醫學新知

首頁 > 醫學新知

精子的生成
一、精液與精子簡介

精液是男性在性高潮的時候由陰莖所射出的體液,其主要成分是包含精漿(seminal plasma)及精子(sperm)兩部分。
顏色:主要為乳白色或帶有些微黃色
質地:精液剛從陰莖中射出時質地較黏稠且稍厚的,若是此時男性將其精射入女性陰道中,則約過5~40分鐘會形成較為水液狀的的精液。一般來說,此質地上的變化是為了讓男性精液在射精後可在女性陰道中附著停留較久,而後再變成水狀液,使其易於由陰道進入子宮甚至到輸卵管處受精。
成分:一般來說,正常男性一次射精的量約有3~5毫升(mL),而其中每毫升約含有2500萬隻精蟲,但只有佔精液約5%的數量,大部分仍是精漿所組成,佔精液的95%。精漿中所含的成分主要是水,另還包含有果糖、蛋白質等成分。

二、精子生成(spermatogenesis)

1.精子生成(spermatogenesis):是指由精原細胞(spermatogonia)發育成sperm的過程,其發生主要是在男性的睪丸或副睪中進行,而所需時間約64天。
2.精子的生成過程是需要在理想的環境下進行,一般約在青春期開始就有精子生成的表現;但不同於女性卵子成熟到停經期時停止,男性的精子成熟過程可持續一輩子,只是年紀越大精子的數量會減少。對男性來說,具備成熟的精子男性才有生殖能力。
3.精子生成的過程可以依不同的細胞型態分做不同階段,在精子生成過程中可以由以下的步驟所形成:
  精原細胞(spermatogonia)-->初級精母細胞(primary spermatocyte)-->次級精母細胞(secondary spermatocyte)-->精細胞(spermatid)-->精子(sperm)
4.精子生成的目的:產生成熟的男性配子(gamete),即俗稱的精子(sperm),才可以和女性的成熟配子(即卵子),相結合形成合子(zygote)。此合子為單細胞,具有如同一般細胞的染色體與DNA,可發育成胚胎。
5.精子生成的場所:是位在男性生殖系統的多個結構中,一開始是先在男性的睪丸中進行,而後逐漸移至副睪中繼續精子生成步驟,並在副睪儲存。在介紹精子生成的步驟之前,我們要先來簡述男性的生殖系統與睪丸的構造。
 
在睪丸中有許多的細精管,此處為精子生成的位置。在細精管的管壁處有許多的生殖幹細胞或精原細胞。這些精原細胞在精子生成的過程中經過許多步驟後,逐漸向管腔中移動,並且逐步完成精子生成,形成未成熟的精子。而這些未成熟精子又會再繼續進行型態上的變化,如形成尾部以幫助運動等,這些過程最後都會在副睪中形成成熟精子。
 
三、精子生成步驟
 
精子生成的步驟主要如下分為幾期:

1.精原細胞期(Spermatogonial phase):青春期時,受到睪固酮的作用下,使睪丸中的精原細胞(雙倍體,diploid)進行有絲分裂(mitosis),而這些有絲分裂產生的精原細胞,又可以依其在顯微鏡下看到細胞核的外觀不同,分為三類的精原細胞。另需記住,此時的精原細胞仍然是含46條染色體的雙倍體細胞。
 
A.Ad型精原細胞:佔大多數,在微鏡下看起來染色較深,被認為是細精管上皮所含的未分化的幹細胞。可以分裂形成兩個相同的Ad型精原細胞,也可以形成Ap型精原細胞<spermatogonia>,但一般來說此類細胞較少增生或分化。
B.Ap型精原細胞:顯微鏡下看起來染色較淡,會進行有絲分裂形成相同的細胞,但此時精原細胞已開始進行精子生成的分化發育。此時期為主要進行增生分化的精原細胞,但不同的是這些Ap型精原細胞的細胞質會形成asmodium,此構造可使細胞之間彼此聯繫,使發育能夠同步化。而後當這些有絲分裂停止後,Ap型精原細胞會開始分化成type B spermatogonia。
C.B型精原細胞:會繼續進行發育,進而分化成初級精母細胞,而後這些初級精母細胞會開始由細精管管壁處往「向管腔區」(Adluminal Compartment)做移動。
 
註:一般人體細胞為含有46條染色體(23對)的雙倍體(diploid)細胞此雙倍體就是由來自父親精子的單倍體(haploid)配子  與來自母體卵子的單倍體配子結合形成雙倍體的合子染色分體(chromatid):是指複製染色體的一半每一對染色體是包含來自父系的染色分體(chromatid),以及來自母系的染色分體,這些染色分體又稱為姊妹染色分體,因其在人體中調控相同的基因,故可配對成一對。一般以N表示單倍體細胞內染色分體,一般人體細胞為雙倍體有23對配對的染色體,共46條染色分體,故單倍體的配子只有23條染色分體,此時N=23。而正常的人體細胞因為同時有父系與母系的染色分體,形成故視作為2N。
 
