Biol. - Gamete maschile maturo,
prodotto nei tubuli seminiferi del testicolo a partire da una cellula germinale
primordiale, in seguito a un processo di maturazione noto come spermatogenesi
(V.). In tutte le specie, a eccezione dei casi di
partenogenesi, gli
s. provvedono alla fecondazione, interna o esterna,
della cellula uovo assolvendo a due funzioni principali: quella di diffondere,
nell'ambito della riproduzione sessuata, i geni paterni unendo il loro corredo
cromosomico aploide con quello dell'uovo e quella di dare inizio al processo di
sviluppo della cellula uovo. Gli
s. sono composti da due regioni
morfologicamente e funzionalmente distinte, racchiuse in un'unica membrana
plasmatica: la
testa, ovoidale, bastoncellare, ellissoidale o piriforme,
contenente l'informazione genetica paterna, e la
coda o
flagello,
solitamente lunga e sottile, che rappresenta l'apparato locomotore in grado di
indirizzare lo
s. verso la cellula uovo e di aiutarlo a perforarne il
rivestimento. La testa è occupata prevalentemente da un nucleo aploide il
cui DNA si presenta fortemente addensato e inattivo legato a proteine, chiamate
protammine, dotate di forte carica positiva. Aderente all'estremità
anteriore dell'involucro nucleare si trova una vescicola di secrezione, detta
vescicola acrosomiale, che ricopre dalla metà ai 2/3 apicali del
nucleo; essa contiene enzimi idrolitici che permettono allo
s. di
attraversare il rivestimento esterno della cellula uovo. Nel momento del
contatto con l'uovo il contenuto della vescicola viene liberato per esocitosi
mediante un processo chiamato
reazione acrosomiale. Negli
s. degli
invertebrati questa reazione provoca inoltre l'emissione di proteine specifiche
in grado di legare saldamente lo
s. al rivestimento esterno dell'uovo. La
testa, piriforme e piuttosto appiattita, dello
s. umano ha un asse
maggiore di 4,5 μm, una larghezza di 3 μm e uno spessore di 1 μm.
La coda mobile è una struttura piuttosto complessa a sua volta composta
dalle seguenti parti: un
collo contenente una coppia di centrioli, dalla
quale prende origine l'assonema responsabile delle proprietà cinetiche
della coda; un
segmento intermedio,
in cui l'assonema è
circondato da numerosi mitocondri, disposti a formare una struttura elicoidale,
che assicurano l'energia necessaria per il movimento; una
porzione
principale, connessa alla precedente dall'
annulus, nella quale
l'assonema è spesso circondato da una guaina fibrosa costituita da nove
fibre esterne dense, rigide e incapaci di contrarsi; un
tratto terminale
in cui l'assonema è rivestito da citoplasma perifericamente non
organizzato e ricoperto soltanto dalla membrana plasmatica. Nel suo complesso la
coda dello
s. umano è lunga circa 50 μm, mentre quella di
alcuni anfibi può raggiungere anche i 200-300 μm o addirittura i 2
mm nel discoglosso. La motilità è affidata al flagello caudale: il
suo movimento è assicurato dallo scorrimento delle coppie di microtubuli
dell'assonema, adiacenti l'una rispetto all'altra, ed è reso possibile
dall'energia proveniente dall'idrolisi delle molecole di ATP che ha luogo nei
mitocondri. Gli
s. possono essere emessi in diversi modi, a seconda della
complessità dell'apparato riproduttore: nell'uomo, come negli altri
mammiferi, vengono liberati nel liquido seminale attraverso il dotto deferente e
l'uretra e inseriti direttamente all'interno delle vie genitali femminili; qui
vanno incontro a un ulteriore processo di maturazione, noto come
capacitazione, indotto dalle secrezioni presenti nelle vie genitali
femminili, alla fine del quale sono in grado di fecondare la cellula uovo. Il
meccanismo della capacitazione sembra implicare sia un'alterazione della
composizione lipidica e glicoproteinica della membrana plasmatica dello
s. sia un'intensificazione del suo metabolismo e della sua
motilità. Gli
s. risultano molto sensibili alle variazioni di pH,
soprattutto nel senso dell'acidità e alla presenza di alterazioni delle
mucose o di agenti patogeni; la loro sopravvivenza all'interno dell'apparato
genitale femminile, che solitamente non supera le 24 ore, dipende dalla loro
capacità di raggiungere la cellula uovo prima di aver consumato
completamente le riserve energetiche e i materiali citoplasmatici contenuti nel
collo.