第三章-精子与精液

LOGO第三章精子与精液主讲教师：韩雪蕾Page2主要内容第一节精子的形态与结构第二节精子发生第三节精液的组成及其理化学特性第四节精子的生理学特性Page3计划学时：2h教学目标：1.了解精子发生的过程，以有利于种公畜的合理利用。2.了解精子发生过程。3.了解精子的形态、精子与精液的生理学特性，为正确地进行精液品质检查和精液的处理奠定基础。Page4第一节精子的形态与结构一、精子的正常形态与结构精子与其他体细胞在形态结构上的不同点精子具有独特的形态结构及代谢过程精子具有运动能力精子是一种特化的单倍体细胞，不再生长与增殖精子是一种高度浓缩的细胞，缺乏大多数体细胞所具有的大量细胞质，且头部体积小精子具有高度改良的与活动有关的细胞器、线粒体及鞭毛所构成的尾Page5精子是高度特化了的细胞，具有运动性。形态和大小有种属差异，但长度与动物的体格大小无关。家畜精子的全长一般为50～70μm。家畜精子的形态与结构：主要由扁卵圆形的头部、细长的尾部组成（头与尾的连接部也称颈部，此处结构极脆弱）；表面覆盖质膜，携带父方遗传物质。大鼠的精子头部呈镰刀形小鼠精子头部呈鹰喙状（钩状）禽精子的头部呈略弯曲的长圆锥形Page6Page7一、头部主要由细胞核构成，内含有遗传物质DNA，核的前部覆盖有双层结构的囊状顶体（亦称“核前帽”），核后部包裹有核后帽。在精子头的中部，顶体后缘与核后帽交叠处形成核环（精子赤道）。顶体是受精所需要的重要细胞器，内含有多种蛋白质和多种与受精有关的酶（脂质水解酶），其畸形、缺损或脱落会影响精子受精能力。第一节精子的形态与结构Page8第一节精子的形态与结构二、尾部为精子最长部分，是精子的代谢和运动器官。依结构和功能分为中段、主段、末段三部分。中段：较粗（纤丝：中心2条，内圈9对，外圈9条，外围以线粒体鞘），为精子的能源库和代谢中心。主段：细长（纤丝：中心2条，内圈9对，外圈9条），为精子的运动器官。末段：极短，只有两条中心纤丝，两条中心纤丝和外表胞膜。中段主段末段Page9第一节精子的形态与结构精子的尾部任何部位带有原生质滴，均表明其形态上不成熟，它们在自然条件下不具受精能力Page10第一节精子的形态与结构Page11第一节精子的形态与结构Page12第一节精子的形态与结构三、哺乳动物畸形精子的分类根据出现畸形的部位，可分为头部、中段和尾部3类畸形。1.头部畸形：常见的有大头、小头、双头、头部过圆或过窄、顶体膨胀、顶体不完整或脱落等。多数是由于在精子发生过程中，细胞分裂和精子细胞变形时受某些不良环境影响引起，对精子的受精能力和运动方式有显著影响。Page132.尾部畸形：主要有头尾分离、尾部卷曲、双尾、断尾、带有原生质滴等类型。大部分尾部畸形是精子通过附睾、尿生殖道或体外处理过程中出现的。尾部畸形对精子的运动能力和运动方式影响最为明显。Page143.中段畸形：包括中段肿胀，纤丝裸露和中段呈螺旋状扭曲等，多数在睾丸和附睾中发生，直接影响精子运动方式和运动能力。Page15第一节精子的形态与结构Page16第二节精子发生（Spermatogenesis）精子发生是指精子在睾丸内产生的全过程，也叫精子生成（spermioteleosis）。包括生精细胞分裂、增殖、演变和向管腔释放等过程。一、精子发生的部位二、精子发生的过程三、精子发生的时间和空间概念四、精子在附睾内的成熟变化五、精子发生的内分泌调节六、血液-睾丸屏障Page17第二节精子发生早期胚胎发育中，来自卵黄囊的PGCs（原始生殖细胞）迁移到未分化的性腺原基有丝分裂性原细胞性腺原基卵原细胞精原细胞精子发生卵子发生精子卵子Page18第二节精子发生一、精子发生的部位精子产生于睾丸小叶内的曲细精管，其在初情期发动时出现在管腔中。曲细精管上皮细胞的组成：足细胞（sertolicell）：足细胞在出现管腔前称支持细胞生精细胞：发育不同阶段的精子Page19第二节精子发生曲精细管的管壁从外到内分别为：结缔纤维组织：内含有血管、淋巴管、神经和间质细胞（分泌雄性激素）。