목차
개요
정자(sperm, spermatozoon)는 남성(수컷)의 생식세포로 난자와의 수정을 통하여 수정란을 만든다. 남성의 생식샘(gonad)을 정소(고환, testis)라고 부르며, 성인의 고환에서는 하루에 5억 개정도의 배우자(gamete), 즉 정자가 생성된다. 정자는 부속샘의 분비물과 섞여 정액(semen)이 된다.
구조
정자는 유전정보가 들어있는 핵을 제외한 거의 모든 세포질과 세포소기관들이 제거된 세포이다. 따라서 성숙한 정자는 수정을 위해 꼭 필요한 것만을 갖고 있어 가볍게 이동할 수 있으며, 일반적인 세포들과는 달리 소포체, 골지체, 리소좀 등의 주요 세포소기관이나 글리코겐 등의 에너지 저장물질이 없기 때문에, 정자는 주위의 액체로부터 영양소(주로 과당)를 흡수해야만 한다. 사람의 성숙한 정자의 길이는 약 60 μm이며, 크게 머리, 중편, 꼬리의 세 부분으로 나누어 볼 수 있다.
사람의 정자 구조 모식도(출처: GettyimagesKorea)
정자 머리(sperm head)는 납작하고 뾰족한 구조이며 길이 4.5 μm, 넓이 3 μm 그리고 두께는 l μm 정도이다. 머리의 주 구성 성분은 응축된 DNA를 포함한 핵으로 정자의 유전정보의 전체를 함유하고 있다. 정자 머리의 끝은 소낭인 첨체(acrosome)로 덮여 있는데, 그 안에는 난자를 둘러싼 보호층을 뚫어 수정을 이루기에 필요한 효소가 저장되어 있다. 첨체는 정자형성 과정에서 소포체나 골지체가 제거되기 이전에 소포체-골지체 복합체로 구성된 소포가 모여서 형성된다. 정자의 머리는 중심립(centriole)을 가진 짧은 연결부분인 목(neck)에 의해 중편과 이어져 있다.
정자 중편(middle piece)은 정자의 중간 부분으로 길이가 약 7 μm이고, 수많은 미토콘드리아가 나선형으로 배열되어 있으며, 이 미토콘드리아는 정자의 운동을 위한 ATP를 생성한다.
정자의 꼬리(tail)는 인체에서 유일하게 찾아볼 수 있는 편모로 되어있으며 정자에 운동성을 부여해 준다. 미세소관들 사이의 상대적인 미끄러짐에 의해 일어나는 꼬리의 운동은 정자의 중편에 집중된 미토콘드리아에서 만들어진 에너지를 이용하여 수행된다.
사람에서 기형의 정자 종류들(출처: GettyimagesKorea)
기능
정소의 세정관으로 방출된 정자는 아직 성숙되지 못하여 헤엄칠 수 없어서 세르톨리 세포에서 분비되는 용액의 흐름에 의해 세정관 강으로부터 밀려난다. 정자는 길게 꼬인 관인 부정소(epididymis)를 통과하면서 부정소 세포의 단백질 분비물질의 도움을 받아 운동성을 얻고, 추가적인 성숙과정을 거친다. 정자 머리의 크기가 줄어들고 세포질의 추가적인 감소로 정자는 더욱 가늘어진다. 바깥 첨체막이 변화하고, 정자의 수정 능력이 억제된다.
정자는 부고환의 원위부까지 이동하고, 사정 전까지 저장되는데, 정자는 남성의 생식 계통에서 수주까지 생존할 수 있으나, 여성의 생식관에서는 단지 2~3일 정도만 생존할 수 있다. 정자는 여성의 생식관에서 어느 정도 시간이 지난 후에야 수정 능력을 획득할 수 있다. 이 과정은 정자머리의 세포막에 있는 당질피질 성분과 당결합체를 제거하고 교체함으로써 일어나며, 이 과정을 수정능 획득(capacitation)이라 한다.
