Μορφολογία του σπερματοζωαρίου

Οι δύο κύριες λειτουργίες του σπερματοζωαρίου είναι η μεταφορά των 23 απλοειδών χρωμοσωμάτων του στο ωάριο και η ενεργοποίηση της διεργασίας ανάπτυξης του ζυγώτη. Το σπερματοζωάριο έχει ολικό μήκος 50 μm και αποτελείται από τρεις μορφολογικώς και λειτουργικώς διακριτές περιοχές: την κεφαλή, τον αυχένα ή μέσο τμήμα και την ουρά ή μαστίγιο.

Η κεφαλή του φυσιολογικού σπερματοζωαρίου έχει σχήμα ωοειδές, μήκος 3-5 μm, πλάτος 2-3 μm και πάχος 1,5 μm. Αποτελείται από τον πυρήνα και το ακρόσωμα, τα οποία καλύπτονται από την πυρηνική μεμβράνη και το μετακροσωματικό έλυτρο. Ο πυρήνας περιέχει το γενετικό υλικό του άνδρα. Το DNA των σπερματοζωαρίων έχει λίγο διαφορετική δομή από το DNA των διπλοειδών (σωματικών) κυττάρων: το DNA βρίσκεται συμπυκνωμένο στον μικρότερο δυνατό όγκο, έτσι ώστε να εξοικονομείται χώρος. Το ακρόσωμα καλύπτει τα πρόσθια δύο τρίτα του πυρήνα και αποτελείται από δύο τμήματα, το πρόσθιο και το τμήμα του ισημερινού.

Σχηματική παράσταση της μορφολογίας του σπερματοζωαρίου.

Σχηματική παράσταση της μορφολογίας του σπερματοζωαρίου.

 

Το πρόσθιο τμήμα του ακροσώματος περιέχει πρωτεολυτικά ένζυμα όπως ακροσίνη, θρυψίνη, υαλουρονιδάση και πρωτεάσες, τα οποία κατά την ακροσωματική αντίδραση απελευθερώνονται και υδρολύουν τη μάζα των κοκκιωδών κυττάρων και τη διαφανή ζώνη του ωαρίου με σκοπό να υποβοηθηθεί η διείσδυση του σπερματοζωαρίου και η συγχώνευσή του με το ωάριο. Ο ισημερινός δεν περιέχει ένζυμα αλλά παίζει σημαντικό ρόλο στην ένωση του σπερματοζωαρίου με το ωάριο. Η κυτταρική μεμβράνη καλύπτει την κεφαλή, τον αυχένα και την ουρά. Ωστόσο, κατά την ακροσωματική αντίδραση ρήγνυται μόνο η μεμβράνη της κεφαλής και όχι της ουράς, με συνέπεια να μην επηρεάζεται η κινητικότητα του σπερματοζωαρίου.

Το μετακροσωματικό έλυτρο είναι μια πάχυνση της κυτταρικής μεμβράνης μεταξύ του οπισθίου άκρου του ακροσώματος και του οπίσθιου δακτυλίου. Παίζει ρόλο στην αναγνώριση του σπερματοζωαρίου από το ωάριο και την ένωσή τους.

Ο αυχένας ή μέσο τμήμα συνδέει την κεφαλή με την ουρά, έχει μήκος 5-7 μm και πλάτος 1 μm. Περιέχει το αξονικό νημάτιο που περιβάλλεται από ινίδια με κυκλοτερή διάταξη και 1-2 κεντροσωμάτια. Ο αυχένας περιλαμβάνει μιτοχόνδρια, ενζυμικά συστήματα γλυκολύσεως και οξειδώσεως και προσδίδει την απαραίτητη ενέργεια για την επιβίωση και την κινητικότητα. Η ουρά έχει μήκος 40-50 μm, αποτελείται από δέκα συνολικά ζεύγη ινιδίων (ένα κεντρικό και εννέα περιφερικά) και προσδίδει στο σπερματοζωάριο τη χαρακτηριστική κινητικότητά του.

Τα στάδια της ακροσωματικής αντίδρασης.

Τα στάδια της ακροσωματικής αντίδρασης
Αριστερά: η κεφαλή του σπερματοζωαρίου και το ακρόσωμα είναι άθικτα.
Κέντρο: η κυτταροπλασματική μεμβράνη και η εξωτερική μεμβράνη του ακροσώματος συντήκονται (συγχωνεύονται) και σχηματίζουν μικρά κυστίδια.
Δεξιά: ολοκλήρωση της ακροσωματικής αντίδρασης.
C = κυτταροπλασματική μεμβράνη N = πυρήνας
O = εξωτερική μεμβράνη του ακροσώματος A = πρόσθιο τμήμα της κεφαλής
I = εσωτερική μεμβράνη του ακροσώματος E = περιοχή του ισημερινού
AC = ακρόσωμα P = μετακροσωματικό έλυτρο
S = υποακροσωματικός χώρος F = Η περιοχή όπου θα λάβει χώρα η σύντηξη (συγχώνευση) με το ωοκύτταρο