精细管基膜：肌样细胞层生殖上皮：•生精细胞：数量比较多，成群的分布在足细胞之间，大致排成3~7层，为不同阶段的精子和精细胞•足细胞：呈辐射状排列在精细管中，分散在各期生精细胞之间，支持营养生精细胞Page20第二节精子发生1.不同发育阶段种细胞在曲精细管壁上的排列从管壁外周的基膜内侧至管腔依次排列有精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精（子）细胞和变形中的精子。完成变形后的精子游离到管腔中。Page21第二节精子发生2.足细胞为一种不定形细胞，处于曲精细管壁上相邻的两个扇形生精细胞群之间，为血-睾屏障的基本组成部分，对生精细胞具营养和支持作用，具有内分泌作用、细胞通讯作用，吞噬作用。Page22第二节精子发生足细胞滑面内质网收缩使精子向曲细精管管腔中释放足细胞顶部紧邻精细管管腔的滑面内质网的不断变形是促使精细胞完成变形和精子向管腔中释放的动力。Page23第二节精子发生二、精子发生的过程精子发生的起点是A1型精原细胞的分裂。精子发生过程分4个阶段：第一阶段：精原细胞的分裂和初级精母细胞的形成。A1型精原细胞经多次有丝分裂，形成初级精母细胞，一般经历15~17d。主要特点是：精原细胞首次分裂同时产生一个人活动的精原细胞和另外一个暂时休眠的干细胞，所有细胞的分裂都是有丝分裂。Page24第二阶段：初级精母细胞经第一次减数分裂和次级精母细胞的形成。初级精母细胞进行第一次减数分裂，由一个初级精母细胞产生2个次级精母细胞。是一个染色体复制加倍的过程，致使分裂后每个次级精母细胞称为含有两个染色单体的单组染色体。经历时间为15~16d。Page25第三阶段：初级精母细胞的第二次减数分裂和精子细胞的生成。次级精母细胞在短时间由1个细胞分裂成2个精子细胞（单倍体），这个阶段一天之内即可完成，因此在睾丸的组织切片上很难发现次级精母细胞的存在。Page26第四阶段：精子细胞的变形和精子的形成，也称为精子形成。细胞质的变化，顶体及线粒体鞘的形成，中心粒的发育和尾部的形成等。细胞核变成精子的主要部分，高尔基体形成顶体，中心个体变成精子的尾，线粒体逐渐聚集在尾的中段形成特有的线粒体鞘膜。细胞的原生质浓缩为一个球形的原生质滴，附着在精子的颈部。通过这个变形过程，圆形的精子细胞逐渐形成蝌蚪状的精子，并脱离精细管上皮的足细胞，游离于管腔中。Page27第二节精子发生Page28第二节精子发生精母细胞的减数分裂（成熟分裂）1个初级精母细胞2个次级精母细胞（15~16d）1个次级精母细胞减数分裂I第1次成熟分裂减数分裂II第2次成熟分裂2个精子细胞（1d内）1个初级精原细胞经过2次成熟分裂可形成4个精子细胞，而1个精原细胞最终形成64个精子细胞。Page29第二节精子发生精子的形成和释放：主要的变化为：(1).细胞核内染色质浓缩，核称为精子头部；(2).高尔基体成为顶体，包裹于精子头部；(3).中心体成为精子尾部；(4).线粒体围绕于精子尾部中段周围；(5).细胞质丢失，精子从足细胞脱离。1个精细胞变形1个精子（10~15d）Page30第二节精子发生Page31第二节精子发生三、精子发生的时间概念和空间概念1.精子发生的时间概念（1）.精子发生周期（Spermatogeniccycle）：指由A1型精原细胞分裂开始，经过增殖、生长、减数分裂及变形等阶段最后形成精子的整个过程所需要的时间。家畜的精子发生周期大多在40～60d的范围内（猪为44～45d，牛60d±，绵羊49～50d，马50d±）。精子生成后从睾丸运抵附睾尾所需的时间：牛10(7～11)d，羊13～15d,猪9～12d,马10～12d，兔9～10d。Page32第二节精子发生（2）.