精子运动结构装置的生物化学、糖酵解、脂类代谢(男科学 精子运动)
运动结构装置的生物化学
精子运动沿精子尾部长轴波形传播，人精子在培养液中作前向运动的速度高达75～100μm/s，精子尾部摆动的频率大约为14～16次/s。精子尾部由几种严格按几何图形装备而成的不同细胞器所组成，精子运动的实现与这些尾部结构有关。9+2的轴丝结构已有大量研究，精子尾部微管由一条相对分子质量为110 000的结构蛋白所组成，采用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳发现这条相对分子质量为110 000的蛋白质是由两条55 000的亚单位组成。在氨基酸组成上略有不同的两条基本亚单位分别为α-微管蛋白和β-微管蛋白。α-微管蛋白和β-微管蛋白数量上相等。一条α-微管蛋白单体和另一条β-微管蛋白单体结合形成一条110 000的二聚体。中央微管及双微管的A型亚微管和B型亚微管在稳定性上不同，溶解特性也明显不同。
从不同的微管蛋白上获取到的α-微管蛋白的氨基酸组成稍有差异，9+2的轴丝至少含有3种不同的微管类型。
微丝中的微管实际上起各种辅助蛋白附着的支架作用，这些辅助蛋白在微丝运动中起作用。附着在每对微管的亚微管上的动力蛋白臂是一种能将ATP的化学能转变成机械运动的蛋白质，称为动力蛋白，是镁依赖型三磷酸腺苷酶。非均一性的动力蛋白可以迅速溶解成至少3条相对分子质量在400 000～500 000的多肽，两排动力蛋白臂形态各异，溶解度也不一样。
精子运动需要有ATP和镁离子存在以及适宜的离子强度和pH值等环境。如果将动力蛋白臂完全从双微管的A型亚微管上去掉，精子再度运动已不可能。然而保留两排中一排动力蛋白臂，这些精子的尾部仍可产生正常的弯曲波，尾部摆动的频率只是两排动力蛋白臂存在时摆动频率的一半，提示精子的运动需要ATP酶动力蛋白，亚微管上的两个动力蛋白臂突向邻近双微管的B型亚微管，动力蛋白臂能跨越邻近两个双微管间的间距与B型亚微管发生连接。
糖酵解
精子运动需要能量，ATP是精子运动的主要能量来源。人类精子中ATP的生成主要通过糖酵解途径（EMP途径），极少数情况下通过三羧酸循环产生ATP。1mol/L的葡萄糖经糖酵解可产生2mol/L的ATP：葡萄糖+2ADP+2无机磷酸→2乳酸+2ATP。精子中糖酵解过程不消耗氧，除了生成ATP之外，还产生大量中间产物，这些中间产物在其他代谢途径中很重要，特别是磷酸二羟基丙酮和丙酮酸，前者能减少3-磷酸甘油，它是脂类代谢中的一个重要中间产物，后者在局部进一步氧化成CO2和乙酰辅酶A。
人精子中糖酵解速率受许多因素的影响，例如：基质，基质浓度，离子的组成成分和pH值。糖酵解速率一般通过测定乳酸生成的总量而得知。离体精液的果糖浓度为0.16mol/L，正常精液中存在的果糖浓度足以维持最大糖酵解速率几个小时。Murdoch和White（1968年）对pH值影响人精子糖酵解速率进行了研究，他们在离子相似，pH值不同的条件下测定经果糖酵解产生的乳酸含量，发现pH值为8.5时，乳酸含量高。这是由于pH值较高时糖代谢速度加快，乳酸生成增多。pH值在8.5时，精子运动能力最强，糖代谢速度也加快。此外，果糖分解速度受无机磷酸浓度的影响，无机磷酸直接参与糖代谢中3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸甘油酸，将ADP转化成ATP。增加无机磷酸的含量能影响糖酵解，因此，刺激人类精子的糖酵解。早在1968年Murdoch和White就发现当孵育培养液中缺乏磷酸，pH值为7.0时，20mmol/L PO34-就能提高37%的果糖酵解速率，当pH值为8.5时，提高55%。除无机磷酸外，一些特殊的单价离子也能刺激人类精子糖酵解速率，例如钾离子，人精子射出体外后糖酵解不会因氧的存在而抑制。而人体其他组织的糖酵解则受到氧的抑制。
脂类代谢
哺乳动物的精子利用细胞内的磷脂作为能量来源已有不少的研究。此外，精子能从碳水化合物和脂肪酸前体合成中性脂肪和磷脂。在精子成熟期间脂质的含量与分布都有变化，在成熟精子中，脂质大约占细胞干重的10%～15%，脂质中以磷脂为主。人类精子中脂质的分布是磷脂66%，胆固醇14%，甘油二脂2%，磷脂在精子中的类型有种属差异性，磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺是人精子中主要的磷脂类，占总磷脂的38%。
离体精子能从碳水化合物和脂肪酸的前体合成中性脂类和磷脂。
葡萄糖与几种脂类的结合较之与乙酸结合的速率大20～100倍。未成熟的人精子将相同基质转变成中性脂质，其速率比离体精子转变速度快。由于脂质是细胞膜的主要组成成分，脂质的变化可能影响精子膜的结构与组成。