受精医学知识专家讲座

一、学习目标1.掌握（1）受精概念（2）精子和卵子受精前准备（3）受精过程2.了解促进受精和阻止受精方法二、学习重点与难点1.重点（1）受精过程；（2）顶体反应、精子获能2.难点（1）顶体反应机理；（2）受精机理受精医学知识专家讲座第1页

公母畜交配（人工授精）后，精子和卵子发生融合，形成受精卵（合子）过程称为受精(Fertilization)

。●受精部位：输卵管壶腹部。●受精必须含有两个条件：◆精子必须输送到受精部位与卵子相遇◆精子必须获能受精医学知识专家讲座第2页受精生物学意义●在胚胎学方面，受精是卵子受到精子激活。没有受精刺激，卵子就不能正常地开始卵裂，也就没有胚胎发育和新生命产生。●在遗传学方面，受精是将父本遗传物质（DNA）引入卵子，使父本与母体二者遗传性状能在新个体中表现出来。

所以，两性细胞核在配子配合过程中融合，能够认为是受精主要过程。不但在自然选择过程中能够促进物种进化，而且能够经过人为选择，培育出很多新优良品种。受精医学知识专家讲座第3页第一节配子运行

配子运行是指精子由射精部位（输精部位）、卵子由排出部位到达受精部位――输卵管壶腹过程。一、精子运行（Transportofgametes)

射精：公畜与母畜交配，将精子经过尿生殖道排出体外，输送到母畜生殖道过程。（一）射精部位●子宫射精型

●阴道射精型受精医学知识专家讲座第4页猪子宫：子宫型射精

1.子宫射精型在自然交配条件下，公畜将精液直接射入到母畜子宫颈和子宫体内。马和猪属于此种类型。其子宫颈十分松软和开张，交配时公畜能够将阴茎插入子宫颈内。受精医学知识专家讲座第5页羊子宫：阴道型射精2.阴道射精型在自然交配条件下，公畜只能将精液射入发情母畜阴道内，没有进入子宫颈和子宫体。随即精子穿过子宫颈抵达受精部位。牛、羊属于此种类型。受精医学知识专家讲座第6页

（二）精子在母畜生殖道内运行精子在母畜生殖道运行主要经过子宫颈、子宫和输卵管三个主要部分，最终抵达受精部位。

1.精子经过子宫颈牛羊等动物交配时精子射入阴道，子宫颈是精子进入子宫第一个生理屏障，即第一道栏筛。精子经过子宫颈经第一次筛选，死精子和活力低精子不能进入子宫，正常精子也有一部分滞留在阴道内，这么既确保了运动和受精能力强精子进入子宫，也预防过多精子同时拥入子宫。经过子宫颈精子，大部分进入由子宫颈黏膜形成腺窝/隐窝，形成精子贮存库，即第一个精子贮库，尔后迟缓释放出来。受精医学知识专家讲座第7页

精子在子宫颈运行主要依靠子宫颈肌肉收缩和子宫颈粘液受溶性改变完成。

受溶性改变：精子在经过子宫颈时，子宫颈外膜上细胞和胶粒细胞由横向变成纵向，即黏液形成允许精子经过“通道”，从而使精子能顺利经过子宫颈改变过程。受精医学知识专家讲座第8页

2.精子经过子宫经过子宫颈精子在阴道和子宫肌收缩活动作用下进入子宫。大部分精子进入子宫内膜腺，形成精子在子宫内贮存库，即第二个精子贮库。在子宫肌和输卵管系膜收缩、子宫液流动及精子本身作用下进入输卵管。精子自子宫角进入输卵管时，宫管连接部是精子通往受精部位第二个生理屏障，成为精子运行第二道栏栅。在此处，一些死精子和活动能力差精子被子宫内膜白细胞所吞噬，精子又一次得到筛选。受精医学知识专家讲座第9页3.精子经过输卵管多数动物在自然交配或人工授精后很快，精子即进入输卵管，但含有受精力精子在输卵管内输送比较慢，并保留在壶峡连接处峡部一侧，称为精子运行第三个精子贮库。精子经过峡部输送主要依靠肌肉收缩完成。在壶峡连接部，精子则会因峡部括约肌有力收缩被阻挡，限制更多精子进入输卵管壶腹部，所以，壶峡连接部称为精子抵达受精部位第三道栏栅。各种动物能够抵达输卵管壶腹部精子不会超出1000个，在受精部位与卵子完成受精只有一个精子。受精医学知识专家讲座第10页睾丸→附睾→输精管→阴茎→阴道→子宫颈（子宫颈隐窝）→子宫体→子宫角→宫管结合部→输卵管→壶狭连接部→壶腹部

