Что из себя представляют спермии по химическому составу?

Спермии домашних животных содержат в среднем 75% воды и 25% сухого вещества. Всухом веществе 85% составляют белки, 13,2% липиды (жировые и жироподобные вещества) и 1,8% минеральные вещества.

Вбелках спермиев содержится большинство известных аминокислот. Спермии значительно богаче аминокислотами, чем плазма спермы.

Распределение различных веществ в отдельных частях спермиев неодинаково. Так, головка их состоит из сложных белков нуклеопротеидов, в состав которых входят простые белки и нуклеиновые кислоты -рибонуклеиновая и РНКи ДНК. Важной составной частью спермиев являются различные соединения фосфора. Фосфор входит в состав ДНК, белков, липидов -фосфатов. Дезоксирибонуклеиновая кислота, которая составляет 40% вещества головки, содержит 10% фосфора.

Во всех частях спермиев находят серу. Сера входит в состав различных аминокислот, особенно цистина и метионина.

Изучая химический состав спермиев нужно всегда помнить, что их качество и оплодотворяющая способность во многом зависит от полноценного кормления самцов-производителей. Поэтому в их рацион включают как растительные, так и корма животного происхождения: куриные яйца, обрат, молоко, мясокостную и рыбную муку и сапропелевые грязи, которые содержатся в Тюменской области в неисчерпаемом количестве.

Спермии

25%

сухое вещество

75%

вода

13,2%

липиды

85%

белок

1,8% минеральные вещества 123

Рис. 43. Движение спермиев.

Успех искусственного осеменения зависит от жизнеспособности спермиев, устойчивости во внешней среде и в половом аппарате самки, от активности участия в оплодотворении, в частности от их подвижности. Спермии быка могут передвигаться за минуту в среднем на 4,02 мм, барана -на 4,6 мм, жеребца -на 5,22 мм, кобеля -на 2,58 мм, петуха -на 1,02 мм.

Пр рассматривании только что полученной спермы под микроскопом можно всегда заметить, что одни спермии активно движутся поступательно, другие -по кругу, третьи -только колеблются, четвертые остаются неподвижными. Вчем же дело?

Различная активность движения спермиев зависит от их зрелости, возраста, возбудимости, а также от влияния внешних факторов и среды, в которой они находятся. Спермии, полученные из головки придатка, очень неустойчивы к внешнему воздействию по сравнению со спермиями из хвоста придатка. 124

Все нормальные, зрелые спермии обладают прямолинейно-поступательным движением и отрицательным электрическим зарядом, который предупреждает их столкновение. Но может быть и спермиоагглютинация -это склеивание спермиев головками или всем телом вследствие ослабления или нейтрализации отрицательного электрического заряда положительно заряженными частицами. Это возможно при увеличении в сперме количества водородных ионов вследствие повышения в ней концентрации молочной кислоты.

Вестественных условиях в половых органах самки агглютинации спермиев препятствуют агглютинины, содержащиеся в фолликулярной жидкости яичника и в сперме. По этой причине агглютинация в сперме здоровых животных встречается редко.

Энергетические процессы в сперме

Спермии активно двигаются, поэтому у них имеется большая потребность в энергии. Возникает вопрос: каковы источники энергии? Эту энергию спермии получают в результате сложных биохимических процессов: дыхания и гликолиза.

Дыхание спермиев. При дыхании в тканях организма происходит окисление различных веществ, которое сопровождается выделением энергии. Способность к окислительным процессам присуща и спермиям. При доступе к сперме кислорода происходит так называемое эндогенное дыхание, при котором окисляются различные питательные вещества: углеводы, жиры, белки, липиды. Наиболее легко окисляются сахара. Впроцессе дыхания

Рис. 44. Агглютинация спермиев. 125

может окисляться и глицерин, добавленный в разбавитель или образующийся при распаде жиров. Окисление глицерина идет с образованием молочной кислоты, а затем фруктозы.

