4. Сперма с/х животных. Видовые особенности

Сперма состоит из 2 основных компонентов: сперматозоидов и плазмы. Плазма – жидкий секрет, состоящий из содержимого придатков семенника, секрета придаточных половых желез (простаты, пузырьковидных, Куперовых), а также секрета уретральных желез.

У с/х животных разных видов придаточные половые железы имеют различия и выделяют различный объем секрета. Например, у хряка секрет Куперовых желез образует в эякуляте сгустки, которые препятствуют выталкиванию спермы из половых путей свиноматки. Поэтому перед оценкой и использованием спермы хряка для ИО её обязательно фильтруют.

85-90% - вода. В сухом веществе преобладают белки.

Основные показатели спермы с/х животных

Животное	Объем эякулята (мл)	Концентрация спермиев на 1 мл (млрд)	Объем спермиев в эякуляте (%)	Степень разбавления секрета придатка секретами придаточных половых желез
Баран	1 (1-2,5)	2-6	29	3 раза
Бык	4 (2-10)	0,8-2	10-14	6 раз
Жеребец	60 (40-200)	0,1-0,8	3	30-50
Хряк	250 (150-500)	0,1-0,4	3-7	90-100
Кобель	9 (0,5-30)	0,06-0,12	?	?

Кобель: объем эякулята 0,5-30 мл, концентрация спермиев 60-120 млн./мл, общее число спермиев в эякуляте 1000-4000 млн., число спермодоз 3-9.

5. Химический состав и физические свойства спермы. Строение спермиев

Химический состав

Сперма у самцов состоит из 3 частей различного происхождения:

1. Спермии, образуются в семенниках и созревают в их придатках;

2. Плазма спермы – смесь секрета придаточных половых желез, секреты желез ампул спермиопроводов, придатков семенников и уретральных желез.

Развитие вышеуказанных желез у разных видов неодинаковое.

У быков наиболее развиты пузырьковидные железы (их секрет 40% эякулята), 30% - секрет Куперовых и уретральных желез, 5-10% - секрет придатка семенника, секрет предстательной железы 5-6%.

Бараны: 50-60% - придатки, 10-20% пузырьковидные, остальное – предстательная и Куперовы.

Хряки: 64-65% - предстательная и уретральная, 26: пузырьковидная, 18 – Куперовы, 2% - придатка семенника.

Жеребцы: Куперовы до 25 мл, уретральные до 80 мл, пузырьковидные 80-85 мл, предстательная 0,5 мл

Выделение плазмы

Половые клетки самца всегда окружены определенным количеством плазмы, она образуется в момент эякуляции, когда к половым клеткам присоединяются секреты различных желез. Основное предназначение - разбавление скопления половых клеток, облегчение их продвижения в половом тракте самок, субстрат для образования энергии для движения половых клеток самцов.

Механизм смешивания секретов: работа И.И.Иванова.

Иванов установил, что при эякуляции сначала происходит выделение секрета уретральных желез, вытекающего из МП канала ещё до начала полового акта. Затем к нему присоединяется секрет Куперовых желез, потом следует выделение половых клеток вместе с секретом придатка семенника и предстательной железы, в последнюю очередь выделяется секрет пузырьковидной железы.

У одних видов животных процесс эякуляции происходит быстро, в пределах нескольких секунд (бараны, быки), у других – медленно.

Секрет придатка семенника

Кислая реакция рН (бык 6,3, хряк 6,7-6,9), в нем значительное количество белков, липидов (фосфорилхолин и глицеринфосфорилхолин), фруктоза, свободная молочная и лимонная кислота, соли калия, натрия, кальция.

Секрет пузырьковидных желез

Кислая среда, белки, липиды, фруктоза, лимонная, аскорбиновая кислота, сорбит (6тиатомный спирт), инозит, соли калия, кальция, натрия. Фруктоза и лимонная кислота – наиболее важная составляющая, имеееют первостепенное значение для половых клеток и качества спермы. Фруктоза – главное питательное вещество, лимонная кислота – буфер, чтобы сперма сохраняла постоянство рН. Эти вещества вырабатываются половыми железами под влиянием андрогенов, их концентрация служит показателем богатства организма андрогенами и гонадотропными гормонами. Фруктоза в пузырьковидных железах появляется раньше, чем активизируется спермиогенез. У кота и ??? фруктоза образуется в предстательной железе. Щелочная фосфатаза находится в клетках пузырьковидных желез.

