受精的机制专题知识专家讲座

一、概述动物受精可分为体外受精和体内受精，绝大多数无脊椎动物和低等脊椎动物都是体外受精，而哺乳动物是体内受精。在受精过程中，成熟精卵及时释放相遇，经过精卵识别，使精子附着于卵外膜，经过顶体释放酶作用，与卵膜融合，精子进入卵子内，精卵细胞核融合，从而完成整个受精过程。受精的机制专题知识专家讲座第1页精子成熟两种配子相遇之前，要有卵子成熟精子获能和过程二、受精之前准备受精的机制专题知识专家讲座第2页（1）精子在附睾内成熟及意义哺乳动物精子离开睾丸后，必须在附睾停留一段时间，才能取得向前运动和使卵子受精能力，完成功效上成熟。附睾上皮细胞和分泌物作用下，经过精子表面膜蛋白、脂类及糖基组成和分布产生改变，使精子取得了运动能力和卵子特异性结合能力，膜稳定性也得到增强，防止在雌性生殖道中提前发生顶体反应，一些糖蛋白能够介导精子与透明带结合，核内精蛋白被氧化成产生二硫键能够抵抗各种化学损伤受精的机制专题知识专家讲座第3页（2）卵子成熟雌性卵原细胞在出生时就停顿增殖，而且大部分退化，分化为初级卵母细胞，并停滞于第一次减数分裂前期。初级卵母细胞被一层扁平卵泡细胞包绕，二者组成原始卵泡。性成熟前原始卵泡不停降低，人类出生时约有100万个原始卵泡，至青春期仅有约4万个。受精的机制专题知识专家讲座第4页1)发生部位：卵巢2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程完成。受精的机制专题知识专家讲座第5页卵原细胞有丝分裂多个卵原细胞染色体复制初级卵母细胞MⅠ第一极体次级卵母细胞两个第二极体第二极体卵子退化消失卵子发生过程MⅡ排卵前后完成在受精过程完成被卵泡细胞包围,形成卵泡胎儿时期完成受精的机制专题知识专家讲座第6页（3）精子获能体内受精时，精子在雌性生殖道内停留一段时间，才能取得受精能力，这一生理过程叫精子获能。体外受精时精子受卵子释放趋化因子吸引产生深入成熟过程（获能）获能部位与射精类型相关—阴道射精型（牛、羊、兔、灵长类）-获能开始于宫颈，在输卵管宫腔射精型（猪、马、狗、啮齿类）-或能开始于子宫，也在输卵管精子在穿越宫颈粘液时，精子表面保护性物质（去获能因子，起源于附睾和精浆）被去掉，膜稳定性降低，开启了精子获能。精子进入子宫，停留在输卵管峡，与该处上皮细胞产生紧密接触，输卵管上皮分泌成份使精子活力显著增强-“超激活运动”，尾部猛烈“鞭打样”摆动，头部运动呈“8”字形，摆脱输卵管上皮粘着，运动到输卵管壶腹部。受精的机制专题知识专家讲座第7页获能精子改变获能使精子失去膜稳定性，增强了对卵子敏感性。获能期间，精子发生以下改变：①细胞膜改变-特异性膜蛋白表示、胆固醇浓度降低②钙离子浓度改变-胞外钙离子流入胞内③代谢改变-糖酵解和耗氧量增大、呼吸作用增强、cAMP浓度升高受精的机制专题知识专家讲座第8页三、精子顶体反应精卵接触时，精子受卵子周围胶膜或透明带诱导发生顶体胞吐，释放蛋白水解酶过程，即熔蚀放射冠和透明带过程。两种-受胶膜诱导顶体反应受透明带诱导精子顶体反应受精的机制专题知识专家讲座第9页1.受胶膜诱导顶体反应海胆胶膜主要由糖蛋白组成，由卵母细胞分泌。卵子排除后，胶膜溶于水（卵水），精子膜受体与胶膜糖基结合，发生顶体反应。顶体膜与其细胞膜发生多位点融合，呈囊泡化，顶体内容物发生胞吐，蛋白水解酶、结合酶等释放出来。顶体与核之间肌动蛋白聚合成一束微丝，其后端固定于核膜上，前端向前延长，与顶体膜基部一起在核前方形成指状“顶体突起”，表面附着结合素与其在卵黄膜受体相结合，将顶体突起固定在卵黄膜上。顶体反应中，需要离子-钙离子、钠离子内流，氢离子、钾离子外流受精的机制专题知识专家讲座第10页2.受透明带诱导精子顶体反应透明带---卵细胞发育在滤泡中进行，当第一层滤泡细胞层完全包被住卵细胞后，在卵细胞外方开始形成非细胞膜，称为透明带。其作用是保护卵子，阻止异种精子进入。

