受精的机制(共43张PPT)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,受精的机制,第一页，共43页。,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,的精卵及时释放,相遇,，经过精卵,识别,，,使精子,附着,于卵外膜，经过,顶体,释放的酶作用，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。,第二页，共43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、受精之前的准备,第三页，共43页。,（,1,）精子在附睾内的成熟及意义,哺乳动物的精子离开睾丸后，必须在附睾停留一段时间，,才能获得向前运动和使卵子受精的能力，完成功能上的成熟。,附睾上皮细胞和分泌物的作用下，,通过精子表面的膜蛋白、脂类及糖基组成和分布产生变化，,使精子获得了运动能力和卵子特异性结合的能力，,膜稳定性也得到增强，,避免在雌性生殖道中提前发生顶体反应，,某些糖蛋白可以介导精子与透明带的结合，,核内的精蛋白被氧化成产生的二硫键能够抵御各种化学损伤,第四页，共43页。,（,2,）卵子的成熟,雌性的卵原细胞在出生时就停止增殖，并且大部分退化，,分化为初级卵母细胞，并停滞于第一次减数分裂的前期。,初级卵母细胞被一层扁平卵泡细胞包绕，两者构成原始卵泡。,性成熟前原始卵泡不断减少，人类出生时约有,100,万个原始卵泡，,至青春期仅有约,4,万个。,第五页，共43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的过程完成的。,第六页，共43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,M,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,M,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,第七页，共43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，才能获得受精能力，,这一生理过程叫,精子获能,。,体外受精时精子受卵子释放的趋化因子吸引产生进一步的成熟过程（获能）,获能部位与射精类型有关,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，来源于附睾和精浆）被去掉，,膜稳定性降低，启动了精子获能。,精子进入子宫，停留在输卵管峡，与该处的上皮细胞产生紧密接触，,输卵管上皮分泌的成分使精子活力明显增强,-“,超激活运动,”，,尾部剧烈的“鞭打样”摆动，头部运动呈“,8”,字形，摆脱输卵管上皮的粘着，,运动到输卵管壶腹部。,第八页，共43页。,获能精子的变化,获能使精子失去膜稳定性，增强了对卵子的敏感性。,获能期间，精子发生以下变化：,细胞膜的变化,-,特异性膜蛋白表达、胆固醇浓度降低,钙离子浓度的变化,-,胞外钙离子流入胞内,代谢的变化,-,糖酵解和耗氧量增大、呼吸作用增强、,cAMP,浓度升高,第九页，共43页。,三、精子顶体反应,精卵接触时，精子 受卵子周围的胶膜或透明带诱导发生顶体胞吐，,释放蛋白水解酶的过程，即,熔蚀放射冠和透明带的过程。,两种,-,受胶膜诱导的顶体反应,受透明带诱导的精子顶体反应,第十页，共43页。,1.,受胶膜诱导的顶体反应,海胆的,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,），,精子膜的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。,顶体与核之间的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，与顶体膜的基部一起在核前方形成指状“顶体突起”，,表面附着的,结合素,与其在卵黄膜的受体相结合，,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,第十一页，共43页。,2.,受透明带诱导的精子顶体反应,透明带,-,卵细胞的发育在滤泡中进行，当第一层滤泡细胞层完全包被住,卵细胞后，在卵细胞的外方开始形成非细胞的膜，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的精子发生次级识别，,在精子穿越透明带的过程中起作用,ZP3-,有初级精子受体，介导了顶体完整的精子与透明带之间的初级识别，,诱导了精子顶体的发生。,第十二页，共43页。,透明带抗体是女子不孕之一,透明带诱导的顶体反应具有严格的种属特异性,顶体反应时间在,6,分钟以内完成,精子穿越透明带需要,-,酶的水解,精子的超激活运动,精子剧烈摆动时，透明带会产生旋转趋势。,透明带外面的卵丘细胞和基质能够阻止这种旋转，,协助精子穿过透明带,第十三页，共43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，防止多精受精,第十四页，共43页。,第十五页，共43页。,受精的条件：,正常的生殖细胞,正常的性功能,生殖管道通畅,4.,精子排出后的,48,小时、卵排出后的,24,小时内受精,第十六页，共43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,第十七页，共43页。,透明带反应：,精、卵结合后，卵子浅层胞质内的皮质颗粒立即释放酶类，,使透明带的结构发生变化，特别是使,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。,保证了正常的单精受精。