精子运行路径精子在母牛生殖道内运行受精医学知识专家讲座第11页子宫穹窿子宫颈子宫肌层子宫内膜受精医学知识专家讲座第12页

（三）精子在母畜生殖道内运行动力

1.射精力量原动力，即精子运行最初动力。

2.子宫颈吸入作用交配时子宫产生负压将精子吸入。

3.生殖道肌肉收缩阴道、子宫颈、输卵管收缩是精子运行主要动力。

4.生殖道液体流动精子伴随生殖道管腔液体流动而在母畜生殖道运行。

5.精子本身运动经过尾部摆动，精子可在母畜生殖道向前游动，其作用是次要。

6.子宫颈黏液胶粒细胞排列状态改变。

7.精液中本身含有促进精子运动物质（如PG、E等）。受精医学知识专家讲座第13页（四）精子运行内分泌调整主要是雌激素和孕激素，其次是催产素。（五）精子在雌性生殖道内维持受精能力时间项目人牛羊马兔猪维持受精能力时间（h）24～4828～5030～4814430～3224保持活力时间(h)48～609648144—30受精医学知识专家讲座第14页精子运行特点快速运行，迟缓释放，存活时间长。受精医学知识专家讲座第15页二、卵子运行（一）卵子接纳雌性动物发情后靠近排卵时，输卵管伞充分开放充血，紧贴于卵巢表面，输卵管伞黏膜上摆动纤毛将卵子接纳到输卵管伞喇叭口。猪和马输卵管伞部发达，卵子易被接收；牛羊输卵管伞部不能完全包围卵巢，有时造成卵子落入腹腔。（二）在输卵管内运行卵子在输卵管内运行主要依赖于输卵管肌肉收缩、液体流动及输卵管管壁纤毛摆动，很快进入壶腹部，并与在此等候精子完成受精过程。

受精医学知识专家讲座第16页卵巢→输卵管伞→输卵管漏斗部→输卵管壶腹部卵子运行路径受精医学知识专家讲座第17页

（三）卵子运行机制卵子从输卵管伞部到壶腹部，是在输卵管管壁平滑肌和纤毛协同作用下完成。

1.输卵管伞纤毛摆动和管腔内液体流动作用；

2.输卵管平滑肌收缩。输卵管上有α、β两种受体，可分别引发环形肌收缩和松弛。

3.雌激素和孕激素（P4）作用，雌激素可提升α受体活性，使壶峡连接部环形肌强烈收缩。孕酮可提升β受体活性，使壶峡连接部肌肉松弛，利于卵子向子宫运行。受精医学知识专家讲座第18页

（四）卵子保持受精能力时间卵子保持受精能力时间比精子短，普通不超出24h，只有犬长达4.5d。牛：18～20h；猪：8～12h；马：4～20h；绵羊：12～16h；兔：6～8h；犬4.5d；人6～24h。卵子运行特点间歇性向前移行。慢速运行，存活时间短，易退化。受精医学知识专家讲座第19页

普通情况下，只能让精子等卵子，而不能让卵子等精子，即配种必须在排卵前进行。因为卵子维持受精能力时间不超出24h，而精子维持受精能力时间最少在24h以上，卵子运行若在24h内没有碰到精子时，卵子则发生老化，有黏液裹住卵子，造成精子将无法进入。另外，假如精子与卵子结合时间太晚，胚胎难以正常发育，易造成流产。猪配种延迟时，衰老卵子轻易发生多精子受精。小知识受精医学知识专家讲座第20页二、精子获能发觉

1951年，美籍华人张明觉在用HCG处理兔子时，发觉精子必须在雌性生殖道内停留一段时间才能受精。1952年被Austin命名为精子获能，以后发觉哺乳动物都有这种现象。

