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1、第三章 雄性动物的生殖生理Chapter 3.Physiology of Male Reproduction 第一节 家畜的性别分化和生殖机能的发育 Differentiation and Development of Reproductive Organs in Farm Animals,一、性别的决定,遗传决定性别 人类等高等脊椎动物和其他一些动物(XX或XY ZW或ZZ)环境决定性别 无脊椎动物和低等脊椎动物(温度等环境因素影响了受精卵主导基因的激活从而影响性别)如：某些蛙类 20 雌雄各半 30 全部为雄性如：一种海生蠕虫后螠别 周围有成体雌虫 幼虫发育为雄虫 周围无成体雌虫 幼虫发育
2、为雌虫,1905 Stevens&Wilson 提出染色体决定性别的理论1923 Painter 证实人类X,Y染色体的存在1959 Welsons&Jacobs 提出Y染色体决定雄性的理论1966 Jacobs雄性决定因子位于Y染色体的短臂上1989 Palmer et al.找到了Y染色体上的性别决定区(Sex determining Region of the Y Chromosome),1.遗传决定性别,30多年来寻找TDF基因的研究状况,TDF:Testis Determining Factor,SRY:Sex-determining Region of Y Chromosome,胚
3、胎中胚层生殖原基细胞分裂形成上皮细胞团伸入中肾组织生殖脊生殖索原始性腺(由生殖上皮,间质细胞和原始生殖细胞构成)(原始生殖细胞Primordial Germ Cells,PGCs)PGCs来源于胚胎内胚层最早出现在卵黄囊背侧通过血液循环迁移到生殖脊发育为精原细胞或卵原细胞,2.性别分化,SRY基因表达睾丸决定因子（TDF）TDF(Testis Determining Factor）作用：位于性腺髓质的精原细胞发育，皮质的卵原细胞 发生萎缩 性腺睾丸 与性腺相连中肾、沃尔夫管附睾、输精管,早期胚胎有两性发育方向：性腺有两种性原细胞：位于性腺皮质的卵原细胞 位于性腺髓质的精原细胞 性腺有两个不同的
4、管状系统：沃尔夫管 繆勒氏管,3.雄性动物生殖机能的发育,1.雄性动物性发育阶段初情期、性成熟和体成熟初情期：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。性成熟:机体生长发育到一定时期，生殖器官和副性征基本发育完全，开始具有生殖能力的这一时期,称性成熟。体成熟：机体性成熟后，组织器官继续发育，直到具有成年动物固有的形态和结构特点，即体成熟。性机能繁殖停止期：丧失了受精能力，丧失了繁殖后代的能力。,3.雄性动物生殖机能的发育,1.雄性动物性发育阶段,Hormones as Mediators of Development,2.影响性成熟的因素品种：猪、羊等小动物、小家畜要比
5、牛、马等大动物、大家畜性成熟要早。培育品种要比原始品种性成熟要早（与外来品种比较，地方品种牛、马比外来品种晚；猪、羊与外来品种的杂交品种比外来品种早）。气候：海拔高，纬度高，寒冷地方性成熟要晚。饲养管理：最主要的营养水平（营养水平比较好则性成熟要早）。,3.雄性动物生殖机能的发育,概念：雌雄两性在接触中一系列的特殊行为表现。影响性行为的因素有很多，主要包括：遗传因素 公畜的体况和经验 环境因素 母畜状态性行为链(Behavior chain):性行为的表现形式，是由于特殊的刺激引起的性反应，再由这些反应引起的另一些反应和刺激，这种现象称为行为链或行为序列。性兴奋 求偶 爬跨 交配 射精 性失效
