115年:(醫檢)檢驗(2)

下列何者分泌的酵素可協助精蟲穿入卵子?

A頭部
B尾部
C頂體
D粒線體鞘

詳細解析

本題觀念

受精過程中,精子必須先突破卵子外圍的卵丘細胞層與透明帶(zona pellucida)等多重屏障,才能與卵子細胞膜融合完成受精。這個穿透過程並非單純依靠精子的機械擺動力量,而是仰賴精子頭部特有胞器所釋放的一系列水解酵素,逐步分散卵丘細胞、局部溶解透明帶結構。本題詢問是哪個構造分泌協助精蟲穿入卵子的酵素,考核的正是頂體(acrosome)這個特化胞器的位置與功能,是生殖生理學與受精機轉的基礎重點。

頂體是由高基氏體衍生而來、覆蓋在精子頭部前端的帽狀囊泡構造,內部儲存多種水解酵素。當精子接觸到卵子的透明帶後,會啟動頂體反應,頂體外膜與精子細胞膜融合並破裂,將內含酵素釋放出來,這些酵素隨即分散卵丘細胞間的基質,並局部溶解透明帶,為精子開闢一條穿透路徑,最終使精子得以抵達卵子細胞膜完成融合受精。

選項分析

A:頭部主要包含濃縮的細胞核與遺傳物質,其表面覆蓋著頂體,但真正分泌穿卵酵素的是頂體這個特化胞器,而非頭部整體構造,因此本選項所指涉的範圍不夠精確,不正確。

B:尾部主要由軸絲的微管系統構成,功能是產生鞭毛擺動以推進精子前進,本身並不含有分泌水解酵素以協助穿卵的構造,此選項不正確。

C:頂體是頭部前端由高基氏體衍生的帽狀構造,內含透明質酸酶與頂體蛋白酶等多種水解酵素,於頂體反應時釋放,用以分散卵丘細胞並溶解透明帶,是分泌協助精蟲穿入卵子酵素的構造,故本選項正確,為官方答案。

D:粒線體鞘位於精子中節,功能是透過氧化磷酸化持續產生三磷酸腺苷,供應尾部擺動所需能量,並非分泌穿卵水解酵素之構造,此選項不正確。

答案解析

本題答案為C。頂體反應是受精過程中的關鍵步驟:精子頭部前端的頂體內儲存透明質酸酶與頂體蛋白酶(一種絲胺酸蛋白酶)等水解酵素,當精子與卵丘細胞及透明帶接觸後,頂體膜破裂並釋放這些酵素,透明質酸酶負責分解卵丘細胞間的透明質酸基質,讓精子能穿越卵丘細胞層;頂體蛋白酶則局部溶解透明帶的醣蛋白結構,為精子鑽出一條通道。若頂體酵素功能不足或缺乏,精子即使游動能力正常,仍可能因無法穿透透明帶而導致受精失敗,這也是臨床上評估男性不孕相關檢驗時的重要觀念。相對地,頭部核心是遺傳物質、尾部負責推進運動、中節粒線體鞘負責供能,三者功能各自獨立,皆非分泌穿卵酵素之構造。

核心知識點

精子受精過程仰賴頂體反應:頂體是頭部前端由高基氏體衍生的帽狀胞器,內含透明質酸酶與頂體蛋白酶等水解酵素,接觸卵丘與透明帶後釋放,協助分散卵丘細胞並局部溶解透明帶,開闢精子穿入卵子的通道。頭部負責攜帶遺傳物質、尾部負責鞭毛推進、中節粒線體鞘負責供應能量,四者功能互不重疊,這樣的分工架構是理解受精機轉與男性生殖生理檢驗判讀的重要基礎。

參考資料

  1. Wikipedia: Acrosome. https://en.wikipedia.org/wiki/Acrosome
  2. ScienceDirect Topics: Acrosome Reaction. https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/acrosome-reaction
  3. PNAS: Acrosin is essential for sperm penetration through the zona pellucida in hamsters. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1917595117
  4. PMC: MMP2 and acrosin are major proteinases associated with the inner acrosomal membrane. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3429778/