Половые клетки. Сперматогенез и овогенез. Овуляция

Мужские половые клетки – сперматозоиды представляют собой подвижные клетки, размером около 70 мкм. Как и все клетки, сперматозоид содержит ядро, цитоплазму с ее органеллами и клеточную мембрану. У сперматозоида различают головку и хвост. Головка содержит ядро, впереди которого расположена акросома, набор ферментов которой способен растворять оболочку яйцеклетки при оплодотворении. Хвост сперматозоида содержит сократительные элементы (пучки фибрилл), обеспечивающие движение сперматозоида. При прохождении по семявыносящим путям к сперматозоидам добавляются жидкие секреты половых желез – образуется сперма. Продолжительность жизни и оплодотворяющая способность сперматозоидов человека составляют от нескольких часов до двух суток.

Женские половые клетки – яйцеклетки имеют диаметр до 150 мкм. Яйцеклетка содержит ядро, большое количество цитоплазмы, в которой помимо клеточных органелл содержатся белково-липидные включения (желток) и гликоген.

У человека, как и у всех плацентарных млекопитающих, в связи с внутриутробным развитием и питанием за счет организма матери отпала необходимость в создании запасов желтка в яйцеклетке. Поэтому в цитоплазме яйцеклетки женщины содержится очень небольшое количество желточных включений. Свой запас питательных веществ яйцеклетка обычно расходует в течение 12 – 24 ч после овуляции, а затем погибает. Яйцеклетка человека покрыта двумя оболочками: цитолеммой и слоем фолликулярных клеток. Цитолемма является цитоплазматической мембраной клетки. Слой фолликулярных клеток располагается снаружи от цитолеммы. Он защищает яйцеклетку и выделяет гормон эстроген.

Сперматогенез и овогенез. Развитие половых клеток происходит в половых железах. Цикл развития сперматозоидов называют сперматогенезом (от греч. sperma – семя, genesis – происхождение), а яйцеклеток – овогенезом (от греч. ovum – яйцо, genesis – происхождение).

Сперматогенез – образование мужских половых клеток – сперматозоидов. Сперматозоиды у человека образуются в течение всего активного периода жизни мужчин. Продолжительность развития зрелых сперматозоидов из родоначальных клеток (сперматогониев) составляет около 70 – 75 сут. Вначале сперматогонии, общее число которых в одном яичке достигает 1 млрд., размножаются, делятся митотическим путем. При этом увеличивается количество сперматогоний. Начиная с периода полового созревания, часть сперматогониев прекращает делиться и вступает в стадию роста, а затем созревания. На стадии созревания мейотическое деление приводит к образованию четырех сперматид, каждая из которых имеет гаплоидный набор хромосом (23 хромосомы). Сперматиды постепенно превращаются в сперматозоиды. В этих половых клетках происходит перестройка структур: они удлиняются, у них формируются головка и хвост. У верхушки головки сперматозоида образуется уплотненное тельце – акросома, содержащая ферменты, которые при встрече с женской половой клеткой (яйцеклеткой) разрушают ее оболочку. При этом сперматозоид проникает внутрь яйцеклетки. При недоразвитии или отсутствии акросомы сперматозоид не способен оплодотворить яйцеклетку.

Сформировавшиеся сперматозоиды попадают в просвет семенных канальцев яичка и вместе с жидкостью, образуемой стенками канальцев, постепенно продвигаются в сторону придатка яичка, который служит резервуаром для сперматозоидов. Количество образующихся сперматозоидов огромно. В 1 см³спермы содержится до 100 млн. сперматозоидов, скорость продвижения которых составляет около 3,5ммв 1 мин. В женских половых путях сперматозоиды сохраняют жизнеспособность в течение 1 – 2 сут.