Секрет предстательной железы

рН различна. Заметное количество АК и кислой фосфатазы, небольшое количество цинка, простагландин, вазоландин, активные вещества в отношении усиления сократительной способности половой системы самок, антагглютинин – вещество белковой природы, которое предохраняет половые клетки самцов от агглютинации - склеивания.

Секрет Куперовых желез (луковичных)

Желеобразная масса, рН 7,8-8, у барана и быка жидкой консистенции. Много ионов натрия, калия, несколько меньше ионов кальция и магния, фермент везикуляза – за счет него секрет вбирает в себя присутствующую воду.

Секрет уретральных желез

Щелочная реакция

Секрет ампул спермиопроводов

30-60 мг% эндо???, незначительное количество углеводов, 40-80 мг% фосфора.

Спермии составляют значительную часть объема эякулята (баран до 30%, быка 14%, хряка и жеребца 7,2%). Соотношение между половыми клетками и плазмой непостоянно, в зависимости от условий эякуляции. Для искусственного осеменения животных желательны густые эякуляты.

Плазма содержит питательные вещества для спермиев, её соли образуют буфер, который защищает спермии от вредного влияния условий внешней среды и самоотравления продуктами обмена.

В сперме содержатся сложные неорганические и органические соединения: лактоцитоген, кальций, магний,цинк, железо, мочевина, холестерин, Колин, ферменты (гиалуронидаза, пероксидаза, каталаза, трипсин, амилаза, липаза, витамины С,А, группы В и др.

Биохимия

На 70% спермии состоят из воды, остальное – сухие вещества различной природы.

Область головки на 86-88% состоит из белков, 7% - липидов, 2% - соли, 5% - витамины, простые белки.

Хвостик: 76% - простые белки, 23% - липиды, 1% - различные соли.

Сухое вещество головки состоит из белка, жира, различных солей белки представлены двумя главными группами: нуклеопротеиды и липопротеиды.

Липопротеид состоит из липида и гистона. Жировая часть всегда состоит из лецитина. Поэтому в состав искусственных сред входят желтки куриных яиц, в которых много лецитина. Акросома состоит из липопротеида, в состав головки входит дезоксирибоза, фосфорная кислота, АО Ц, Г, Т, А. В спермиях НК составляет 55% сухого вещества головки, липопротеид 17-20%, гистон 25-29%, 2,2% - разные углеводы и минеральные компоненты.

Химия шейки, хвостика, спермия

В состав не входят нуклеопротеиды, главное – липопротеиды и простые белки. В хвостовой части липиды до 23%. Простые белки представлены АК. В спермиях содержится 18 АК, главная – аргинин (до 25%), незаменимая, содержится только в кормах животного происхождения, особенно в рыбной муке. Давать такие корма важно, когда снижается воспроизводительная способность производителей.

Физические свойства. Биологические свойства спермы

Действие света на спермии

Спермии – факультативные анаэробы. Прозрачные, в них отсутствуют какие-либо пигменты, которые защищают клетки от негативного влияния солнечных лучей. Спермии погибают в течение 30-40 минут от воздействия прямых солнечных лучей. Наиболее губительным свойством обладают УФ лучи. Рассеянный свет не оказывает влияния на спермии. Поэтому окна на племпредприятиях закрываются шторами. Свет от искусственных источников света не оказывает отрицательного действия на половые клетки.

Действие температуры

При более высокой температуре обменные процессы ускоряются, увеличивается число токсических веществ. При снижении температуры обменные процессы замедляются, количество токсинов снижается.

Положительная температура

Оптимальный уровень +40 ̊С, но при этом быстро расходуются питательные вещества и быстро накапливаются токсины, спермии погибают.

3 зоны:

+48-+50 ̊С

Спермии погибают, происходит потеря способности к прямолинейно-поступательному движению, происходит разрушение белков.

+47-+45 ̊С

Сохраняют способность к движению, но происходит разрушение акросомы. Ферменты выходят за пределы половых клеток, оплодотворения не происходит.

+25-+40 ̊С

Нет вредного влияния. Но быстро накапливается молочная кислота, оксид углерода, аммиак.