Спермии быка и барана во время хранения при температуре +20°Св течение нескольких часов расходуют все наличие сахара в плазме, а затем тратят липиды.

Всперме жеребца и хряка, в связи с очень низкой концентрацией сахара, дыхание происходит главным образом за счет липидов. При хранении спермиев жеребца в них, по-видимому, происходит некоторый расход белков.

Липиды являются составной частью спермиев, и распад их нежелателен. В.К. Милованов предложил вводить в разбавители спермы лецитин для сохранения протоплазмы спермиев. Поэтому в дальнейшем было предложено разбавлять сперму синтетической средой, в состав которой входит яичный желток, содержащий большой процент лецитина и цитрат натрия. Желток, введенный в сперму в составе разбавителя, предотвращает температурный шок, наступающий в случае резкого ее охлаждения.

Интенсивность дыхания спермиев зависит от целого ряда факторов, особенно температуры и реакции среды. При понижении температуры уровень дыхания снижается. При сдвиге рНв щелочную сторону дыхание усиливается. Снижение температуры на 10°Суменьшает интенсивность дыхания примерно в два раза. При 0°Сдыхание спермиев протекает крайне слабо, а при замораживании

Рис. 45. Прямолинейное поступательное движение спермиев против тока жидкости. 126

спермы полностью приостанавливается. Интенсивность дыхания спермиев, а следовательно, и качество спермы Н.П. Шергин предложил оценивать по скорости обесцвечивания метиленовой синьки, смешанной со спермой.

Высокий уровень дыхания является показателем хорошего качества спермы и оплодотворяющей способности спермиев.

Гликолиз -это расщепление сахаров без участия кислорода -является вторым после дыхания источником энергии для спермиев. Врезультате гликолиза выделяется в 20 раз меньше энергии на каждую грамм-молекулу фруктозы, чем при дыхании. Таким образом гликолиз является гораздо менее экономичным энергетически процессом, чем дыхание. Всперме хряка и жеребца почти нет сахара, гликолиз у этих животных почти отсутствует. Однако спермии хряка и жеребца способны к гликолизу при добавлении сахаров к сперме этих животных.

Гликолиз -это анаэробное расщепление моносахаров. Гликолиз происходит постепенно, через целый ряд промежуточных продуктов, образующихся при участии различных специфических ферментов и фосфорной кислоты. Об интенсивности гликолиза можно судить по уменьшению количества сахара в сперме и увеличению количества образовавшейся молочной кислоты.

Рис. 46. Закручивание хвостов у спермиев после разбавления спермы водой. 127

При гликолизе энергия получается только за счет расщепления сахаров. Жиры или белки при гликолизе не расщепляются. Следовательно, жизнь спермиев без кислорода требует больших затрат питательных веществ. Вспермиях, взятых из придатка семенника, сахара почти нет. Он проникает в них из плазмы спермы после эякуляции. Расход сахара в спермиях быстро компенсируется поступлением его из окружающей среды (плазмы спермы или разбавителя). Содержание сахара внутри спермиев и в окружающей их среде уравнивается менее чем за 15 минут.

Гликолиз более интенсивно протекает при 37°С, но переживаемость спермиев при этом бывает наименьшей. При +15°Сгликолиз протекает медленнее, а при 0 Спочти прекращается. Гликолиз может происходить в сперме, насыщенной кислородом, в присутствии кислорода расход сахара и образование молочной кислоты уменьшается на 30%.

Передача энергии сократительному белку спермиев. Энергия, освобождающаяся при дыхании и гликолизе, не используется спермиями непосредственно при движении. Спермии получают энергию при расщеплении аденозинтрифосфорной кислоты -АТФ.

Движение спермиев осуществляется благодаря наличию в них сократительного белка -спермозина, который находится только в хвосте спермиев. Вступая во взаимодействие с аденозинтрифосфатом, спермозин отщепляет от него две частицы фосфорной кислоты. Выделяющаяся энергия используется спермиями для сокращения и, таким образом, для движения.

