2) 1n 1C (+)
3) 2n 2C
4) 2n 4C
Зрелый сперматозоид является гаплоидной клеткой: он содержит один набор хромосом (1n), то есть у человека 23 хромосомы — 22 аутосомы и одну половую хромосому X или Y. Обозначение 1C отражает количество ДНК, соответствующее одному гаплоидному геному. После завершения мейоза каждая хромосома представлена одной хроматидой, поэтому ядерный генетический материал сперматозоида соответствует состоянию 1n 1C.
Такое состояние формируется после второго мейотического деления. Первичный сперматоцит перед мейозом имеет набор 2n 4C, после первого деления образуются вторичные сперматоциты с набором 1n 2C, а после разделения сестринских хроматид формируются сперматиды и затем зрелые сперматозоиды с набором 1n 1C. В процессе спермиогенеза количество хромосом и ДНК не увеличивается: происходят конденсация хроматина с замещением гистонов протаминами, формирование акросомы и жгутика, а также удаление большей части цитоплазмы.
Следовательно, правильная характеристика генома зрелого сперматозоида — гаплоидный набор с минимальным, постмейотическим содержанием ядерной ДНК. Сохранение состояния 1n 2C у зрелых половых клеток указывало бы на незавершённое второе мейотическое деление, а 2n 2C или 2n 4C — на диплоидное состояние, характерное для соматических клеток либо разных стадий сперматогенеза.
| Клетка или стадия | Набор хромосом | Содержание ДНК | Основная характеристика |
|---|---|---|---|
| Сперматогоний до репликации ДНК | 2n | 2C | Диплоидная стволовая или дифференцирующаяся клетка |
| Первичный сперматоцит после репликации ДНК | 2n | 4C | Вступает в первое мейотическое деление; хромосомы двухроматидные |
| Вторичный сперматоцит | 1n | 2C | Продукт первого мейотического деления; сестринские хроматиды ещё соединены |
| Сперматида | 1n | 1C | Продукт второго мейотического деления; начинается спермиогенез |
| Зрелый сперматозоид | 1n | 1C | 23 однокроматидные хромосомы, половая хромосома X или Y |
| Зигота после оплодотворения | 2n | 2C | Восстановление диплоидности после слияния мужского и женского пронуклеусов |
| Тетраплоидная клетка после репликации | 2n | 4C | Состояние с удвоенной ДНК, нехарактерное для зрелого сперматозоида |
Гаплоидность сперматозоида необходима для поддержания видового числа хромосом после оплодотворения. Отдельные сперматозоиды несут либо X-, либо Y-хромосому, что определяет половину генетического вклада отца в пол будущего эмбриона. Оценка плоидности и содержания ДНК может использоваться при исследовании нарушений мейоза, анеуплоидий и причин мужского бесплодия. При этом функциональная зрелость сперматозоида определяется не только кариотипом, но и целостностью ДНК, качеством упаковки хроматина, подвижностью и способностью к оплодотворению.