정자는 머리의 끝에 골지체로부터 유래한 첨체(acrosome)를 가지고 있다. 첨체는 수정에 필수적인 효소를 함유하여, 난자 투명대(zona pellucida)의 특정 분자 사이와의 상호작용으로 첨체반응(acrosomal reaction)을 일으킨다. 즉 첨체막과 정자의 원형질막과의 점진적 융합으로 구멍이 생기며 이를 통해 첨체효소들이 방출된다. 단백질 분해효소와 히알루로니다아제(hyaluronidase) 등을 포함한 이 효소들은 투명대를 거쳐 난모세포에 이르는 길을 분해시켜 수정이 이루어지도록 한다.
중요성
혈액-정소 장벽(blood-testis barrier)은 면역학적으로 중요한 특성을 나타낸다. 정자와 정자발생 세포들은 가지고 있는 독특한 분자들 때문에 면역계통에 의해 비자기 물질로 인식된다. 따라서, 정자발생 세포와 정자가 잘 격리되지 못하면 정자 특이적인 항체가 생산된다. 이러한 면역반응은 가끔 정관 절제 수술 이후 또는 일부의 불임 환자에서 나타난다. 정관 절제 수술 이후에 면역 계통 세포들이 잘린 정관에서 새어 나온 정자에 노출될 때 정자 특이적인 항체가 만들어진다. 이때의 정자는 더 이상 생식관에서 면역계통과 격리된 상태가 아니다. 일부 불임의 경우에서, 정자 특이적 항체는 정액에서 발견되며 정자를 응집되게 하여, 이동 및 난자와의 상호작용을 방해한다.
같이 보기/더 보기
정소(고환), 부정소(부고환), 수정, 생식세포, 정자형성, 정액
참고문헌
- 고영규 외역, 2017. 인체생리학(Silverthorn), 라이프사이언스.
- 윤호 외역, 2017. 핵심 해부생리학(Martini/Bartholomew), 바이오사이언스출판.
- 이원택 외역, 2017. 로스 조직학(Loss/Pawlina), 바이오사이언스출판.
- 전상학 외역, 2016. 캠벨 생명과학(Campbell/Reece/Urry/Cain/Wasserman/ Minorsky/Jackson), 바이오사이언스.
- 방재욱 외역, 2012. 생명과학(Raven/Johnson/Mason/
[네이버 지식백과] 정자 [sperm] (동물학백과)
목차
개요
정자(sperm, spermatozoon)는 남성(수컷)의 생식세포로 난자와의 수정을 통하여 수정란을 만든다. 남성의 생식샘(gonad)을 정소(고환, testis)라고 부르며, 성인의 고환에서는 하루에 5억 개정도의 배우자(gamete), 즉 정자가 생성된다. 정자는 부속샘의 분비물과 섞여 정액(semen)이 된다.
구조
정자는 유전정보가 들어있는 핵을 제외한 거의 모든 세포질과 세포소기관들이 제거된 세포이다. 따라서 성숙한 정자는 수정을 위해 꼭 필요한 것만을 갖고 있어 가볍게 이동할 수 있으며, 일반적인 세포들과는 달리 소포체, 골지체, 리소좀 등의 주요 세포소기관이나 글리코겐 등의 에너지 저장물질이 없기 때문에, 정자는 주위의 액체로부터 영양소(주로 과당)를 흡수해야만 한다. 사람의 성숙한 정자의 길이는 약 60 μm이며, 크게 머리, 중편, 꼬리의 세 부분으로 나누어 볼 수 있다.
사람의 정자 구조 모식도(출처: GettyimagesKorea)
정자 머리(sperm head)는 납작하고 뾰족한 구조이며 길이 4.5 μm, 넓이 3 μm 그리고 두께는 l μm 정도이다. 머리의 주 구성 성분은 응축된 DNA를 포함한 핵으로 정자의 유전정보의 전체를 함유하고 있다. 정자 머리의 끝은 소낭인 첨체(acrosome)로 덮여 있는데, 그 안에는 난자를 둘러싼 보호층을 뚫어 수정을 이루기에 필요한 효소가 저장되어 있다. 첨체는 정자형성 과정에서 소포체나 골지체가 제거되기 이전에 소포체-골지체 복합체로 구성된 소포가 모여서 형성된다. 정자의 머리는 중심립(centriole)을 가진 짧은 연결부분인 목(neck)에 의해 중편과 이어져 있다.
