第三章 雄性生殖生理

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第三章 雄性动物生殖生理
第一节 雄性动物生殖机能的发育和性行为
一、睾丸下降(descent of testicle)
1、概念:胎儿期的睾丸位于腹腔内,大多数雄 性动物在出生前后的特定时期,睾丸才由腹腔 通过腹股沟管进入阴囊内,这一过程成为睾丸 下降。
2、时间 猪:胚胎期的后1/4阶段 牛、羊:胚胎发育中期 马:出生后
1精原细胞(2N)
数次有丝分裂
16 初级精母细胞(2N)
减数分裂I 减数分裂II 第1次成熟分裂
32 次级精母细胞(1N)
第2次成熟分裂
64 精细胞(1N)
变形
64 精子(1N)
精 子 发 生 过 程
不同发育阶段精子细胞
精子
残余体
初级精母细胞
次级精母细胞
粗线期
偶线期
细线期
细线前期
精原细胞
精子发生过程
粘附素
3)精子受精能力(潜能)的获得
4、精子成熟的主要变化
4.1.精子成熟过程中的结构变化 (1)细胞质小滴由颈部移向远端,最后脱离; (2)顶体面积减少,带有一个锥形尖质,与核的长轴成40 度角; (3)DNA与核蛋白结合越来越紧密,精子核的Feulgen染色 不断减弱;
(4)精子体内的硫氢键逐步氧化成二硫键(HS→SS),使
公牛:10次/日以上
绵羊:20次/日以上
公猪、公马:8~20次/日
第二节
精子的发生与成熟
雄性动物在出生时精细 管还没有管腔,在精细管内 只有性原细胞和未分化细胞。 到一定年龄后,精细管逐渐 形成管腔,围绕管腔的精细
管上皮有性原细胞和未分化
细胞变成的支持细胞。
上图:180天水牛曲精细管; 下图:800天水牛曲精细管
精子核及精子尾部结构更加稳定。
4.2.膜的变化
膜脂的重修饰
膜通透性的改变,使Na+外排与K+内渗,形成精子
内K+高Na+低;
精子表面负电荷增加,而不互相凝集,有利于精子
在附睾内贮存。
质膜蛋白成分的变化
4.3.代谢的变化
糖酵解增强,由于对磷脂的利用,使磷脂含量
下降,合成活性下降,蛋白质含量下降。
4.4.运动方式的变化
嗅闻 排尿
发声
动作 强度
各方面动作强度增加,企图嗅闻公畜的生殖器,导致一个反向平行的旋 转动作。 正面的头对头 爬跨其它的 接触;爬跨 摇尾;不爬跨 母山羊 其它母牛 当公畜接近并试情时静立不动 头对头的嗅 闻;“模拟” 不爬跨 争斗
姿势
头向后转 尾偏
耳的典型位 置
阴蒂因阴唇 收缩而显露; 后肢张开, 举尾于一侧, 尻部后坐 无
精子的形成:顶体(高尔基复合体),线粒体鞘(线粒体),尾部鞭毛(中心体)
4、精子发生的内分泌调控
睾丸机能的内分泌调节
↗FSH 精子发生 足细胞 下丘脑→GnRH→垂体 ABP 维持高浓度的雄激素 ↘LH 间质细胞 T
反馈调节
生精细胞
分泌
分泌
PRL
抑制素
二、精子的成熟与贮存
1、精子在附睾中的运行
不断分泌和流动的精细管液及睾丸网液被带入附睾内 精子在附睾内的运行,除靠睾丸网液的流动外,同时也需要
附睾上皮的纤毛运动和附睾管壁的收缩。
精子在附睾内的运行时间:
牛:7天,绵羊:13天,猪:12天,人:12天
射精次数的增加可使运行时间缩短10~20%
2、精子成熟的附睾环境
pH值下降,对精子的成熟起一定的作用 渗透压增加,使精子进一步脱水,并处于休眠 状态
动物种类
性成熟(月龄)

8~14
水牛
15~20

12~18

12~18

4~8

6~10
五、适配年龄( Age suitable for mating) 根据公畜自身发育的情况和使用目的人为确定 的公畜参加配种的合适年龄。 性成熟之后,体成熟之前
雄性指标 开始出 现生殖 机能 1.开始形成精子:精细管及附 睾内有精子存在 2.开始射精:电刺激可引起第 一次射精 3.生殖器官发育:阴茎可由包 皮内伸出 4.出现性欲:由爬跨行为
外形极不规则的高 柱状细胞,侧面和管
腔面有很多凹窝,凹
窝里埋着各级生精细
胞。
曲精细管的组成,生精细胞的演变及其与足细 胞的关系:A.精原细胞 B.精母细胞 C.圆形 精子细胞 D变形精子细胞
足细胞对精子发生的生理功能:
1.对生殖细胞的营养和支持作用
2.自分泌、旁分泌调节作用
雄激素结合蛋白(ABP)、生长因子
雌性指标 1.产生卵子
2.出现第一次发情
3.生殖器官发育:阴道开张 4.出现性欲:接受爬跨,约有 50%第一次排卵。
初情期
生理机能 完整 持续表现雄性生 理机能 表现周期性发 情
性成熟
影响的主要 因素
遗传
环境
营养
内分泌
六、性行为(sex behavior)
动物在两性接触中表现出来的特殊行为,是由 动物体内激素和体外特殊因素共同作用而引起的 特殊反应。