Температурный шок /температурный удар: при попадании спермиев после получения спермы в температуры ниже +18 ̊С. В момент выделения спермы происходит активация гликолитического центра, интенсивно проявляются обменные процессы. При температуре ниже 18 ̊С входящий в состав спермы плазмологен переходит в твердое состояние, развивается несоответствие. Большая часть половых клеток погибает. Поэтому в состав искусственных сред, если планируется хранение спермы при низких положительных или отрицательных температурах вводят лецитин – фосфолипид с температурой затвердевания ниже, чем у плазмологена.

Отрицательные температуры:

5 зон:

• Зона высокой метаболической активности (+40 - +25 ̊С);

• Зона неполгного анабиоооза (+25 - 0 ̊С). Снижение обменных процессов примерно в 10 раз;

• Зона кристаллизации охлажденной и переохлажденной воды внутри клеток и вне (0 - -80̊С). Метаболизм протекает на более низком уровне, по отношению к оптимальному ниже на 10¹³ раз;

• Зона кристаллизации связанной и адсорбированной воды (-80 - -150 ̊С). Все клетки погибают;

• Отсутствие кристаллизационных и рекристаллизационных процессов, зона квантовых реакций (-150 - -273 ̊С).

Строение спермиев

Спермии состоят из 4 основных составляющих, каждая из которых имеет свое предназначение.

Головка, шейка, тело, хвостик.

Область головки – самый главный компонент половой клетки, в нем находится генетический материал. Шейка – место для соединения головки с телом. В теле – митохондрии, там располагается склад ферментов для получения энергии. Хвостик обусловливает передвижение половых клеток в направлении места оплодотворения.

Величина: яйцеклетка примерно в 16 тыс. раз больше по площади, чем сперматозоид.

У быка длина головки 9 микрон, шейка 1 микрон, тело 10 микрон, хвостик 44-53 микрон.

Средняя длина у животных – 73 микрон, вариабельность 50-80 микрон)

Головка у спермиев барана и быка имеет форму ложки. У хряка и жеребца – форма пластинки. На передней части – чехлик (акросома), внутри – значительное количество гиалуронидазы, растворяющей вещество, которое склеивает клетки лучистого венца – гиалуроновую кислоту. В процессе оплодотворения спермий, подходя к яйцеклетке, растворяет гиалуроновую кислоту, подходит к желточной оболочке, пробуравливает её. Способность выделять гиалуронидазу спермиями при температуре 0 градусов сохраняется в течение 3 суток. Далее происходит разрушение акросомы.

В самой головке имеется 2 вакуоли, для облегчения. Известно, что то вещество, которое находится в полости головки, кажется однородным, но если подействовать соответствующими реактивами – разделяется на отдельные нити (хроманемы, составляющие хромосом). Известно, что генов в хромосомах несколько сот тысяч.

В нижней части головки имеется углубление, куда присоединяется шейка.

Шейка состоит из двух колечек, которые называются центриолями. Эти центриоли связаны тремя связками. передняя – к головке, задняя – к телу. Самое ненадежное место в строении половых клеток. Наличие шейки у спермиев дает головке возможность покачиваться, чтобы преодолевать встречное движение течковой слизи.

Тело спермия. Главная составляющая – спиральная нить, которая состоит из митохондрий. Осевая нить входит в хвостик и выходит из него, образуя иголку хвостовой части спермия. Кроме осевой нити имеется ещё 2 спиральные нити. Известно, что спиральные нити служат рессорами при движении спермиев. За счет наличия этого компонента спермии способны совершать 9 ударов в секунду. Спиральные нити предупреждают перемещение генов в головке. Морфологически спиральные нити состоят из шариков, склеенных белком (самые натуральные митохондрии). Митохондрии состоят из белковой оболочки, наполненной жиром, на поверхности их находятся ферменты, отвечающие за гликолиз, внутри – ферменты, управляющие процессами дыхания.

С периферии находится 9 крупных фибрилл, изгибающих хвостик вправо или влево, в зависимости от того, на какие фибриллы поступает энергия.

Хвостик – в нем находится осевая нить. У старых половых клеток конечная часть хвостика заканчивается в виде кисточки (хвостика льва).

Известно, что половые клетки с поверхности покрыты кератинообразной (липопротеидной) оболочкой. Когда спермии находятся в канале придатка семенника, все они с поверхности покрываются защитным тонким липопротеидным слоем, который предохраняет их от растворения при длительном нахождении в канале придатка, защищает во внешней среде.