Овогенез – развитие женских половых клеток (яйцеклеток). Размножение будущих яйцеклеток (овогоний) в овогенезе происходит только в период внутриутробного развития организма. При этом образуются так называемые примордиальные фолликулы, располагающиеся в корковом веществе яичника. Каждый такой фолликул содержит незрелую женскую половую клетку – овогонию, окруженную одним слоем фолликулярных клеток. Овогонии многократно митотически делятся, превращаясь в ооциты первого порядка, которые сохраняются в яичнике девочки вплоть до ее полового созревания. К началу полового созревания в яичниках имеется около 300 тыс. ооцитов первого порядка. Ооциты вместе с окружающими их двумя слоями клеток фолликулярного эпителия образуют первичные фолликулы.

В период полового созревания и у половозрелой женщины большинство ооцитов гибнет, созревают только 400 – 500 яйцеклеток. В процессе созревания ооцит проходит стадии мейоза, в результате чего образуется ооцит второго порядка. Происходящее на этой стадии второе деление мейоза приводит к образованию одной яйцеклетки с гаплоидным набором хромосом и трех направительных телец. Первичные фолликулы превращаются во вторичные фолликулы. Вокруг каждого вторичного ооцита образуется несколько оболочек, а внутри фолликула накапливается жидкость. Таким образом вторичный фолликул превращается в пузырчатый (третичный) фолликул, заполненный фолликулярной жидкостью. Зрелый пузырчатый фолликул достигает в диаметре 1 см. У половозрелой женщины каждый месяц одновременно созревает 1, реже 2 фолликула, остальные фолликулы подвергаются обратному развитию – атрезии. На месте гибели таких недозревших и погибших фолликулов остаются структуры, получившие название атритических тел.

Овуляция и менструальный цикл. Созревший пузырчатый фолликул в одном или другом яичнике приподнимает покровный эпителий и разрывает его. При этом яйцеклетка (ооцит второго порядка) выпадает в брюшинную полость тела возле брюшного отверстия маточной трубы. Процесс разрыва пузырчатого фолликула и выпадения из него яйцеклетки получил название овуляции (рис. 80). На месте лопнувшего фолликула из его фолликулярных клеток образуется желтое тело, которое служит временной железой внутренней секреции. Гормон желтого тела прогестерон задерживает следующую овуляцию. Под влиянием прогестерона (гормона желтого тела) утолщается слизистая оболочка матки, она подготавливается к восприятию оплодотворенной яйцеклетки.

Рис. 80. Схема развития фолликулов яичника. Овуляция, образование желтого тела:

1 – первичные фолликулы в корковом веществе яичника, 2 – растущие фолликулы, 3 – пузырчатый фолликул (Граафов пузырек), 4 – овуляция, 5 – желтое тело, 6 – рубец на месте желтого тела, 7 – мозговое вещество яичника, 8 – атретическое тело, 9 – кровеносный сосуд

Если оплодотворение яйцеклетки не происходит, через 12 – 14 дней гормонообразова-тельная функция желтого тела прекращается. При этом слизистая оболочка матки отторгается, рвутся ее кровеносные сосуды, наступает кровотечение, которое принято называть менструальным. Очередная менструация происходит в среднем через каждые 28 дней. Период от первого дня предыдущей менструации до первого дня следующей принято называть менструальным циклом. Продолжительность менструального цикла индивидуальна – от 21 до 30 дней. Начинается менструация у девочек в период полового созревания (11 – 16 лет) и продолжается до 45 – 50 лет. Средняя продолжительность менструации 3 – 5 суток. В следующую за ней постменструальную фазу под влиянием гормона эстрогена восстанавливается слизистая оболочка матки (эндометрий). Затем с 14 – 15-го дня от начала менструации, с момента овуляции, наступает предменструальная фаза, в течение которой слизистая оболочка матки готовится принять оплодотворенную яйцеклетку.

Если яйцеклетка оплодотворяется и наступает беременность, то на месте лопнувшего пузырчатого фолликула образуется крупное (до 5 см в диаметре) желтое тело беременности. Это желтое тело существует в течение 6 месяцев, выполняя важную эндокринную функцию, затем оно подвергается обратному развитию.