Строение спермиев и их физиологические свойства.

Спермии состоят из 4 основных составляющих, каждая из которых имеет свое предназначение.

Головка, шейка, тело, хвостик.

Область головки – самый главный компонент половой клетки, в нем находится генетический материал. Шейка – место для соединения головки с телом. В теле – митохондрии, там располагается склад ферментов для получения энергии. Хвостик обусловливает передвижение половых клеток в направлении места оплодотворения.

Величина: яйцеклетка примерно в 16 тыс. раз больше по площади, чем сперматозоид.

У быка длина головки 9 микрон, шейка 1 микрон, тело 10 микрон, хвостик 44-53 микрон.

Средняя длина у животных – 73 микрон, вариабельность 50-80 микрон)

Головка у спермиев барана и быка имеет форму ложки. У хряка и жеребца – форма пластинки. На передней части – чехлик (акросома), внутри – значительное количество гиалуронидазы, растворяющей вещество, которое склеивает клетки лучистого венца – гиалуроновую кислоту. В процессе оплодотворения спермий, подходя к яйцеклетке, растворяет гиалуроновую кислоту, подходит к желточной оболочке, пробуравливает её. Способность выделять гиалуронидазу спермиями при температуре 0 градусов сохраняется в течение 3 суток. Далее происходит разрушение акросомы.

В самой головке имеется 2 вакуоли, для облегчения. Известно, что то вещество, которое находится в полости головки, кажется однородным, но если подействовать соответствующими реактивами – разделяется на отдельные нити (хроманемы, составляющие хромосом). Известно, что генов в хромосомах несколько сот тысяч.

В нижней части головки имеется углубление, куда присоединяется шейка.

Шейка состоит из двух колечек, которые называются центриолями. Эти центриоли связаны тремя связками. передняя – к головке, задняя – к телу. Самое ненадежное место в строении половых клеток. Наличие шейки у спермиев дает головке возможность покачиваться, чтобы преодолевать встречное движение течковой слизи.

Тело спермия. Главная составляющая – спиральная нить, которая состоит из митохондрий. Осевая нить входит в хвостик и выходит из него, образуя иголку хвостовой части спермия. Кроме осевой нити имеется ещё 2 спиральные нити. Известно, что спиральные нити служат рессорами при движении спермиев. За счет наличия этого компонента спермии способны совершать 9 ударов в секунду. Спиральные нити предупреждают перемещение генов в головке. Морфологически спиральные нити состоят из шариков, склеенных белком (самые натуральные митохондрии). Митохондрии состоят из белковой оболочки, наполненной жиром, на поверхности их находятся ферменты, отвечающие за гликолиз, внутри – ферменты, управляющие процессами дыхания.

С периферии находится 9 крупных фибрилл, изгибающих хвостик вправо или влево, в зависимости от того, на какие фибриллы поступает энергия.

Хвостик – в нем находится осевая нить. У старых половых клеток конечная часть хвостика заканчивается в виде кисточки (хвостика льва).

 

Влияние внешних факторов на спермии.

Действие света на спермии

Спермии – факультативные анаэробы. Прозрачные, в них отсутствуют какие-либо пигменты, которые защищают клетки от негативного влияния солнечных лучей. Спермии погибают в течение 30-40 минут от воздействия прямых солнечных лучей. Наиболее губительным свойством обладают УФ лучи. Рассеянный свет не оказывает влияния на спермии. Поэтому окна на племпредприятиях закрываются шторами. Свет от искусственных источников света не оказывает отрицательного действия на половые клетки.

Действие температуры

При более высокой температуре обменные процессы ускоряются, увеличивается число токсических веществ. При снижении температуры обменные процессы замедляются, количество токсинов снижается.

Положительная температура

Оптимальный уровень +40 ̊С, но при этом быстро расходуются питательные вещества и быстро накапливаются токсины, спермии погибают.

3 зоны:

+48-+50 ̊С

Спермии погибают, происходит потеря способности к прямолинейно-поступательному движению, происходит разрушение белков.

+47-+45 ̊С

Сохраняют способность к движению, но происходит разрушение акросомы. Ферменты выходят за пределы половых клеток, оплодотворения не происходит.

+25-+40 ̊С

Нет вредного влияния. Но быстро накапливается молочная кислота, оксид углерода, аммиак.

Температурный шок /температурный удар: при попадании спермиев после получения спермы в температуры ниже +18 ̊С. В момент выделения спермы происходит активация гликолитического центра, интенсивно проявляются обменные процессы. При температуре ниже 18 ̊С входящий в состав спермы плазмологен переходит в твердое состояние, развивается несоответствие. Большая часть половых клеток погибает. Поэтому в состав искусственных сред, если планируется хранение спермы при низких положительных или отрицательных температурах вводят лецитин – фосфолипид с температурой затвердевания ниже, чем у плазмологена.

Отрицательные температуры:

5 зон:

· Зона высокой метаболической активности (+40 - +25 ̊С);

· Зона неполгного анабиоооза (+25 - 0 ̊С). Снижение обменных процессов примерно в 10 раз;

· Зона кристаллизации охлажденной и переохлажденной воды внутри клеток и вне (0 - -80̊С). Метаболизм протекает на более низком уровне, по отношению к оптимальному ниже на 10¹³ раз;

· Зона кристаллизации связанной и адсорбированной воды (-80 - -150 ̊С). Все клетки погибают;

· Отсутствие кристаллизационных и рекристаллизационных процессов, зона квантовых реакций (-150 - -273 ̊С).

 

Методы оценки спермы.