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Gli spermatozoi di diversi gruppi di animali mostrano una grande varietà di forma. Quelli dei cordati, tuttavia, mostrano una notevole uniformità di struttura.

Lo spermatozoo, che svolge la funzione di portare il materiale genetico dal maschio all’ovocita, consiste di due parti principali= testa e coda.

La coda consiste di quattro componenti – collo, pezzo centrale, pezzo principale e pezzo finale (Phillips, 1975).

Entrambe queste parti dello spermatozoo cioè testa e coda sono contenute, come nelle cellule viventi, in una membrana plasmatica continua. L’intera cellula dello spermatozoo è affusolata e appaiata per un’azione di tipo speciale e di durata limitata, cioè per nuotare e incontrare un uovo, per fondersi con la corteccia di un uovo, e per introdurre il nucleo e il centriolo dello spermatozoo nell’interno dell’uovo.

Struttura della testa dello spermatozoo:

La testa dello spermatozoo consiste principalmente nel nucleo e nell’acrosoma. La sua forma, dimensione e struttura varia notevolmente nei diversi gruppi di vertebrati (Fig. 7.) La testa dello spermatozoo svolge due funzioni: genetica e di attivazione.

La funzione genetica è incarnata nel nucleo dello spermatozoo che consiste quasi interamente di DNA più proteine nucleari e quindi è responsabile della trasmissione dei caratteri ereditari dal maschio. Il nucleo dello spermatozoo occupa la maggior parte della testa e la sua forma, in definitiva, determina la forma della testa dello sperma. All’estremità anteriore del nucleo dello spermatozoo si trova una struttura simile a un cappuccio chiamata acrosoma.

La forma e le dimensioni dell’acrosoma variano tra le diverse specie. L’acrosoma è delimitato da una membrana acrosomiale e contiene alcuni polisaccaridi acrosomiali come galattosio, mannosio, fruttosio ed esosmina (Kopency, 1976). Un gran numero di enzimi, soprattutto idrolasi, sono presenti anche nell’acrosoma. Contiene anche due enzimi più importanti come la ialuronidasi e la zona Iysin o acrosina che funziona durante l’ingresso dello sperma nell’ovulo (Nelson, 1985).

Nello sperma di alcuni animali come il pollo, si verifica una struttura a forma di cono chiamata corpo assiale o cono acrosomale tra l’acrosoma e il nucleo (Fig. 8 A). Il cono acrosomale si sviluppa in un filamento acrosomale al momento della fecondazione. Molto poco citoplasma si trova tra il nucleo e la membrana plasmatica della testa dello spermatozoo. Il citoplasma tra la membrana della vescicola acrosomale e la membrana plasmatica dello spermatozoo è chiamato citoplasma periacrosomale.

Struttura della coda dello spermatozoo:

L’apparato motore della coda dello spermatozoo è l’assonema o complesso di filamenti assiali che consiste nella solita coppia centrale o fibrilla assiale (o microtubuli) circondata da una fila interna di nove microtubuli doppi uniformemente distanziati, ognuno con due file di braccia che si proiettano verso il doppio tubulo adiacente, una fila di raggi radiali che si irradiano verso l’interno verso la coppia centrale di microtubuli, con anello esterno di nove fibre longitudinali grossolane (Guraya, 1987).

In realtà, tutti i componenti strutturali del flagello, che includono il pezzo di collegamento, 9 + 2 assonemi, la guaina fibrosa e le fibre dense esterne, sono strutturalmente interconnessi in un’unica unità funzionale.

È stata descritta una guaina centrale, costituita da proiezioni che circondano i due tubuli centrali. Essa è collegata da nove raggi, collegamenti radiali ai nove doppietti, che sono anche collegati tra loro da collegamenti tra doppietti. (Fig. 8 d).

Dal punto di vista morfologico la coda consiste nelle seguenti sottodivisioni:

1. Collo:

Il collo è un segmento corto e leggermente ristretto costituito da proiezioni situate tra la base della testa e il primo giro dell’elica mitocondriale del pezzo medio. Il collo differisce chiaramente dalla testa e anche dal resto della coda (cioè il pezzo medio, il pezzo principale e il pezzo finale) per alcune caratteristiche morfologiche del plasmalemma, una netta demarcazione del suo limite superiore dall’anello posteriore, e la mancanza di continuità tra le colonne segmentate e le fibre denerali esterne della coda (Fig. 8 A). I due Centrioli si trovano ad angolo retto l’uno rispetto all’altro, sono il Centriolo prossimale e quello distale.

