精子

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  汉语拼音jīng zǐ)(sperm;spermatozoa),成熟的雄性生殖细胞。其形态多样。低等动植物精子都具鞭毛脊椎动物的精子一般为蝌蚪状,称典型精子。高等植物包括少数裸子植物和全部被子植物的精子都不具鞭毛,依靠花粉管输送以完成受精作用。

动物精子结构

典型精子

  以哺乳类为例,精子的结构可分为头、颈和尾3部分。

  头部 主要由细胞核和顶体组成。成熟精子的细胞核含有高度致密的染色质,核的前端有顶体,顶体内有水解酶性质的颗粒,它与精子通过卵外各种卵膜有关。核膜虽为双层膜结构,但两层的间距很小,而且只有在核后端与颈部相连的转褶处有核膜孔。

  颈部 此部最短。位于头部以后,呈圆柱状或漏斗状,又称为连接段。

  尾部 分为中段、主段和末段3部分。主要结构是贯串于中央的轴丝。从远端中心粒到环之间称为中段,其长度在哺乳类中差异颇大,但结构大体相似。主要结构是轴丝和外围的线粒体鞘。轴丝是精子的运动器官,其结构与动物的鞭毛(或纤毛)相似,基本组成上都是9+2型。轴丝外有9条粗纤维组成的纤维鞘。线粒体鞘中,线粒体相互连接,螺旋地包在粗纤维之外,是在精子形成时线粒体汇集到一起彼此相互合并而成的连续结构。环位于中段的后端。为哺乳类精子所特有,可能与防止精子运动时线粒体后移有关。主段是尾部最长的部分,由轴丝和其外的筒状纤维鞘组成。末段,纤维鞘逐渐变细而消失。

非典型精子

  共同特点是缺乏鞭毛,但是其形状却相差悬殊,而且结构都较为简单。

  这种精子在无脊椎动物中分布很广。有的是圆球状或带状,更像一个细胞。有的则长出许多细而长的突起,线虫纲动物的非典型精子像变形虫。一般认为,这种简单形状是退化而来的次生性状。

植物精子结构

  各种植物类群的精子内部结构差异很大。低等植物的游动精子,在结构和发育上类似于动物精子。中国科学家从小麦的成熟花粉粒中,观察到具尾部结构的精细胞。它的一端是钝的头部,主要为长椭圆形的细胞核所占据;另一端是细胞质延伸的尾部 ,末端渐尖 ,约占细胞长度的2/3。精子细胞质中除含有线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、小液泡和退化的质体外,还具有微管以及与细胞纵轴相平行的大量纤丝状结构。线粒体集中在尾部细胞质中。

精子发生

  动物精子和植物精子有不同的发生过程。

动物精子发生

  高等动物精子的发生是在睾丸的曲精细管(生精小管)内进行。哺乳类的精原细胞可以作为干细胞增生繁殖,产生新的干细胞并能产生进行分化的细胞,后者产生初级精母细胞。除最早的精原细胞以外,在精子发生过程中每次有丝分裂之后,细胞质都不完全分开,细胞之间有间桥相连,形似合胞体。这可能有利于细胞之间维持严格的同步性,有利于同时产生大量的精子。

  精母细胞产生后,进入生长期,体积增大,此时称为初级精母细胞。分裂后每个初级精母细胞产生两个单倍体的次级精母细胞。进入第二次成熟分裂,形成两个精子细胞。

  由精子细胞成为精子的过程叫精子形成,也称为精子变态。这一过程极为复杂,主要是细胞核和细胞器发生急剧变化。细胞核中核蛋白成分发生显著变化,导致染色质致密化,核的体积缩小,高尔基体演变为帽状顶体,线粒体则重新分布,围绕着轴丝形成螺旋。在这些变化的同时,大部分细胞质聚集到颈部,仅通过一细柄与精子相连。这时精子的尾部已从后端长出,当此细柄断开时,精子即与细胞质(称为残体)脱离进入到曲精细管的管腔中。

植物精子发生

  各种植物的精子器或雄配子体产生的精子数目有很大差异:水韭的一个精子器可产生4个精子,卷柏128~256个,瓶尔小草(厚囊蕨类)几千个,种子植物的雄配子体一般只产生两个精子。