2.spermatocyte phase(精母細胞期,又稱減數分裂期):
A.第一次減數分裂(meosis I):B型精原細胞會分化成初級精母細胞(primary spermatocyte),而後這些初級精母  細胞會開始複製DNA,使其染色分體變成原來的兩倍為4N(但此時的染色體仍然是由父系與母系染色體所組合而成的雙倍體,diploid)。

隨後,初級精母細胞會進行第一次的減數分裂(meosis I),形成兩個次級精母細胞(secondary spermatocyte),  而此時的次級精母細胞則是形成了單倍體(只帶有父系或母系其中一方的染色體,haploid),但此時的染色分體  (chromatid)數目則變成了原來正常細胞的數量為2N。此減數分裂過程中,細胞內的染色體容易進行如交叉互換  的染色體變易,故此階段會造成基因的變化,而形成彼此之間有所不同的精子,故同一父母生出來的小孩也會有  所不同。
B.第二次減數分裂(meosis II):形成次級精母細胞後,次級精母細胞會迅速進行第二次的減數分裂。在進行第二  次減數分裂時,次級精母細胞並不會複製染色體,而是直接將其單倍體的兩條染色分體分開,形成兩個精細胞  (spermatid),此精細胞是只有一條染色分體的單倍體細胞。精細胞不會再進行分裂,而是會開始分化形成精子  (sperm)。
  另外,值得一提的是在由精原細胞分裂到精細胞的過程中,這些細胞並未完全的非裂開成兩獨立的細胞,這些分  裂後的細胞彼此仍以部分細胞質相連著。而這樣為完全分開的好處,則是可以藉由這些相連的細胞質作細胞間的  橋梁,可以藉此傳遞細胞訊息,可以使細胞在進行分裂的時候能夠達到同步化的效果。
  
 
1.精細胞期(spermatid phase,又稱精子形成,spermiogenesis):注意此步驟為精子“形成”,是精子“生成”的其中一步驟,需注意不可混淆。在此階段中,精細胞會進行細胞修飾,使其形成精子。此步驟又可分成四個時期,如下述:
 
a.高基期(Golgi phase):精細胞中的高基氏體會釋出一些富含醣蛋白的頂體前顆粒(proacrosomal granule),這些被細胞內膜所包住的顆粒會凝聚在一起形成頂體小泡(acrosomal vesicle),且這些小泡會往細胞核膜旁聚集。頂體小泡會逐漸增大,且其內容物也會增多;同時,這些頂體小泡會決定發育的精子的前端為何處。在這個時期,精細胞內的中心粒(centriole)也會由細胞核旁移到精細胞的後端,這個中心粒會起始軸絲(axoneme)的組成,而這些軸絲未來則會形成精子的鞭毛(flagellum),用來當作精子運動的尾巴。
b.帽期(cap phase):在這個時期,頂體小泡會延伸蓋住細胞核的前半部,此時經過型態改變的頂體小泡則稱為頂體帽(acrosomal cap)。此時期的細胞核內物質也會開始濃縮。
c.頂體期(acrosome phase):在這一時期中,精細胞會改變其方向,精細胞的頭部會深埋在睪丸的支持細胞(Sertoli cell)之中,使其頭部朝向細精管管壁的方向。此時,鞭毛也會向著細精管管腔發育。而濃縮的細胞核在這時期則會開始變平且拉長,同時的細胞核和頂體也會往精細胞前端的細胞膜移動,而精細胞的細胞質中的微管則會朝反方向往後方移動,形成一個柱狀的鞘狀物,由頂體後端往精細胞的後部延伸。當這些鞘狀物向細胞後方移動時也會造成細胞膜向後移動,使細胞膜覆蓋在鞭毛上,隨後這些鞘狀物會消失。
而此時在精細胞後端的中心粒會和細胞核連接,並且開始變化成精子的頸部。另外會有九條粗的纖維會由中心粒開始發育並向後延伸到細胞的尾部,此粗纖維會蓋在軸絲的外側,並起到連接鞭毛和細胞核的作用。
細胞質中的粒線體也會以螺旋狀方式緊密纏繞在精子頸部並向後延伸到部分精子尾巴,此段區域又稱為精子尾部中節(middle piece);精子尾巴的後段則是由纖維鞘所覆蓋,稱為尾部主節(principal piece)。而尾部最末端則稱為尾部末節(end piece)
d.成熟期(maturation phase):此階段則是精細胞將其多餘的細胞質脫去,此多餘的細胞質又稱為殘餘體(residual body),這些殘餘體會被睪丸的支持細胞(Sertoli cell)所吞噬。此後精細胞成熟為精子進入管腔中,脫離開了細精管管壁。

 


回上頁