Il Centriolo distale forma e dà attacco al filamento assiale della coda dello spermatozoo; il Centriolo prossimale non ha funzione attiva nello spermatozoo ma è un potenziale attivatore all’interno di un uovo durante la prima divisione di scissione dell’uovo fecondato.

Nel collo sono presenti anche due o tre mitocondri. Questi generalmente stabiliscono una stretta relazione con entrambe le estremità del centriolo prossimale avvolgendosi intorno alla superficie laterale di quest’ultimo. Questi mitocondri sono continui con i mitocondri superiori dell’elica del pezzo medio.

2. Pezzo medio:

Anatomicamente, la guaina mitocondriale e l’anello esterno di fibre grossolane caratterizzano il pezzo medio dello sperma dei mammiferi. È quella parte del flagello che si trova tra il collo e l’anulus e costituisce la sede più importante per le varie attività metaboliche dello sperma.

L’assonema dello sperma dei mammiferi è circondato da nove fibre esterne dense, chiamate anche fibre grossolane o accessorie. Queste corrono per la maggior parte della sua lunghezza, costituendo così uno schema a sezione trasversale 9+9+2 (Fig. 2.8 d).

I mitocondri della parte media disposti da un capo all’altro costituiscono un’elica attorno agli elementi fibrosi longitudinali della coda. Le giunzioni finali dei mitocondri sono generalmente viste a caso lungo il corso dell’elica.

Si ritiene che la guaina mitocondriale sia la fonte di energia (ATP) per la motilità dello sperma. Tuttavia, questa energia è limitata e una volta utilizzata non può essere rinnovata, tranne nei mammiferi e in quegli animali in cui gli spermatozoi rimangono vivi all’interno del corpo materno perché ci sono fonti di energia disponibili per lo spermatozoo.

Alla giunzione del pezzo medio e del pezzo principale è presente l’anulus che è anche conosciuto come l’anello Centriole o anello di Jensen. L’anello è composto da subunità filamentose strettamente impacchettate, da 3 a 4 nm di diametro. Si sviluppa in stretta associazione con la membrana plasmatica e rimane saldamente aderente ad essa. Il significato funzionale dell’anello non è ancora chiaro, ma secondo alcuni scienziati la funzione dell’anello potrebbe essere quella di prevenire lo spostamento dei mitocondri.

3. Pezzo principale:

Il pezzo principale o pezzo principale dello spermatozoo dei mammiferi è circondato da una guaina fibrosa che mostra un’organizzazione di base simile in diverse specie di mammiferi. La guaina fibrosa è composta da una serie di nervature orientate in modo circonferenziale che si estendono a metà della coda in due colonne longitudinali che corrono lungo i lati opposti della guaina per tutta la sua lunghezza. La guaina non è attaccata alla membrana plasmatica.

Le colonne longitudinali si estendono nel pezzo principale per tutta la lunghezza della guaina fibrosa nelle sue superfici dorsale e ventrale. Sono composte da subunità longitudinali spesse da 15 a 20 nm attaccate all’assonema durante il movimento dello sperma.

La membrana plasmatica è indipendente da questo complesso. Verso la fine del pezzo, le colonne longitudinali si riducono progressivamente di dimensioni. Nel frattempo le costole diventano sottili. La brusca fine della guaina fibrosa segna la giunzione tra il pezzo principale e quello finale.

4. Pezzo finale:

Il pezzo finale consiste in una coppia centrale di fibrille assiali e un anello di nove fibre doppie, che sono circondate dalla membrana plasmatica. Il modello 9+ 2 del complesso di filamenti assiali si estende attraverso la maggior parte della coda, incluso il pezzo finale, ma la disposizione delle fibre nella punta del pezzo finale è cambiata e il numero decrescente di fibre suggerisce una successiva terminazione delle singole subfibre (Fig. 8 F-H).

Funzioni dello spermatozoo:

La funzione principale dello spermatozoo è quella di portare la dote genetica paterna e di attivare l’ovulo.

Tipi di sperma:

Il tipo di sperma prodotto varia da specie a specie. La dimensione dello sperma può essere di appena 0,018 mm nell’Anfiosso o di 2,25 mm o più nel rospo. La testa dello sperma è, tuttavia, specifica della specie. Può essere sferoidale (teleostei), a forma di asta o di lancia (anfibi), a forma di cucchiaio (uomo e molti altri mammiferi), o ad uncino (topo e ratto).

I tipi di sperma si dividono ancora in due tipi principali che si trovano negli animali: gli spermatozoi flagellati, che possiedono un flagello o coda come gli spermatozoi biflagellati (in Opsanus, un pesce rospo). Gli spermatozoi non flagellati mancano di flagelli e si trovano in Ascaris, granchio ecc.

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