获能主要意义在于使精子为顶体反应做准备和精子超活化，促进精子穿越透明带。第二节精子获能一、概念动物刚射出精子不能穿入卵子，只有在雌性生殖道内经历一段时间，在形态和生理上发生一系列改变，才具备受精能力生理现象，称为获能(Capacitation)

。受精医学知识专家讲座第21页三、精子获能部位精子获能部位是子宫和输卵管。子宫射精型动物：开始于子宫，输卵管完成。阴道射精型动物：开始于阴道，但获能有效部位是子宫和输卵管。四、精子获能时间牛3～4h；猪3～6h；绵羊1.5h；兔子5～6h。受精医学知识专家讲座第22页五、精子获能实质精子获能结果包裹精子头部质膜、顶体外膜融合和破裂，释放内含物（顶体反应）。

动物精液中存在一个起源于精清抗受精物质，叫去能因子（DF）。其作用是抑制精子获能。去能因子（DF）与精子结合后，抑制顶体酶释放。大量研究发觉，经过获能精子重新放入精清中与去能因子结合，又会失去受精能力，这一过程叫去能。经过去能处理精子在子宫和输卵管孵育后，又可获能，称为再获能。受精医学知识专家讲座第23页受精医学知识专家讲座第24页

获能实质：使精子去掉去能因子或使去能因子失活过程。

精子获能特点：无种间特异性（没有显著种间差异，同种动物精子可在不一样种动物生殖道完成获能），获能和去能是可逆。

雌性生殖道获能因子：α和β淀粉酶。

精子体外获能物质：溶菌体酶、β葡萄糖苷酶、肝素、Ca2＋载体。受精医学知识专家讲座第25页

哺乳动物受精过程开始于精子与卵子相遇，两性原核合并形成合子（Zygote）时结束。包含精子穿越放射冠、透明带、精子与卵子质膜融合形成雌雄原核、配子配合与合子形成等。第三节受精(1)Capacitation(获能)(2)Hyperactivation（卵活化）(3)zonabinding（透明带结合）(4)acrosomereaction（顶体反应）(5)zonapenetration（穿过透明带）(6)sperm-oocytemembranefusion（精卵膜融合）(7)spermengulfed（精子卷入）(8)decondensationofspermnucleu（精子核涣散）(9)formationofmalepronucleus（雄原核形成）受精医学知识专家讲座第26页受精部位：输卵管壶腹部受精医学知识专家讲座第27页一、精子穿越放射冠

放射冠是精子入卵第一道屏障。精子经过顶体反应释放透明质酸酶和放射冠穿透酶，溶解卵丘细胞和放射冠细胞间基质，使精子穿越放射冠，并与透明带接触。

顶体反应(Acrosomereaction)

：精子在进入卵子放射冠时，精子头部原生质膜和顶体膜发生融合，同时也激活了顶体中顶体酶释放，帮助精子穿过放射冠进入透明带过程。受精医学知识专家讲座第28页Acrosomereaction受精医学知识专家讲座第29页Ⅰ期Ⅱ期Ⅲ期

精子穿越放射冠主要依靠顶体反应，当精子穿过放射冠时，引发Ca2+增加，促使精子头部原生质膜和顶体膜融合，膜之间形成小泡，从小泡空隙释放出透明质酸酶和放射冠穿透酶，在这两种酶作用下，精子进入透明带。受精医学知识专家讲座第30页二、精子穿过透明带精子穿越放射冠后，顶体内膜暴露并附着于透明带表面。精子附着透明带5～15min后穿过透明带。透明带表面存在特异精子受体，精子与透明带附着含有显著种间特异性，异种动物精子不能附着和穿过透明带。Ⅰ期Ⅱ期Ⅲ期受精医学知识专家讲座第31页受精医学知识专家讲座第32页三、精子进入卵黄膜精子进入透明带后，抵达卵周隙。精子一旦接触卵黄膜即停顿活动，普通20min后即与卵黄膜融合在一起。精子与卵黄膜接触时，即被卵黄膜表面微绒毛抱合，经过收缩作用将精子拉入卵内。随即精子质膜和卵黄膜融合，精子头部完全进入卵细胞内。Ⅰ期Ⅱ期Ⅲ期受精医学知识专家讲座第33页受精医学知识专家讲座第34页放射冠透明带卵质膜卵母细胞极体132精卵结合受精示意图受精医学知识专家讲座第35页四、原核形成