6、,第二节 雄性动物性行为,性行为对繁殖的影响（1）公畜效应。公畜效应的表现：1）使母畜的性成熟提前；2）使本来为季节发情的母畜变为周期性发情 3）使正在发情的母畜的发情期缩短。（2）性行为能够提高受胎率。,第二节 雄性动物性行为,一.睾丸精子的生成过程,第三节 精子的形态结构和精子的发生,精子是由睾丸曲精细管的生精细胞发育而成的。要经历以下几4个时期：1.增殖期：生精细胞、精原细胞、初级精母细胞 2.生长期：初级精母细胞不断生长体积增大蓄积营养 3.成熟期：初级精母细胞经两次成熟分裂成为精细胞 4.成形期：精细胞演变成精子。,长形精细胞,圆形精细胞,精母细胞,精原细胞,2.精细管上皮的基本结构
7、,三、精子发生的过程 可分为四个阶段：1.精原细胞的分裂和初级精母细胞的形成,2.初级精母细胞的第一次减数分裂和次级精母细胞的形成,3.次级精母细胞进行第二次减数分裂形成精细胞,精细胞,4.精细胞的变形和精子的形成,2.形态和结构特征1、精子核中的染色体和DNA含量只为体细胞的一半。2、顶体内含有多种水解酶：透明质酸酶、顶体素、ATP酶、穿冠酶、中性蛋白酶、酸性磷酸酶。3、核后帽经伊红或溴酚兰着色，说明在染色前为死的，若没有着色，则在染色前为活的（质膜由蛋白质组成，耐酸不耐碱）。4、颈部是整个精子最脆弱的部分，易断裂，造成头尾分离。5、精子的运动靠尾部的鞭索状运动 6、尾部中段贮存了大量的能量
8、物质（主要为磷脂质）为精子的运动提供能量。,第三节 精子的形态结构和精子的发生,第三节 精子的形态结构和精子的发生 二、精子的形态和结构（一）正常形态结构 1.形态结构 头、尾两大部分 2.大小（m）长度5070 m（卵子70140 m）,（二）超显微结构 1.头部（核、顶体）2.颈部 3.尾部（鞘膜、纤丝）纤丝结构：中心纤丝 内周纤丝 外周纤丝,头,颈部,中段,终环,主段,尾段,质膜,顶体内容物,顶部,顶体外膜,顶体内膜,核膜,核,主段区,赤道带,顶体后射,（三）畸形精子 1.头部畸形 2.中段畸形 3.尾段畸形,三、睾丸产生精子的速度 每克睾丸组织每日产生的精子：Bull 1.31.9 x
9、10 7 Boar 2.43.1 x 107 Ram 2.42.7 x 107,四、精子在附睾内的成熟 1、精子在附睾中的变化 2、精子在附睾中贮存的时间 1015d,第四节 精液和精子生理,一、精液（Semen）颜色：精液一般为不透明的灰白色或乳白色，精子密度大的浑浊度大，粘度及白色度强，精液一般为无味或略带腥味。组成：精子：来自睾丸的曲精细管 精清：睾丸液、附睾液、副性腺分泌物。公畜的副性腺：前列腺、精囊腺、尿道球腺。成份：水份：90-98%；干物质：2-10%，其中60%左右为蛋白质。,精液的组成：精子 精清有机成分:糖类、蛋白类、酶类、脂类、维生素和其 他有机成分 无机成分:阳离子 K
10、+,Na+,Ca2+,Mg2+阴离子 Cl-,PO43-,HCO3-,第四节 精液和精子生理,山梨醇 需氧,山梨醇脱氢酶 果糖(精清)(精清)磷酸果糖 甘油磷酰胆碱 雌性生殖道酶 磷酸甘油 磷酸三糖(精清)乳酸 乳酸脱氢酶 丙 酮 酸 二氧化碳,水缩醛磷脂 需氧 乙酰辅酶A(精子)二氧化碳,水,(不需氧)(需 氧)糖 酵 解 途 径 三 羧 酸 循 环,二、精子的代谢,三、精子密度精液中精子的密度，是指1ml精液中所含的精子数量。牛、羊射精量少，精子密度高（10%左右）。猪、马射精量大，精子密度低（3%左右）。,第四节 精液和精子生理,四、精液中的化学成分及其功用无机成分：阳离子：Na+K+M
11、g2+Ca2+阴离子：Cl-、PO43-精子中的 K+要比精清中的 K+高；精子中的Na+、Ca2+要比精清中的Na+、Ca2+低。Cl-、PO43-起着缓冲作用，保持适当的PH值。糖类：主要为果糖，来自精囊腺。牛、羊果糖含量比较高；猪、犬果糖含量比较低。果糖是精子活动的主要能量来源。精液的糖类无葡萄糖，其中果糖是血液中葡萄糖转化而来的糖醇：主要为山梨醇，肌醇，主要来自精囊腺。,第四节 精液和精子生理,第四节 精液和精子生理,四、精液中的化学成分及其功用蛋白质和氨基酸类 精子中的蛋白质主要为组蛋白，约占精子干重的50%以上。脂类：牛、猪的精子中脂质占全干重的12%。主要为磷脂。集中在精子表膜和