,第十八页，共43页。,四、配子的膜融合,低等,-,在,顶体内膜,。顶体突起穿过卵黄膜后，与卵子表面的微绒毛膜接触，,接触点附近微绒毛中的肌动蛋白微丝聚集，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，依靠尾部运动接近卵膜。,赤道带的精子膜与卵膜上受体结合，同样微绒毛引起微丝聚集，,形成受精锥样结构，拖精子入卵内。,精,-,卵膜融合的相关配体：吸附蛋白,D,、膜表面蛋白,PH20,、受体素,精,-,卵膜融合的相关受体：,CD9,、,CD81,、整合素,精,-,卵膜融合的种属特异性较弱,第十九页，共43页。,一、受精前的准备阶段:,1)精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理现象.,2)卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具有与精子受精的能力,总结,第二十页，共43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,使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞,透明带反应,防止多精入卵受精,2)精子进入卵黄膜（,两栖类、鸟类）,卵黄膜封闭,作用是防止多精入卵受精,3)原核形成,精、卵质膜融合，细胞核融合。精子的进入激发卵子完成第二次成熟分裂，这时精子和卵子的细胞核分别称为,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。,第二十一页，共43页。,第五节：卵子的激活,一、双胎和多胎,二、多精受精的阻止,三、减数分裂的恢复及雌雄原核的形成,四、雌雄原核的融合或联合,第二十二页，共43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。,第二十三页，共43页。,（一）,双卵双生：,排两个卵，并同时受精。,特点：每个胚胎有其独立的绒毛膜囊和胎盘。,遗传形状和性别与普通兄弟姐妹相同,（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：每个胚胎有各自的羊膜和绒毛膜。,（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，但羊膜腔是分开的。,第二十四页，共43页。,二、多精受精的阻止,阻止多精受精的机制,-,卵细胞膜去极化,卵的皮质反应,第二十五页，共43页。,卵细胞膜去极化,指受精时卵细胞膜电位的快速去极化，,钙离子内流使膜电位由,-6080mV,的静息电位很快升到,-1010mV,，,约,1,分钟后，又回到静息电位。,这种变化使卵膜上的精子受体失去了与精子的结合能力，,起到阻止多精子受精的作用,第二十六页，共43页。,卵的皮层反应,精卵膜融合后，接触点的皮层颗粒释放出来，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的连接，,使卵黄分离出来，形似“举起”，被举起的卵黄膜叫受精膜,-,卵过氧化氢酶使受精膜逐渐硬化，不易溶解,-,精子受体水解酶水解卵黄膜上的精子受体，使其无法结合精子,-,透明素在卵细胞膜外形成一层透明层，阻止精子与卵膜的接触,第二十七页，共43页。,哺乳动物的,透明带反应：,皮层颗粒改变透明带上的精子受体，,使其无法识别精子，从而阻止多精受精。,-ZP3,上的初级精子受体所连接的寡聚糖在糖苷酶作用下发生变化，,ZP3,被,灭活,，不在识别和结合游离的精子；,-ZP2,上的次级精子受体在蛋白酶作用下水解，,ZP2,被,灭,活，,透明带的溶解性下降，,变硬,，阻止了精子穿越透明带,人卵的皮层颗粒具有高渗透压物质，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,第二十八页，共43页。,三、减数分裂的恢复及雌雄原核的形成,1.,合子的形成,-,精子进入卵母细胞后，处于第二次减数分裂中期的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，进而互相融合或联合形成合子,第二十九页，共43页。,三、减数分裂的恢复及雌雄原核的形成,2.,减数分裂,几个概念,减数分裂,：进行,有性生殖,的生物在产生成熟生殖细胞时,进行的染色数目减半的细胞分裂,.,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,：,形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方,联会,：,同源染色体两两配对的现象。,四分体,：,联会后的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互换。,第三十页，共43页。,配子的减数分裂,第三十一页，共43页。,卵细胞的形成过程,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,配子的减数分裂,第三十二页，共43页。,相同点：、都是在生殖腺中进行；与生殖细胞的形成有关。、染色体的行为变化过程及结果完全相同。,卵细胞与精子形成过程的异同点,第三十三页，共43页。,不同点：,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。,第三十四页，共43页。,精子与卵细胞形成过程的比较,比较项目,精子的形成,卵细胞的形成,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,第三十五页，共43页。,有丝分裂与减数分裂比较,比较项目,有丝分裂,减数分裂