Строение и функции сперматозоида

Сперматозоид — это высокоспециализированная подвижная клетка, предназначенная для доставки отцовского генома к ооциту. Его компактная головка содержит конденсированную ДНК, покрытую акросомой, а жгутик, приводимый в движение митохондриями в средней части, обеспечивает подвижность, необходимую для прохождения по женскому тракту и достижения яйцеклетки.

Definition

Сперматозоид — это зрелый мужской гамет, жгутиковая гаплоидная клетка, состоящая из головки, несущей конденсированное ядро и акросому, средней части, богатой митохондриями, и жгутика, который обеспечивает подвижность.

Scope

Данная статья описывает структурные области зрелого сперматозоида (головка с ядром и акросомой, средняя часть и жгутик) и функциональные события, которые делают его способным к оплодотворению — подвижность, капацитацию и акросомную реакцию. Это справочное описание нормальной биологии сперматозоидов, а не клинический анализ спермы или руководство по лечению.

Core questions

• Как сперматозоид структурно разделен на головку, среднюю часть и хвост?
• Как отцовский геном упакован и защищен в головке сперматозоида?
• Что такое капацитация и почему она необходима перед оплодотворением?
• Что такое акросомная реакция и что ее запускает?

Key concepts

• Головка сперматозоида и конденсированное ядро
• Акросома
• Средняя часть и митохондрии
• Жгутик и аксонема
• Подвижность и гиперактивация
• Капацитация
• Акросомная реакция
• Связывание с zona pellucida

Mechanisms

Зрелый сперматозоид разделен на функциональные области: головку, чье плотно конденсированное ядро покрыто акросомой; среднюю часть, заполненную митохондриями, которые поставляют энергию; и жгутик, построенный вокруг аксонемы, которая обеспечивает поступательное движение. После эякуляции сперматозоид не сразу становится способным к оплодотворению; он проходит капацитацию в женском тракте — процесс созревания, включающий ремоделирование мембраны и внутриклеточную сигнализацию, который обеспечивает гиперактивированную подвижность и реактивность (Visconti 2009; Suarez & Pacey 2006). При достижении ооцита контакт с zona pellucida запускает акросомную реакцию — регулируемый экзоцитоз содержимого акросомы, который позволяет сперматозоиду проникать через zona и достигать мембраны ооцита (Bleil & Wassarman 1983).

Clinical relevance

Строение и функция сперматозоидов являются физиологическими ориентирами для понимания мужской фертильности и лабораторной оценки спермы. Данная статья описывает нормальную биологию сперматозоидов и не предоставляет критериев для диагностики или лечения мужского бесплодия.

History

Тонкая структура сперматозоида была картирована с помощью электронной микроскопии в середине XX века, что позволило определить головку, среднюю часть и жгутик. Концепция о том, что эякулированные сперматозоиды должны пройти капацитацию, прежде чем они смогут оплодотворить яйцеклетку, появилась в 1950-х годах и позднее получила молекулярное обоснование (Visconti 2009), в то время как Bleil и Wassarman (1983) идентифицировали гликопротеин zona pellucida как индуктор акросомной реакции.

Key figures

• Paul Wassarman
• Pablo Visconti
• Susan Suarez

Seminal works

• bleil-wassarman-1983
• visconti-2009

Frequently asked questions

Каковы основные части сперматозоида?

Сперматозоид состоит из головки, содержащей конденсированное ядро и акросому, средней части, заполненной митохондриями, которые обеспечивают движение, и жгутика (хвоста), который генерирует подвижность.

Почему свежеэякулированные сперматозоиды не могут немедленно оплодотворить яйцеклетку?

Они должны сначала пройти капацитацию в женском репродуктивном тракте — процесс созревания, который обеспечивает гиперактивированную подвижность и способность к акросомной реакции (Visconti 2009; Suarez & Pacey 2006).