываются в женских яичниках и состоят из ядра, большой цитоплазматической области, зоны пеллюциды (zona pellucida) и лучистого венца. Zona pellucida - это мембранное покрытие, которое окружает яйцеклетки. Она связывает клетки спермы и помогает в оплодотворении. Лучистый венец является внешним защитным слоем фолликулярных клеток, окружающий zona pellucida.
Образование половых клеток
Половые клетки человека продуцируются посредством двухэтапного процесса деления клеток, называемого . Через серию последовательных событий, реплицированный генетический материал в родительской клетке распределяется между четырьмя дочерними клетками. Поскольку эти клетки имеют половину числа от родительской клетки, они являются . Половые клетки человека содержат один набор из 23 хромосом.
Существуют два этапа мейоза: мейоз I и мейоз II. До мейоза хромосомы реплицируются и существуют в виде . В конце мейоза I образуется две . Сестринские хроматиды каждой хромосомы в дочерних клетках все еще связаны . В конце мейоза II образуются сестринские хроматиды и четыре дочерние клетки. Каждая клетка содержит половину хромосом от родительской клетки.
Мейоз подобен процессу деления неполовых клеток, известному как митоз. продуцирует две дочерние клетки, которые генетически идентичны и содержат такое же количество хромосом, как и родительская клетка. Эти клетки являются диплоидными, потому что включают два набора хромосом. Человеческие включают 23 пары или 46 хромосом. Когда половые клетки объединяются во время оплодотворения, гаплоидные клетки становятся диплоидной клеткой.
Производство сперматозоидов известно как сперматогенез. Этот процесс происходит непрерывно внутри мужских яичек. Сотни миллионов сперматозоидов должны быть выпущены, чтобы произошло . Подавляющее большинство сперматозоидов не доходят до яйцеклетки. При оогенезе или развитии яйцеклеток, дочерние клетки делятся неравномерно в мейозе. Такой асимметричный цитокинез приводит к образованию одной большой яйцеклетки (ооцита) и меньших клеток, называемых полярными телами, которые деградируют и не оплодотворяются. После мейоза I, яйцеклетка называется вторичным ооцитом. Вторичный ооцит завершит вторую стадию мейоза, если начнется процесс оплодотворения. Как только завершится мейоз II, клетка становится яйцеклеткой и может сливаться с клеткой спермы. Когда оплодотворение завершено, объединенная сперма и яйцеклетка становятся зиготой.
Половые хромосомы
Мужские сперматозоиды у человека и других млекопитающих являются гетерогаметическими и содержат один из двух типов половых хромосом: Х или Y. Однако женские яйцеклетки содержат только X-хромосому и поэтому гомогаметичны. Сперматозоид индивидуума. Если клетка спермы, содержащая Х-хромосому, оплодотворяет яйцеклетку, результирующая зигота будет XX или женский пол. Если клетка спермы содержит Y-хромосому, тогда результирующая зигота будет XY или мужской пол.