12、线粒体内，尾部多于头部。精清中占10%。精子的磷脂主要以，卵磷脂、缩醛磷脂为主。精清中的磷脂主要来自前列腺。作用：对精子有营养和防止冷休克作用。,四、精液中的化学成分及其功用酶 主要来自副性腺（前列腺、精囊腺、尿道球腺）主要有四类：三磷酸腺苷酶，核苷酸酶 对精子的呼吸、糖代谢有重要作用蛋白分解酶、透明质酸酶、顶体素 与受精有关。H2O2酶 分解精液中的H2O2，保护精子免受H2O2的破坏。H2O2对精子 有毒害作用，因为H2O2使精子耗氧率降低，所以精子一般不从蛋白质成分中获取所需的能量。谷氨酸草酰乙酸转氨酶 分解氨基酸，产生能量，与代谢有关。,第四节 精液和精子生理,四、精液中的化学成分及其
13、功用维生素：VB1、VB2、VC。与所吃的饲料有关，VB2与精液黄色有关。作用：有利于提高精子的活力和密度其它有机物 乳酸盐、胆固醇、尿素、柠檬酸盐 起缓冲作用以维持精液的PH值。,第四节 精液和精子生理,常见家畜精液理化特性正常值,第四节 精液和精子生理,五、精液的功能稀释和运送精子 曲精细管 直精细管 睾丸网 附睾管 输精管供给精子营养对精子起缓冲作用,第四节 精液和精子生理,六、精子的运动类型直线前进运动：精子沿着同一方向向前运动。（正常）作直线前进运动的精子数越多，则精子品质越好。旋转运动：精子按圆圈作转圈运动。（异常）摆动：精子在原地作微弱的摆动。（异常）,第五节 外界因素对体外精子
14、的影响,1.温度0-5时精子运动停止，代谢并没有终止；当温度升高时恢复运动能力。10时稍能运动；随着温度升高时，运动增强。37时，运动相当活泼，存活时间比37以下要短。4550时（高于体温），运动异常剧烈，但很快出现死亡。55时，精子全部死亡（精子原生质凝固，蛋白质变性而死亡），死亡温度范围认为是：54.5-56。在低温时，代谢活动受到抑制，当温度回升，又能保持活动力，继续进行代谢。,1.温度 在低温保存时（0以上）：降温时，注意不能温度突然下降，如温度突然下降而产生温度性冷休克致使精子死亡，冷休克后：1）ATP迅速破坏，不能再合成，严重影响酵解与呼吸过程。2）精子细胞膜受到破坏，使渗透压上升
15、，使细胞内的K离子和蛋白质分子从细胞内渗出，严重地损害了精子的细胞结构。防止冷休克：采取逐渐降温的方法在稀释液中加入防冷刺激剂（卵黄、奶类）。,第五节 外界因素对体外精子的影响,二、光照和辐射 短暂的光照，能促使精子对O2摄取和精子的活动力 日光中的红外线，能使精液温度升高，能引起光化学反应，从而产生H2O2 对精子有害。紫外线不仅能降低精子受精能力，而且还能杀死精子。X射线也能杀死精子。,第五节 外界因素对体外精子的影响,三、PH值各种精液的PH值：人的精子：7.4-7.8；猪精子：7.2-7.5；牛精子：6.9-7.0；家兔精子：6.8；绵羊精子：7.0-7.2；鸡精子：7.3。弱酸性：活
16、动受到抑制，呼吸作用、代谢能力减弱，但维持生命延长，有利于保存。弱碱性：活动、代谢、呼吸都增强，消耗的能量也就越快，存活时间不久，因此须加入缓冲剂：柠檬酸盐、磷酸盐。,第五节 外界因素对体外精子的影响,四、渗透压：低渗透压比高渗透压溶液的影响要严重。等渗：精子应与周围环境如精清或稀释液保持基本上等渗。五、稀释倍数 适当的稀释，有利于保存 若稀释倍数过高，导致破坏精子细胞膜的磷脂物质，改变了精子的渗透压，磷脂物质过低，则不利于保存，为此可加入卵黄以防止高稀释倍数带来的有害影响。,第五节 外界因素对体外精子的影响,六、电解质电解质浓度过高，会产生有害作用 0.9%的生理盐水是精子最适宜的生理溶液。重金属离子对精子会产生致死作用。七、化学作用某些防腐剂（来苏儿、福尔马林）等对精液有影响。某些抑菌剂（磺胺类物质）能抑制精液中的病原微生物的繁殖，从而延长精子的存活时间；有些药品（酒精等一些消毒药品能直接杀死精子）；甘油对精子具有防冻保护作用，可以提高精子复苏率；,第五节 外界因素对体外精子的影响,八、气相CO2：抑制精子的活动；O2：呼吸作用增强，精子的活动增强。,第五节 外界因素对体外精子的影响,
