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染色质异常包装的两个主要原因为组蛋白﹣鱼精蛋白替换缺陷(如上所述)和染色质碎片。精子DNA碎片在低生育力男性中较为常见。生理和环境应激因素、基因突变以及染色体均能够干扰精子发生中染色质包装这一高度精细化的生物化学过程。这种干扰最终可导致染色质结构的异常,继而影响生育力。应激也能够通过调亡和坏死机制诱导染色质结构异常,从而导致精子染色质碎片。此外,在精子发生过程中如果内源性核酸酶﹣- DNA拓扑异构酶II poII)的切断和结合活性异常也会导致染色质碎片的产生。长形精子细胞中存在高水平的topo II和DNA缺刻。存在反映出需要消除因负性超螺旋导致的DNA链的扭曲,长形精子细胞中负性超螺旋的产生与核小体组蛋白被鱼精蛋白替换及DNA三级结构的修饰有关。
(1)顶体与顶体酶
顶体是指精子头前部有膜包围的帽状结构,顶体的前部为顶体帽,内含各种水解酶类。顶体内所包含的顶体酶至少有20种以上,其中主要是顶体蛋白酶和透明质酸酶,顶体蛋白酶又叫顶体素,位于顶体内膜上,起初与顶体内膜紧密结合,无生物学活性,为一种顶体素酶原。当大量Ca2+内流时顶体素酶原被激活成为顶体素酶,进而分解透明带;透明质酸酶的作用主要使卵丘细胞分散及透明质酸分解,利于精卵接触。
(2)顶体反应的形态学变化
从形态上可见,精子获能后部分精子接触放射冠,顶体内透明质酸酶释放出来分解卵丘细胞之间的透明质酸等物质,使获能精子能够接触到透明带。精子接触透明带后,精子头部脱去顶体帽外的质膜和顶体外膜,释放出水解酶,这个过程叫顶体反应。通过顶体反应,精子最终和卵子融合。
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