不出现
类似牛、绵羊 和山羊
排尿
发声 母畜的触觉刺激

兴奋时频频排 少量尿
兴奋时节奏性 排尿 求偶的咕噜声
用尿标记母马 曾排尿处 性兴奋时嘶叫
两性接近时发出求偶的咕噜声
舔母畜的生殖器 头压于母牛 背部 “轻推”,有程式地接近母羊, 头转至一侧
以鼻拱母猪肋 部
舔母马身体, 咬背和颈
求偶时的姿势
交配时的姿势
一、精子的发生(spermatogenesis)
1、概念: 精子的发生:精子在睾丸内产生的全过程。 精子形成:精细胞在睾丸精细管内变态形成精子的过程。 2、 精细管上皮的细胞结构 精细管外层为含有肌样细胞层的固有膜(基膜),内层 为精细管上皮。
精细管上皮 1)生精细胞 2)支持细胞
曲精细管结构
足细胞(支持细胞)
c.转圈运动
2、运动速度 ----- 温度、介质性质和流向
哺乳动物的精子在37~38℃的温度条件下运动速度快,温度低于10℃就 基本停止活动 牛:97~113μm/S,尾部颤动20次左右, 人、马:75~100μm/S 绵羊:200~250μm/S
3、运动特性 a.逆流性 b.趋物性 c.趋化性
4、动力来源与运动机理 精子尾部轴丝(双联微管)滑动和尾部
精子发生的特点:
1.连续性 在一个精子生成序列完成之前,隔一定 时间,精细管的同一部位连续出现数个新的 精子发生序列,而不是先生成一批再发生一 批。 2.同步性 精子生成过程中,除早期的几次精原细 胞分裂是完全分裂外,其余的多次分裂均属 不完全分裂,细胞间未完全分开而形成胞质 桥。胞质桥把来源于同一精原细胞的同族细 胞联成一个整体细胞群,同族细胞之间可以 通过胞质桥传递信息而同步发育。
人:胎儿7~9月龄,出生前后
3、隐睾(retained testis) 一侧或双侧睾丸未能降入阴囊,仍滞
留于腹腔或腹股沟内的现象。
单隐睾 双隐睾 生殖能力较低 完全没有生殖能力
二、初情期前雄性生殖机能的的发育 从性分化到初情期发动,睾丸的基本结
构(精细管索、间质组织)均没有明显变
化。 睾丸生长缓慢,主要是精细管索的延长。
3.细胞通讯作用 4.精子释放作用 5.吞噬作用
血睾屏障和足细胞间隙的连接关系
cAMP、离子
退化精子、残存胞质
6. 构 成 血 - 睾 屏 障 ( blood-testis
barrier)
选择性通透、免疫隔离
3、精子发生的基本过程 1)精原细胞的增殖 2)精母细胞的发育与成熟分裂 3)精子的形成
精原细胞增殖与分化
四、精细管上皮周期
在精细管同一部位出现两次相同细胞组合所
经历的时间。 牛: 13.5d,猪: 8.6d,马: 12.2d,
绵羊: 10.3d,兔: 10.3d
“时间”
图4-5 牛精细管上皮周期和各阶段特有的细胞
每排(Ⅰ-Ⅷ)表明在一个特定的细胞群中存在的种细胞类型。这些细胞群或阶段可根 据种细胞核的形态变化和精细胞的分布情况识别出来。 A0和A1分别代表贮存(休眠)的备用干细胞和更新的主干细胞 A2和A3为A型精原细胞 In为中间型精原细胞 B1和B2为B型精原细胞 M为精原细胞有丝分裂 Le、Z、P和D分别 代表初级精母细胞的细线期、偶线期、粗线期和双线期 CⅡ为次级精母细胞 M1和M2为 第一次和第二次成熟分裂 r、el、L分别代表圆形的,正在变长的和变长的精细胞
质膜
顶体帽
顶体
核膜 核
核后帽
(1)中段:长约8~15um,较粗。2+9+9结构。外 围有大量由线粒体呈螺旋状排列而成的线粒体鞘。 (2)主段:长约30~40um。结构为2+9结构。 (3)末段:长约3~5um,两条中央的中心轴丝及外 周的细胞膜构成。
二、畸形精子
第三节 精子的生理特性
一、精子的运动 1、运动方式 a.直线前进 b.原地摆动
睾丸网
直精细管
五、精细管上皮波 在精细管的 纵长方向细胞排列 状态所显示的变化 规律
“空间”
精 细 管 上 皮 波
精细管
转向点 图4-6 精细管上皮波示意图 (从I到Ⅻ为一个波)
第三节 精子的形态结构
一、正常精子的形态结构 1、头部 核物质、顶体、质膜 2、颈部 基板、中心粒 3、尾部 中段---线粒体鞘膜 主段---蛋白质鞘膜 末段
头压在母牛 背部, 射精时 有 “冲跳” 无
射精时头向后急速转动
射精时不动, 阴囊收缩
咬母马颈部Βιβλιοθήκη 交配后的反应伸展头和颈
舐阴茎


