成熟精子的細胞核含有高度緻密的染色質,在光學顯微鏡和電子顯微鏡下都難以區分其結構。核的前端有頂體,是由雙層膜組成的帽狀結構覆蓋在核的前2/3部分,靠近質膜的一層稱為頂體外膜,靠近核的一層稱為頂體内膜。
sperm,spermatozoa
典型精子的結構
精子發生的激素調控
精子發生中的基因調控
雄性動物的生殖細胞。其形狀與一般細胞有很大差異。各種動物的精子可以分為典型和非典型兩類,典型的一般為蝌蚪狀,頭部近圓柱形(各種動物不盡相同),尾部細長,如鞭毛。非典型的精子形态多樣但均缺乏鞭毛。
一個尚無解釋的現象是所謂變異型精子的産生。在哺乳類(包括人類)、鳥類、兩栖類、魚類、昆蟲和環節動物,同一個體中,不是由于退化或病理的原因,除典型的精子而外,還産生特小、特大、或者甚至不隻一條鞭毛的變異型。海産和淡水前鰓類(軟體動物)的變異型精子的形狀與正常的完全不同。
典型精子的結構
自列文虎克1677年觀察到人和一些高等動物的精子以來,迄今已研究了一千多種動物的精子,其中大部分都是蝌蚪狀的。50年代以來對精子的生物學特性的認識取得了迅速的進展。以哺乳類為例,精子的結構可分為頭、頸和尾3部分。
頭部主要由細胞核和頂體組成,呈圓球形、長柱形、螺旋形、梨形和斧形等,這些形狀都是由核和頂體的形狀決定的。
成熟精子的細胞核含有高度緻密的染色質,在光學顯微鏡和電子顯微鏡下都難以區分其結構。核的前端有頂體,是由雙層膜組成的帽狀結構覆蓋在核的前2/3部分,靠近質膜的一層稱為頂體外膜,靠近核的一層稱為頂體内膜。頂體内有水解酶性質的顆粒,它與精子通過卵外各種卵膜有關。在頂體和核之間的空腔稱為頂體下腔,内含肌動蛋白。有些無脊椎動物的精子受精時産生頂體反應:肌動蛋白聚合形成頂體突起或頂體絲;使精子能附着于卵的質膜上,導緻精卵融合──受精。
核膜雖為雙層膜結構,但兩層的間距很小,而且隻有在核後端與頸部相連的轉褶處有核膜孔。
頸部此部最短。位于頭部以後,呈圓柱狀或漏鬥狀,又稱為連接段。它前接核的後端,後接尾部。在前端有基闆,由緻密物質組成,剛好陷于核後端稱為植入窩的凹陷之中。基闆之後有一稍厚的頭闆,兩者之間有透明區,其中的細纖維通過基闆接連于核後端的核膜。在頭闆之後為近端中心粒,它雖然稍有傾斜,但與其後的遠端中心粒所形成的軸絲幾乎垂直。圍着這些結構有九條由縱形纖維組成的顯示深淺間隔的分節柱,線粒體分布在分節柱的外圍。這九條分節柱與其後的9條粗纖維的頭端緊密相連。
尾部分為3部分:中段、主段和末段。主要結構是貫串于中央的軸絲。
中段從遠端中心粒到環之間稱為中段,其長度在哺乳類中差異頗大,但結構大體相似。主要結構是軸絲和外圍的線粒體鞘。
①軸絲:精子的運動器官,由遠端中心粒形成,一直伸向精子的末段。精子軸絲的結構與動物的鞭毛(或纖毛)相似,基本組成上都是9+2型,即位于中央的兩條是單根的微管,四周是9條成雙的微管(二聯體)。
軸絲外的纖維鞘由9條粗纖維組成。它們與頸部9條分節柱相連。這是哺乳類精子特有的,因此人們把哺乳類精子列為9+9+2型(圖3),盡管其大小形狀在各種動物有所不同。鳥類和有些無脊椎動物的精子中也有類似的結構。
②線粒體鞘或稱線粒體螺線:線粒體相互連接,螺旋地包在粗纖維之外,故稱線粒體鞘。它是在精子形成時線粒體彙集到一起彼此相互合并而成的連續結構。各哺乳類螺線的圈數差别很大,少的十來圈,多的達幾百圈。
③環:位于中段的後端。在線粒體鞘最後一圈之後,是該處質膜向内轉折而成。為哺乳類精子所特有,可能與防止精子運動時線粒體後移有關。
主段尾部最長的部分,由軸絲和其外的筒狀纖維鞘組成。纖維鞘中有兩條纖維突起成縱形嵴,由于縱形嵴剛好分别位于背腹二側,以緻使精子尾部截面呈卵圓形。
末段随主段進入末段,纖維鞘逐漸變細而消失。
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