精子在睾丸的曲細精管內生成以後, 並沒有馬上形成蝌蚪狀精子, 睾丸精子還需在附睾內經歷精子成熟過程, 以及在女性生殖道內經歷獲能過程。
精子在4-6米長的附睾內運行過程中經歷了一系列複雜的變化。 精子在成熟過程中, 體積略變小, 含水量減少。 最明顯的改變是未成熟精子體部的胞漿小滴向後移動, 並最終脫下。 在一些不育病人的精液中, 可看見大量未脫下胞漿小滴的未成熟精子。
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睾丸內出來的精子可活動, 但進入附睾頭段後, 即失去活動能力。 精子在附睾內運行的過程中, 又逐步獲得了活動能力。 先出現原地擺動, 然後有轉圈式運動, 最後才有成熟精子特有的擺動式前向運動。 因此, 觀察精子的運動方式, 也是衡量精子是否成熟的一個指標。
另外, 在精子成熟過程中, 精子膜的通透性發生改變, 如對鉀離子的通透性增加, 出現了排鈉的功能, 這對酶活力及代謝有重要的影響。
精子在附睾運動過程中表面負電荷增加, 這可使精子在附睾內貯存時, 由於電荷同性相斥的作用, 而不至於凝集成團。
還應指出, 附睾的一些分泌物覆蓋於精子表面,
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(1)唾液酸是一種含有羧基的糖, 帶有負電荷, 故精子成熟過程中表面負荷增加的主要原因, 即為唾液酸的增加。
(2)從免疫學角度來看, 唾液酸有掩蓋精子特異抗原的機能, 這就使精子在漫長的成熟及運行過程中, 不致於被免疫活性細胞識別而引起自身免疫反應。 先天性唾液酸轉移酶缺乏或由於細菌唾液酸酶作用, 均可導致免疫不育。
(3)含唾液酸糖蛋白可穩定頂體前區的細胞膜, 從而抑制精子的頂體反應。 從這個意義上講, 此糖蛋白也應屬於去能因數。
射出的精子表面附著有附睾和精囊腺分泌的一種去能因數。
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去能因數的清除主要依靠宮頸、子宮及輸卵管液中的β澱粉酶、胰蛋白酶、β葡糖苷酶及唾液酸酶, 後者在卵泡液中含量也很高。 所以, 直接取自附睾尾的精子不具有受精能力, 而把這些精子放在雌性生殖道內若干時間後, 再取出作體外受精試驗, 才具有受精能力。
精子獲能以後, 精子膜的不穩定性增加, 並去除了抑制頂體反應的因數,
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頂體系在精子細胞核頭端的一個特殊的結構, 它包繞在細胞核頭端的三分之二處。 頂體是一特異的溶酶體, 外包單層膜, 呈扁平囊狀。 其近細胞膜的部分稱頂體外膜, 貼近核膜的部分稱頂體內膜。 內、外膜之間的狹窄腔隙中存有均質性的頂體內容物, 內含糖蛋白和多種水解酶, 如透明質酸酶、唾液酸苷酶、酸性磷酸酶、β-n-乙醯氨基葡糖苷酶、芳基硫酸酯酶和類胰蛋白酶等。
精子開始發生頂體反應時, 精子頂體外膜與其相貼的細胞膜發生多點融合而破裂, 繼而出現小孔。 頂體酶就是通過這些小孔釋放出去, 直至頂體內膜完全暴露。 頂體反應完成的標誌是頂體內膜與精子細胞膜的完全融合。
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對於哺乳動物精子來說, 鈣離子是激發頂體反應的必要條件。 在發生頂體反應時, 可見大量鈣離子內流。 在生理條件下, 附睾液中鈣離子濃度低, 輸卵管液中鈣離子濃度高, 顯然後者有利於頂體反應。
在輸卵管內許多精子經歷頂體反應後釋放大量水解酶, 使卵子周圍的卵丘細胞分散並去除放射冠, 這樣使一些尚未發生頂體反應的精子得以與透明帶接近, 相互識別。
這裡需要補充一句, 在精子獲能過程中, 由於去除了糖鏈末端的唾液酸, 可使精子的膜結構發生顯著改變, 表現為膜內蛋白重排成簇現象, 這可能與精子與卵子識別有密切關係。
精子與卵子透明帶結合後也發生頂體反應, 釋放頂體蛋白酶, 分解透明帶,逐步穿入。其中一個精子與卵細胞膜靠近,精子頂體內膜與卵細胞膜相互融合,最終雄性原核和雌性原核合二為一,完成了受精過程。
分解透明帶,逐步穿入。其中一個精子與卵細胞膜靠近,精子頂體內膜與卵細胞膜相互融合,最終雄性原核和雌性原核合二為一,完成了受精過程。