主要是糖蛋白ZP1-支架作用，把ZP2和ZP3连接起来ZP2-有次级精子受体，对已发生了顶体反应精子发生次级识别，在精子穿越透明带过程中起作用ZP3-有初级精子受体，介导了顶体完整精子与透明带之间初级识别，诱导了精子顶体发生。受精的机制专题知识专家讲座第11页透明带抗体是女子不孕之一透明带诱导顶体反应含有严格种属特异性顶体反应时间在6分钟以内完成精子穿越透明带需要-①酶水解②精子超激活运动精子猛烈摆动时，透明带会产生旋转趋势。透明带外面卵丘细胞和基质能够阻止这种旋转，帮助精子穿过透明带受精的机制专题知识专家讲座第12页受精（fertilization)时间：精子排出后24小时；卵排出后12小时地点：输卵管壶腹部受精过程：（1）精子和卵子发生特异性结合（2）精子进入卵细胞内（3）次级卵母细胞发生第二次成熟分裂，形成成熟卵细胞和第二极体（4）透明带反应和卵膜阻断，预防多精受精受精的机制专题知识专家讲座第13页受精的机制专题知识专家讲座第14页受精条件：正常生殖细胞正常性功效生殖管道通畅4.精子排出后48小时、卵排出后24小时内受精受精的机制专题知识专家讲座第15页次级卵母细胞完成第二次成熟分裂雌、雄原核形成雌、雄原核融合受精卵形成受精的机制专题知识专家讲座第16页透明带反应：精、卵结合后，卵子浅层胞质内皮质颗粒马上释放酶类，使透明带结构发生改变，尤其是使ZP3分子变性，不能与精子结合从而阻止了其它精子穿越透明带。确保了正常单精受精。受精的机制专题知识专家讲座第17页四、配子膜融合低等-在顶体内膜。顶体突起穿过卵黄膜后，与卵子表面微绒毛膜接触，接触点附近微绒毛中肌动蛋白微丝聚集，微绒毛伸长并包绕精子头形成受精锥，卵细胞膜下肌动蛋白微丝收缩把精子拖入卵内。高等-在顶体赤道带。精子进入卵周围间隙后，依靠尾部运动靠近卵膜。赤道带精子膜与卵膜上受体结合，一样微绒毛引发微丝聚集，形成受精锥样结构，拖精子入卵内。精-卵膜融合相关配体：吸附蛋白D、膜表面蛋白PH20、受体素精-卵膜融合相关受体：CD9、CD81、整合素精-卵膜融合种属特异性较弱受精的机制专题知识专家讲座第18页一、受精前准备阶段:1)精子获能:精子必须在雌性动物生殖道发生对应生理改变后,才取得受精能力生理现象.2)卵子准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂中期,才含有与精子受精能力总结受精的机制专题知识专家讲座第19页二、受精阶段:1)精子穿越放射冠和透明带（哺乳类）

顶体反应使顶体内酶释放出来并溶解放射冠内卵丘细胞

透明带反应预防多精入卵受精2)精子进入卵黄膜（两栖类、鸟类）

卵黄膜封闭作用是预防多精入卵受精3)原核形成精、卵质膜融合，细胞核融合。精子进入激发卵子完成第二次成熟分裂，这时精子和卵子细胞核分别称为雄原核和雌原核。4)配子结合在细胞中部雌雄原核靠拢染色质混合，形成受精卵。受精的机制专题知识专家讲座第20页第五节：卵子激活一、双胎和多胎二、多精受精阻止三、减数分裂恢复及雌雄原核形成四、雌雄原核融合或联合受精的机制专题知识专家讲座第21页一、双胎和多胎（一）双卵双生（二）单卵双生（二）单卵双生：单个卵子受精后发育成两个胚胎3.原条阶段，形成两个分化中心特点：共用羊膜腔，易发生联体。受精的机制专题知识专家讲座第22页（一）双卵双生：排两个卵，并同时受精。特点：每个胚胎有其独立绒毛膜囊和胎盘。遗传形状和性别与普通弟兄姐妹相同（二）单卵双生；单个卵子受精后发育成两个胚胎原因：1.卵裂早期，两个卵裂球完全分开，各形成一个胚胎。特点：每个胚胎有各自羊膜和绒毛膜。（二）单卵双生：单个卵子受精后发育成两个胚胎2.形成两个内细胞群特点：共用一个胎盘和绒毛膜，但羊膜腔是分开。受精的机制专题知识专家讲座第23页二、多精受精阻止阻止多精受精机制---①卵细胞膜去极化②卵皮质反应受精的机制专题知识专家讲座第24页①卵细胞膜去极化指受精时卵细胞膜电位快速去极化，钙离子内流使膜电位由-60~80mV静息电位很快升到-10~10mV，约1分钟后，又回到静息电位。这种改变使卵膜上精子受体失去了与精子结合能力，起到阻止多精子受精作用受精的机制专题知识专家讲座第25页②卵皮层反应精卵膜融合后，接触点皮层颗粒释放出来，这些物质阻止了多精子受精：---形成受精膜。卵黄分层膜水解卵黄膜和卵细胞膜之间连接，使卵黄分离出来，形似“举起”，被举起卵黄膜叫受精膜---卵过氧化氢酶使受精膜逐步硬化，不易溶解---精子受体水解酶水解卵黄膜上精子受体，使其无法结合精子---透明素在卵细胞膜外形成一层透明层，阻止精子与卵膜接触受精的机制专题知识专家讲座第26页哺乳动物透明带反应：皮层颗粒改变透明带上精子受体，使其无法识别精子，从而阻止多精受精。---ZP3上初级精子受体所连接寡聚糖在糖苷酶作用下发生改变，ZP3被灭活，不在识别和结合游离精子；---ZP2上次级精子受体在蛋白酶作用下水解，ZP2被灭活，透明带溶解性下降，变硬，阻止了精子穿越透明带人卵皮层颗粒含有高渗透压物质，吸收大量水分，形成皮层颗粒膜，使卵周隙变大，阻止精卵接触受精的机制专题知识专家讲座第27页三、减数分裂恢复及雌雄原核形成1.合子形成---精子进入卵母细胞后，处于第二次减数分裂中期次级卵母细胞完成减数分裂。---雌原核形成---雄原核形成---雌、雄原核DNA开始复制---雌、雄原核彼此靠近、相遇，进而相互融合或联合形成合子受精的机制专题知识专家讲座第28页三、减数分裂恢复及雌雄原核形成2.减数分裂①几个概念减数分裂：进行有性生殖生物在产生成熟生殖细胞时,进行染色数目减半细胞分裂.在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞分裂两次.同源染色体：形状和大小普通都相同，一条来自父方，一条来自母方联会：同源染色体两两配正确现象。四分体：联会后每对同源染色体含有四条染色单体。非姐妹染色单体发生交叉交换。受精的机制专题知识专家讲座第29页②配子减数分裂受精的机制专题知识专家讲座第30页卵细胞形成过程间期卵原细胞初级卵母细胞减数第一次分裂卵细胞减数第二次分裂次级卵母细胞极体②配子减数分裂受精的机制专题知识专家讲座第31页相同点：

