精子の構造

精子の構造 – 完全攻略ガイド

はじめに

精子は男性の配偶子であり、卵子と受精して新しい生命を生み出す役割を持っています。精子は非常に特殊な構造を持ち、卵子まで泳いでいき、受精を達成するための様々な仕組みを備えています。この記事では、精子の構造と受精時に重要な先体反応について詳しく解説します。

詳しい解説

精子の全体構造

精子は大きく3つの部分に分けられます：

頭部 – 核と先体を含む
中片部（頸部） – ミトコンドリアを含む
尾部 – 鞭毛からなる

各部の詳細な構造

頭部

核 – 遺伝情報（DNA）を含む、凝縮したクロマチン
先体 – 核の前方を覆う帽子状の構造
細胞膜 – 精子全体を覆う

先体に含まれる酵素

先体には卵子への侵入に必要な酵素が含まれています：

ヒアルロニダーゼ – 放線冠を構成するヒアルロン酸を分解
アクロシン – 透明帯を融解

中片部（頸部）

中心小体 – 鞭毛の基部
ミトコンドリア – 螺旋状に配列、運動のエネルギー（ATP）を産生

尾部

鞭毛 – 9+2構造の軸糸からなる運動器官
精子の推進力を生み出す

先体反応

精子が卵細胞膜に融合すると、先体反応が起こります。

先体反応の過程

精子が卵細胞に接近
先体から酵素を放出し卵細胞へと進入
ヒアルロニダーゼ → 放線冠を離散
アクロシン → 透明帯を融解
精子が卵細胞膜に到達、融合

多精子受精の防止

精子が卵細胞膜に融合すると、卵細胞の表層顆粒に蓄えられたカルシウムイオンが放出され、透明帯が変性します。それ以降の精子の進入ができなくなります。これにより多精子受精（多精拒否反応）が防がれます。

精子の大きさと運動

精子の全長：約60μm
頭部：約5μm
中片部：約5μm
尾部：約50μm
運動速度：約3mm/分

絶対に覚えるべきポイント

精子の3部構造: 頭部・中片部・尾部
先体の酵素: ヒアルロニダーゼ（放線冠を離散）、アクロシン（透明帯を融解）
中片部のミトコンドリア: 運動のエネルギー供給
先体反応: 酵素放出により卵子への侵入を可能にする
多精拒否反応: カルシウムイオン放出による透明帯の変性

一問一答

Q1. 精子の頭部に含まれる酵素を含む構造は何か？

【答え】 A. 先体

先体は核の前方を覆う帽子状の構造で、ヒアルロニダーゼやアクロシンなどの酵素を含みます。

Q2. 先体に含まれる酵素で、放線冠を離散させるものは何か？

【答え】 A. ヒアルロニダーゼ

ヒアルロニダーゼは放線冠を構成するヒアルロン酸を分解し、放線冠を離散させます。

Q3. 先体に含まれる酵素で、透明帯を融解するものは何か？

【答え】 A. アクロシン

アクロシンは透明帯のタンパク質を分解し、精子が卵子に到達できるようにします。

Q4. 精子の中片部に多く含まれる細胞小器官は何か？

【答え】 A. ミトコンドリア

中片部にはミトコンドリアが螺旋状に配列し、鞭毛運動に必要なATPを産生します。

Q5. 精子の推進力を生み出す構造は何か？

【答え】 A. 鞭毛（尾部）

尾部の鞭毛が波打ち運動をすることで、精子は前進します。

Q6. 多精子受精を防ぐ仕組みは何か？

【答え】 A. カルシウムイオンの放出による透明帯の変性（多精拒否反応）

最初の精子が融合すると、卵細胞からカルシウムイオンが放出され、透明帯が変性して他の精子の侵入を防ぎます。

Q7. 精子のどの部分が最も長いか？

【答え】 A. 尾部（約50μm）

尾部は精子全長（約60μm）の大部分を占めます。

国家試験対策問題

問題1（選択問題）

精子の先体に含まれる酵素はどれか。2つ選べ。

a) リパーゼ

b) ヒアルロニダーゼ

c) アミラーゼ

d) アクロシン

【解答と解説】 正解：b、d

先体にはヒアルロニダーゼ（放線冠の離散）とアクロシン（透明帯の融解）が含まれています。

問題2（○×問題）

精子の中片部にはミトコンドリアが含まれ、運動のエネルギーを供給する。

【解答と解説】 正解：○

中片部にはミトコンドリアが螺旋状に配列し、鞭毛運動に必要なATPを産生します。

問題3（穴埋め問題）

先体反応では、（　　）が放線冠を離散させ、（　　）が透明帯を融解する。

【解答と解説】 正解：ヒアルロニダーゼ、アクロシン

ヒアルロニダーゼはヒアルロン酸を分解して放線冠を離散、アクロシンは透明帯のタンパク質を分解します。

問題4（選択問題）

精子の構造について正しいものはどれか。

a) 頭部にミトコンドリアが存在する

b) 中片部に核が存在する

c) 尾部は鞭毛からなる

d) 先体は尾部に存在する

【解答と解説】 正解：c

尾部は鞭毛からなり、精子の推進力を生み出します。ミトコンドリアは中片部、核と先体は頭部に存在します。

問題5（選択問題）

多精子受精を防ぐ仕組みについて正しいものはどれか。

a) 透明帯が厚くなる

b) カルシウムイオンの放出により透明帯が変性する

c) 放線冠が増加する

d) 先体が肥大する

【解答と解説】 正解：b

最初の精子が卵細胞膜に融合すると、カルシウムイオンが放出されて透明帯が変性し、他の精子の侵入を防ぎます。

まとめ