A membrana plasmática do espermatozóide, assim como de todas as outras células, é formada por uma bicamada lipídica e proteínas. Os lipídios da membrana são moléculas anfipáticas, ou seja, possuem uma extremidade hidrofílica (ou polar) e uma extremidade hidrofóbica (ou apolar). A maioria destes são os fosfolipídios, os quais possuem uma cabeça polar e duas caudas de hidrocarbonetos hidrofóbicas.

A forma e a natureza anfipática das moléculas lipídicas da membrana é que fazem com que se forme a estrutura de bicamada em solução aquosa. Quando essas moléculas são circundadas por um meio liquido se organizam espontaneamente de forma que as porções hidrofóbicas se unam deixando as cabeças polares em contato com o meio. A bicamada lipídica ainda tem a propriedade de se auto-selar, formando compartimentos fechados, eliminando as bordas livres onde as caudas hidrofóbicas estariam em contato com a água.

As membranas naturais são muito finas (6 a 9 nm), flexíveis e fluidas. Elas são totalmente permeáveis à água e moléculas lipossolúveis, sendo impermeáveis a íons carregados eletricamente e a moléculas polares não carregadas. O transporte destas moléculas para dentro ou para fora da célula só ocorre através de sistemas de transportes específicos ou transportadores, função de algumas proteínas de membrana.

A membrana plasmática do espermatozóide é subdividida nas diferentes porções da célula, diferindo em composição e função. Além disso, durante o trânsito dos espermatozóides no epidídimo, a membrana plasmática também sofre modificações.

A estrutura fluida e assimétrica da membrana espermática é importante para assegurar seu papel como uma barreira semipermeável. A composição da membrana plasmática do espermatozóide apresenta diferenças entre as espécies, determinando, por exemplo, maior ou menor sensibilidade a variações de temperatura, bem como a utilização de diversos protocolos de refrigeração e congelação do sêmen.

Domínios da membrana

Uma característica única do espermatozóide é que sua membrana plasmática é subdividida em domínios regionais distintos, que diferem na composição e função. A evidência de que a organização da membrana varia entre as diferentes regiões de superfície levou ao conceito de que a membrana é um mosaico de domínios restritos, que refletem funções especializadas da superfície e dos componentes citoplasmáticos do espermatozóide.

Os principais domínios de superfície de região da cabeça, na maioria dos mamíferos, são: a região anterior do acrossomo, o segmento equatorial e a região pós-acrossômica. A maioria dos domínios de superfície da membrana são estabelecidos durante a espermiogênese, enquanto a espermátida redonda está sendo remodelada até espermatozóide. Entretanto, algumas modificações podem ocorrer durante o trânsito no epidídimo, principalmente na peça intermediária e no acrossomo.

Desenhos adaptados de Eddy, E.M. The spermatozoon. In: Knobil, E; Neil, J. D. The physiology of reproduction. New York: Raven Press, 1988. vol. 1, cap. 2, p. 27-68.