１、都是在生殖腺中进行；与生殖细胞形成相关。

２、染色体行为改变过程及结果完全相同。③卵细胞与精子形成过程异同点受精的机制专题知识专家讲座第32页不一样点：

1、精子形成时两次分裂都是均等分裂，一个精原细胞产生四个精子细胞。卵细胞形成时两次都是不均等分裂，一个卵原细胞只产生一个卵细胞和三个极体。

2、精子细胞需经变形才成为有受精能力精子，卵细胞不需经过变形即有受精能力。

3、精子在睾丸中形成，卵细胞在卵巢中形成。受精的机制专题知识专家讲座第33页精子与卵细胞形成过程比较比较项目

精子形成

卵细胞形成

形

成

场所

细胞质分裂

变

形

期

不

同点

相

同

点

结果均等不均等有无4个精子1个卵细胞染色体复制一次，细胞连续分裂两次睾丸卵巢受精的机制专题知识专家讲座第34页④有丝分裂与减数分裂比较比较项目有丝分裂减数分裂不一样点子细胞性质细胞分裂次数子细胞数目有没有联会子细胞染色体数相同点体细胞生殖细胞2个4个1次2次有联会无联会不变降低二分之一

都有染色体和纺锤丝出现，整个过程中染色体复制一次受精的机制专题知识专家讲座第35页第二次分裂2N4N间期第一次分裂减数分裂过程中染色体变化曲线受精的机制专题知识专家讲座第36页第二次分裂2N4N间期第一次分裂DNA变化曲线受精的机制专题知识专家讲座第37页第二次分裂2N4N间期第一次分裂染色单体改变曲线受精的机制专题知识专家讲座第38页3.雌雄原核形成---精子进入卵内后，卵质中精子核膜破裂，核物质与卵细胞质相互作用，致密染色质开始疏松、去致密，

组蛋白替换精蛋白，分散染色质外形成新核膜，即为雄原核。---卵完成第二次成熟分裂后一组染色体重组形成卵核，后增大成为雌原核。---雌雄原核靠近，DNA开始复制，最终两原核结合，受精过程完成。---精核形成雄性原核过程受到卵子严格控制。---精子入卵时线粒体与鞭毛在卵细胞内降解，所以线粒体基因普通认为是母源性；但中心体是父源性。受精的机制专题知识专家讲座第39页四、雌雄原核融合或联合1.两原核边向卵中央迁移，彼此靠近相遇，进而相互融合或联合形成合子，受精卵恢复二倍体体细胞核型，受精过程结束。依据染色体混合后是否形成合子核，可将动物分为两类：一类是海胆型卵，如两栖类卵子。这类卵子，雌雄染色体混合后，有核膜形成，出现真正合子核。另一类是马蛔虫型卵，如哺乳动物卵子，不形成合子核膜，染色体直接排列到赤道板上，开始第一次卵裂。受精的机制专题知识专家讲座第40页

2.海胆雌雄原核融合海胆雄原核形成后旋转180º，其中心体位于雌、雄原核之间，装配成星体，连接并牵动雄原核与雌原核相互靠近，最终融合形成合子核。受精的机制专题知识专家讲座第41页3.哺乳动物雌雄原核融合

哺乳动物精子入卵后，在卵母细胞胞质中谷胱甘肽作用下精子染色体解凝聚