Аденозинтрифосфат является аккумулятором и переносчиком энергии, образующейся при дыхании и гликолизе. Прибавлением к сперме глюкозы или фруктозы можно поддерживать определенный уровень дыхания или гликолиза, которые и обеспечат сохранение необходимого количества аденозинтрифосфата в спермиях.

Впроцессе гликолиза в сперме образуется молочная кислота Молочная кислота как конечный продукт гликолиза оказывает сильное влияние на подвижность и переживаемость спермиев. Даже незначительное изменение рНспермы при накоплении молочной кислоты переводит спермии в неподвижное состояние (анабиоз). При этом у них затормаживаются функции ферментов, замедляются обменные процессы. Втаком состоянии спермии могут сохраняться несколько дней. Анабиоз спермиев наступает и при понижении температуры.

Спермии из анабиотического состояния можно вывести путем повышения температуры среды, прибавлением щелочи или лимоннокислого натрия, которые уменьшают концентрацию молочной кислоты и водородных ионов. 128

Сперму животных делят на два типа в зависимости от особенностей обмена веществ, содержания сахара и способа получения энергии для движения спермиев.

Первый тип характеризуется тем, что в спермиях происходят и дыхание, и гликолиз. Это животные с влагалищным типом естественного осеменения (бык, баран, козел, олень). У них в сперме много сахара, мало плазмы и относительно мало солей. Реакций такой спермы обычно слабокислая. Врезультате гликолиза в сперме такого типа накапливается молочная кислота, которая переводит спермиев в состояние анабиоза.

Второй тип спермы отличается тем, что ее спермиям присуще в основном только дыхание. Кэтому типу относят животных с маточным типом естественного осеменения -хряка, жеребца, кобеля. Всперме этих животных большое количество секретов придаточных половых желез, много солей и мало сахара. Процессы гликолиза в спермиях хряков и жеребцов почти отсутствуют. Реакция такой спермы слабощелочная. Все это обуславливает интенсивное дыхание спермиев при комнатной температуре, они более быстро расходуют внутренние ресурсы и, следовательно, более быстро гибнут. 129

Глава 5. Лабораторная оценка

качестваспермы производителейсельскохозяйственныхживотных

Оценка спермы преследует следующие задачи:

-определить плодовитость производителя и пригодность его к использованию на пункте искусственного осеменения;

-определить качество каждого полученного от производителя эякулята, выявить пригодность его к использованию для искусственного осеменения самок и установить наилучшую степень разбавления спермы.

Полученную от производителя сперму перед использованием всегда подвергать оценке. Это необходимо делать потому, что качество спермы не является строго постоянным, а подвержено резким изменениям в зависимости от условий кормления и содержания производителя, ухода за ним, возраста, режима половой, состояния его здоровья, времени года и погоды.

Для полной характеристики качества спермы недостаточно определить один какой-либо показатель, а требуется комплексное исследование спермы.

Наиболее принятыми методами исследования являются следующие:

1. Оценка по внешним признакам, которая включает определение объема эякулята, цвета и запаха, консистенции спермы.

2. Определение густоты и активности (подвижности) спермиев (в раздавленной капле) и влияние на спермиев физико-химических факторов (температура, осмотическое давление, дезинфицирующие вещества).

3. Определение количества живых и мертвых спермиев дифференциальной окраской.

4. Определение концентрации спермиев.

5. Подсчет количества патологических форм спермиев для выявления тератоспермии.

6. Определение резистентности спермиев.

7. Оценка спермиев по интенсивности дыхания (по времени обесцвечивания спермиями метиленовой синьки по Н.П. Шергину).

8. Определение абсолютной и относительной выживаемости (переживаемость) спермиев.

9. Определение рН-спермы. 130

10. Определение общей бактериальной загрязнённости спермы (коли -титра и коли-индекса).