精子形成: 定義、各ステップの詳細

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このページの最終更新日: 2020/03/18

  1. 概要: 精子形成とは
  2. 精子形成の各段階
  3. 魚類の精子形成

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概要: 精子形成 spermatogenesis とは

精子形成 spermatogenesis とは、精原細胞 spermatogonium から 精子 sperm が形成される一連の過程のことをいう (右図, 文献 1)。

2 回の 減数分裂 および大きな形態変化を伴う分化 differentiation から成る。最終段階である分化の過程は 精子完成 spermioenesis と呼ばれるが、この段階のみを指して精子形成という言葉が使われる場合もあるので、注意が必要である。

メスにおける卵子形成 oogenesis に相当し、両者を合わせて配偶子形成 gametogenesis という。


精子形成の各段階

精原細胞 spermatogonium の分裂は、精巣内に形成される 精細管 seminiferous tubule の中で起こる (4,5)。個体の成熟に伴って、その一部が精母細胞 spermatocyte となる。

精母細胞 は、一次精母細胞 primary spermatocyte と二次精母細胞 secondary spermatocyte に分類される。この 2 つには大きな違いがあり、上の図に書かれているように、前者は減数分裂の前、後者は減数分裂後である (4,5)。

精細胞 spermatid では、大きな形態変化がみられる (4,5)。まず、ゴルジ体の中に小胞が出現し、これが先体顆粒 acrosomal granule およびそれを包む先体胞 acrosomal vesicle になる。両者を合わせて先体 acrosome という。内部には、受精に際して卵を囲んでいる膜を溶かす 酵素 が含まれている。

精原細胞では DNA は ヒストン と結合しているが、精子ではヒストンがプロタミンと呼ばれる アルギニン に富んだタンパク質に置きかわり、よりコンパクトな構造になる。

精子の尾部は、中心小体 centriole から伸びた鞭毛を中心に形成される。ミトコンドリアがその周囲に配置される。


魚類の精子形成

原始的な脊椎動物である魚類の精子形成は多様であり、大きくタイプ 1 とタイプ 2 に分類されている (3)。同様に、精子の形態も多様である。魚類の精巣 のページも参照のこと。

Type I

  • Rotation of nucleus
  • Diplosome enters the nuclear fossa
  • Flagellum is symmetrically located

Type II

  • No rotation of nucleus
  • Diplosome remains outside the fossa
  • Flagellum is asymmetric

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References

  1. https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/animal-reproduction-and-development-43/human-reproductive-anatomy-and-gametogenesis-239/gametogenesis-spermatogenesis-and-oogenesis-891-12142/
  2. Boundless.com Gametogenesis (spermatogenesis and oogenesis). Link.
  3. Baccetti (Ed.) 1970 (Book) Comparative spermatology. Academic Press, New York.
  4. Amazon link: 塩田 2017. カラー図解 人体発生学講義ノート.
  5. Amazon link: 芋生 & 山田 1989. 発生 (基礎生物学シリーズ 6).

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