精子游动的供能中心:附睾精子的能量系统

精子中大量的线粒体构成精子尾部中段螺旋形排列的线粒体鞘,是精子的供能中心。精子糖酵解和线粒体呼吸代谢中产生的ATP是精子运动的主要能量来源,能激活精子的鞭毛系统。

在大多数动物的附睾精子成熟过程中,精子内ATP含量是增加的,ATP酶的总活性在羊和大鼠也是成熟精子比较高。ATP水解释放的高能磷酸键一方面为精子的代谢提供了能量,另一方面也为精子鞭毛运动的微管滑动提供了能量基础。

用放射性同位素标记的实验证明,诱导精子突然出现活动能力的地点与附睾上皮活跃地转运肉碱的地点一致,而且附睾液内肉碱浓度和精子的活动力平行地增加,提示肉碱与精子运动的诱导有密切关系。用附睾远侧的肉碱浓度孵育附睾头部近侧的不动精子,可使其运动产生。延长孵育时间或增加肉碱的浓度则可由起初的刺激效应转变为抑制效应。表明肉碱对于附睾精子运动是一个双重效应。

肉碱对于精子运动的刺激作用,一般认为是低浓度时提供了乙酰肉碱作为精子氧化代谢的底物,乙酰肉碱同样可以刺激未动精子的运动。而高浓度时则反而能抑制乙酰肉碱的代谢,从而抑制精子的运动。实验表明高浓度的肉碱能抑制射出精子的呼吸作用。附睾尾部高浓度的肉碱可能就是起了一个保持附睾尾部已经成熟、精子运动能力已经充分发育的精子仍然处于静息的状态,以作能量储备,为射出精子的活跃运动提供充分的能量基础。

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