母畜性行为表现
行为 牛 绵羊 山羊 猪 马 嗅闻公畜身体和生殖器官 当以公畜试情时频频排尿;增加排尿并不是猪和绵羊的发情特征,但却是马 愿意接受交配的特征。 非独特的吼 叫频繁增多 非独特的咩咩叫声频繁增多 发情的咕噜 声
三、初情期(puberty) 1、概念:雄性个体第一次释放有受精能力的精 子,并表现出完整性行为序列的时期。
2、初情期时间及判定标准 体重 睾丸大小及阴囊周径 精液检查:一次射精精子总数≥5000万,其中 直线前进运动的精子≥10%
动物种类

水牛




初情期(月龄)
6~12
10~15
12
8~12
精子获得直线前进运动的能力,这种运动方 式是精子具有受精能力的重要指标。
5、精子在附睾内的储存
可贮存总精子数的70%
贮存时间一般为30~60天 精子在此贮存过久,最后变性或被吸收,也可
能不经交配而流失
三、精子发生周期
从A1型精原细胞开始,经过增殖、生长、成熟分裂及 变形等阶段最后形成精子的整个过程所需要的时间 猪:44-45d、牛:54-60d、绵羊:49-50d、山羊:60d 兔:44-50d、马:50d、大鼠:48d、小鼠:35d 1个精子发生周期包含4—5个精细管上皮周期
交配后 的反应
弓背;举尾



性行为的生理机制
生殖激素的长期作用是性行为的生理学基础,神经中枢 控制具体的某次性行为。 下丘脑→ GnRH →垂体 ↗ FSH →刺激生殖上皮的发育和精子的形成 ↘LH → 刺激间质细胞分泌T →T经循环
到大脑皮层感受器,使♂产生性欲; 交配前通过视、听和嗅觉的刺激使大脑皮层发生兴奋→引 起荐部脊髓的勃起中枢兴奋→使阴茎勃起→与♀生殖道发生摩 擦产生兴奋→通过神经传至副性腺和输精管→引起平滑肌收缩
3~6
4~8
3、初情期公畜的特点: 1)生殖器官和身体的发育最迅速 2)具备生成成熟精子的能力 3)生殖机能和身体的发育还未完全成熟 4、饲养管理要点: 1)临近和进入初情期的公母畜要分群饲养 2)刚进入初情期的公畜不能参加配种 3)加强营养,促进其生殖器官和身体的全面发育
四、性成熟(sexual maturity) 公畜较母畜晚一些 根据公畜的体况进行配种
→最后射精.
性行为的影响因素 a.遗传 b.环境 -----季节和气候 c.生理状态 d.社群地位 e.管理 -----性经验、性抑制、性刺激、新奇效应、竞争效应
f.母畜的状态
交配频率: 在一定的时间内,公畜与发情母畜交 配的次数(采精的次数),也称交配能力 (mating ability )。
的弯曲摆动,尾部的对称性摆动才能使精
子直线前进运动
二、精子的代谢 1、糖酵解 -----在无氧条件下,精子进行 糖酵解产生丙酮酸或乳酸,最终分解为二氧 化碳和水,并释放能量。 果糖酵解 糖酵解指数:109个精子在37℃条件下1小时 利用果糖的量。(反映出精子密度和精子活 力) 正常牛、羊精液的果糖的酵解指数为1.74mg。
Na+、Cl-下降,K+和磷升高,影响到精子膜及 其代谢功能
睾酮的水平高,促进精子成熟并获得受精能力 附睾上皮能分泌多种蛋白质和酶进入附睾液, 有可能与精子的成熟、运动有关
3、精子在附睾内的成熟
1)前进运动能力的获得
前向运动蛋白与受体结合,制动蛋白抑制附睾内精子的运动
2)精子与透明带糖蛋白结合能力的获得
性行为序列:性激动—求偶—勃起—爬跨—
交合—射精—性失效
嗅闻
性嗅反射
推、挤、踢
爬跨
交配
公畜性行为表现
行为
嗅闻

绵羊
山羊
嗅闻母畜的生殖器和尿


嗅闻母猪头部
对母畜尿的反应
“叭哒嘴”:公畜强劲的站着,头部保持水 平位 置,并可能向两侧缓慢摇动,同时颈部伸直 和 上唇撅起,“叭哒嘴”持续10-30秒 无
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