精细管上皮周期(cycleoftheseminiferouseoithelium)：也称生精上皮周期，指在精子发生过程中，同一部位的精细管上皮出现两次相同细胞组合所经历的时间。一个精子发生周期包含4~5个精细管上皮周期。周期长度（d）：猪9、羊10、马12、牛14。细胞组合（cellularassociation）：指精子发生序列中由不同类型的生精细胞组成的细胞群。Page33第二节精子发生（3）.精子发生周期与精细管上皮周期的关系精子发生周期：从A型精原细胞开始至精细胞变成精子的过程所需要的时间。睾丸内精子的形成是连续的，而精子在精细管局部的形成有周期性。每个精子发生周期内包含着若干个精细管上皮周期。例：牛的精子发生周期是60d，一个精细管上皮周期是14d，即在能够产生“一个”精子的时间内，在精细管的某个横断面上就会发生4.3（60/14）个精细管上皮周期的细胞群变化。Page34第二节精子发生2.精子发生的空间概念细胞组合在曲精细管纵长上的排列状态：沿着精细管的纵长，在某一时刻总是排列着一定数量的细胞组合片段（序列）。细胞组合片段：指在曲精细管的纵长上按一定的顺序排列并占有一定长度的细胞组合所组成的序列。Page35第二节精子发生★曲精细管中细胞组合的出现有周期性：同一片段中的细胞组合在起止点间按顺序排列；相邻片段的细胞组合依序首尾相接。如：以Ⅻ为起点、以Ⅰ为终点的序列的排列状态为★细胞组合在某些局部会有排列不整齐的“变序现象”。变序也是正常现象。Page36第二节精子发生精细管上皮波(SpermatogenicWave):指在同一时间沿着精细管的纵轴不同部位出现相同细胞组合，称为精细管上皮波。反映精细管上皮的“空间”或距离的变化规律。Page37第二节精子发生四、精子在附睾内的成熟变化㈠形态和结构的变化：①细胞质小滴消失；②头部核内染色质浓缩（附睾内的高渗环境吸收水分所致）脱水，顶体变小；③DNA与核蛋白结合愈来愈紧密；④精子体内的HSSS,使精子核及精子尾部结构更加稳定。Page38第二节精子发生㈡运动能力和运动方式的变化：附睾头的精子，仅做原地摆动或圆周运动；附睾尾的精子则获得前进运动的能力，呈直线前进运动。㈢受精能力的发展：精子只有通过附睾才获得受精能力（体外受精除外）。㈣代谢方式的改变：睾丸内精子通过糖酵解获取能量，附睾内精子（需能量很少，呈休眠状态）则分解乳酸取得能量。㈤膜的改变：膜通透性改变，Na+的外排和K+的内渗而形成获取负电荷，负离子更易通过膜进入精子内。Page39第二节精子发生五、精子在附睾内贮存①附睾内的温度比正常体温低4~7℃；②弱酸性：PH=6.2~6.8;③某些抑制因子抑制精子的活动。Page40第二节精子发生五、精子发生的内分泌调节睾丸的生精机能受下丘脑-垂体-睾丸轴自上而下的正向调节和自下而上的反馈调节。1.GnRH：促进FSH和LH的分泌。2.FSH：刺激精子发生；刺激足细胞产生雄激素结合蛋白（ABP）以满足精子在附睾内成熟对睾酮的需要。3.LH：刺激间质细胞分泌睾酮，以满足精细胞发育（维持精子发生）以及精子向曲精细管管腔内释放对睾酮的需要。Page414.睾酮是维持精子发生的主要激素之一，它主要反馈调节下丘脑GnRH和垂体FSH、LH的分泌；5.足细胞分泌的抑制素可选择性的抑制FSH的分泌，参与精子发生的内分泌调节；6.垂体前叶分泌PRL作用于间质细胞，可增加其LH受体数量，加强间质细胞对LH的敏感性。Page42第二节精子发生Page43第二节精子发生六、睾丸不同类型细胞及其功能联系对精子发生的调控1、足细胞---提供营养、分泌ABP，分泌抑制素、吞噬退化和死亡的精原细胞核精子，形成血睾屏障。2、间质细胞---分泌T而由T来直接发生作用。Page44第二节精子发生六、血液-睾丸屏障(血-睾屏障)血-睾屏障是由曲精细管基膜上有收缩作用的肌样细胞（第一血-睾屏障或不完全屏障）和管壁上相邻足细胞间的紧密联接两部分构成的一种对精子发