1.雄原核精子进入卵子后，精子核发生膨胀，解除凝聚状态，形成球状核，核内出现多个核仁。同时形成核膜，核仁增大，并相互融合，形成一个比原精细胞核大雄原核。

即，精子进入卵子后，细胞膜脱落，头部增大4～5倍，接着尾部脱落，在头部核内形成许多核仁，外围形成核膜，形成了雄原核。

尾部作用主要是帮助运动，也能够不用尾部，直接用精子头部注射或死精子注射。受精医学知识专家讲座第36页2.雌原核精子进入卵子细胞质后，卵子完成第二次减数分裂，排出第二极体。核染色体分散，并向中央移动。在移行过程中，逐步形成核膜，由最初不规格变成球形，出现核仁。

即，精子进入卵黄后，引发卵黄紧缩，卵子进行二次成熟分裂，排出第二极体，然后卵子也形成许多核仁，外围也形成核膜。受精医学知识专家讲座第37页五、配子融合当雌、雄原核形成后，二者相向运动，且彼此接触，核膜相互融合在一起，核仁、核膜消失，两组染色体合并在一起，组成一组染色体，整个受精过程至此结束。受精医学知识专家讲座第38页受精卵迁移：输卵管壶腹部—宫管结合部—子宫角受精医学知识专家讲座第39页发情后天数发育阶段受精医学知识专家讲座第40页六、多精入卵阻滞在正常情况下，卵子只允许一个精子进入并受精，但在受精部位往往有许多精子与卵子接触，若多个精子同时进入卵子就会引发早期胚胎死亡与流产。所以，动物体内就出现了阻止多精子入卵反应。（一）快速阻滞在海胆上现在清楚是，一股钠离子（Na＋）进入卵细胞会引发类似神经冲动膜电位改变，从而阻止多精子入卵。

（二）迟缓阻滞在精子头与卵黄膜发生融合同时，卵子激活，产生一系列反应，即皮质反应、卵黄膜反应、透明带反应三个反应。

受精医学知识专家讲座第41页1.皮质反应当精子与卵黄膜接触时，卵黄膜下皮质颗粒被激活并向卵子表面移动，在Ca2+作用下，皮质颗粒与卵黄膜融合，并将其内容物排入卵周隙，从而引发透明带和细胞膜结构发生改变，此过程为皮质反应。皮质反应是预防卵黄膜再被其它精子穿透防御性反应。皮质颗粒内容物含黏多糖、类胰蛋白酶及阻止顶体酶作用物质，从而引发卵黄膜和透明带结构发生改变，即产生卵黄膜反应和透明带反应。

皮质反应意义在于使受精卵发生透明带反应和卵黄膜封锁，从而阻止多精子入卵。受精医学知识专家讲座第42页2.卵黄膜反应(Vitellinemembranereaction)

在皮质反应过程中，皮质颗粒中黏多糖与卵黄膜融合，从而使卵黄膜结构发生改变，阻止其它精子进入卵黄膜过程称为卵黄膜反应。

皮质颗粒释放黏多糖与卵黄膜表面紧密相连，在卵子周围形成一层保护层――透明膜，从而改变卵子表面结构，阻止第二个精子进入卵子，防止发生多精子受精现象。受精医学知识专家讲座第43页多精入卵阻滞受精医学知识专家讲座第44页

3.透明带反应(Zonareaction)

皮质颗粒内容物释放改变了透明带性质，从而阻止其它精子穿入卵母细胞现象。其原因是皮质颗粒内容物中类胰蛋白酶（胰酶样蛋白水解酶）破坏了透明带上特异性精子受体，到达阻止其它精子穿过透明带作用。猪、小鼠、大鼠透明带反应较慢，卵周隙内有时会有几个甚至几十个精子，这些精子为补充精子。其它动物极少发生这种情况。兔卵子没有透明带反应，但其卵黄膜反应仅允许一个精子进入卵细胞内。受精医学知识专家讲座第45页七、受精时间普通以交配时间为起点，但交配和排卵时间不十分固定，往往误差较大。从精子进