정자 중편(middle piece)은 정자의 중간 부분으로 길이가 약 7 μm이고, 수많은 미토콘드리아가 나선형으로 배열되어 있으며, 이 미토콘드리아는 정자의 운동을 위한 ATP를 생성한다.
정자의 꼬리(tail)는 인체에서 유일하게 찾아볼 수 있는 편모로 되어있으며 정자에 운동성을 부여해 준다. 미세소관들 사이의 상대적인 미끄러짐에 의해 일어나는 꼬리의 운동은 정자의 중편에 집중된 미토콘드리아에서 만들어진 에너지를 이용하여 수행된다.
사람에서 기형의 정자 종류들(출처: GettyimagesKorea)
기능
정소의 세정관으로 방출된 정자는 아직 성숙되지 못하여 헤엄칠 수 없어서 세르톨리 세포에서 분비되는 용액의 흐름에 의해 세정관 강으로부터 밀려난다. 정자는 길게 꼬인 관인 부정소(epididymis)를 통과하면서 부정소 세포의 단백질 분비물질의 도움을 받아 운동성을 얻고, 추가적인 성숙과정을 거친다. 정자 머리의 크기가 줄어들고 세포질의 추가적인 감소로 정자는 더욱 가늘어진다. 바깥 첨체막이 변화하고, 정자의 수정 능력이 억제된다.
정자는 부고환의 원위부까지 이동하고, 사정 전까지 저장되는데, 정자는 남성의 생식 계통에서 수주까지 생존할 수 있으나, 여성의 생식관에서는 단지 2~3일 정도만 생존할 수 있다. 정자는 여성의 생식관에서 어느 정도 시간이 지난 후에야 수정 능력을 획득할 수 있다. 이 과정은 정자머리의 세포막에 있는 당질피질 성분과 당결합체를 제거하고 교체함으로써 일어나며, 이 과정을 수정능 획득(capacitation)이라 한다.
정자는 머리의 끝에 골지체로부터 유래한 첨체(acrosome)를 가지고 있다. 첨체는 수정에 필수적인 효소를 함유하여, 난자 투명대(zona pellucida)의 특정 분자 사이와의 상호작용으로 첨체반응(acrosomal reaction)을 일으킨다. 즉 첨체막과 정자의 원형질막과의 점진적 융합으로 구멍이 생기며 이를 통해 첨체효소들이 방출된다. 단백질 분해효소와 히알루로니다아제(hyaluronidase) 등을 포함한 이 효소들은 투명대를 거쳐 난모세포에 이르는 길을 분해시켜 수정이 이루어지도록 한다.
중요성
혈액-정소 장벽(blood-testis barrier)은 면역학적으로 중요한 특성을 나타낸다. 정자와 정자발생 세포들은 가지고 있는 독특한 분자들 때문에 면역계통에 의해 비자기 물질로 인식된다. 따라서, 정자발생 세포와 정자가 잘 격리되지 못하면 정자 특이적인 항체가 생산된다. 이러한 면역반응은 가끔 정관 절제 수술 이후 또는 일부의 불임 환자에서 나타난다. 정관 절제 수술 이후에 면역 계통 세포들이 잘린 정관에서 새어 나온 정자에 노출될 때 정자 특이적인 항체가 만들어진다. 이때의 정자는 더 이상 생식관에서 면역계통과 격리된 상태가 아니다. 일부 불임의 경우에서, 정자 특이적 항체는 정액에서 발견되며 정자를 응집되게 하여, 이동 및 난자와의 상호작용을 방해한다.
같이 보기/더 보기
정소(고환), 부정소(부고환), 수정, 생식세포, 정자형성, 정액
참고문헌
- 고영규 외역, 2017. 인체생리학(Silverthorn), 라이프사이언스.
- 윤호 외역, 2017. 핵심 해부생리학(Martini/Bartholomew), 바이오사이언스출판.
- 이원택 외역, 2017. 로스 조직학(Loss/Pawlina), 바이오사이언스출판.
- 전상학 외역, 2016. 캠벨 생명과학(Campbell/Reece/Urry/Cain/Wasserman/ Minorsky/Jackson), 바이오사이언스.
- 방재욱 외역, 2012. 생명과학(Raven/Johnson/Mason/
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