第七章 受精的机制-2
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
透明带抗体是女子不孕之一
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
第四节:受精的基本过程
一、概述
二、受精之前的准备 三、精子顶体反应 四、配子的膜融合
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。
二、受精之前的准备
精子成熟 两种配子相遇之前,要有 卵子成熟 和
精子获能
过程
(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,
(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 。
二、多精受精的阻止
阻止多精受精的机制--①卵细胞膜去极化 ②卵的皮质反应
使卵周隙变大,阻止精卵接触
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
三、减数分裂的恢复及雌雄原核的形成
②配子的减数分裂
②配子的减数分裂
卵 细 胞 的 形 成 过 程
卵原 细胞 极 体
初级卵 间期 母细胞
减数第一次分裂
次级卵母细胞
减数第二次分裂
卵细胞
③卵细胞与精子形成过程的异同点
相同点:
1、都是在生殖腺中进行;与生殖细胞的形成有
关。 2、染色体的行为变化过程及结果完全相同。
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
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
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,
组蛋白替代精蛋白,分散的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的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。 ---精核形成雄性原核的过程受到卵子的严格控制。
---精子入卵时线粒体与鞭毛在卵细胞内降解,
因此线粒体基因一般认为是母源性的;但中心体是父源性的。
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
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
第一极体
卵子 第二极体
在受精 两个第二极体 过程完 成
退化消失
(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。
---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
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,
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: ①细胞膜的变化-特异性膜蛋白表达、胆固醇浓度降低 ②钙离子浓度的变化-胞外钙离子流入胞内 ③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
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,
2.海胆雌雄原核的融合 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,最后融合形成合子核。
3.哺乳动物雌雄原核的融合
哺乳动物精子入卵后,在卵母细胞胞质中谷胱甘肽的作用下 精子染色体解凝聚。随着卵母细胞完成第二次减数分裂,雄原
2.减数分裂 ①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。
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。
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
不 同 点 细胞质分裂
受精的条件:
1. 正常的生殖细胞
2. 正常的性功能 3. 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
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
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,
至青春期仅有约4万个。
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。
卵 子 发 生 过 程
卵原细胞
有丝 期 完 成 被卵泡细胞包围, 形成卵泡 排卵前后 完成
初级卵母细胞
MⅠ
次级卵母细胞
MⅡ
四、雌雄原核的融合或联合
1.两原核边向卵中央迁移,彼此靠近相遇,进而互相融合或联合形成合子,
受精卵恢复二倍体的体细胞核型,受精过程结束。 根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,出现真正的合子核。 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。
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。
第五节:卵子的激活
睾丸
均等 有 4个精子
卵巢
不均等 无 1个卵细胞
变
形
期
结
同
果
点
相
染色体复制一次,细胞 连续分裂两次
④有丝分裂与减数分裂比较
比较项目 子细胞的性质 细胞分裂次数 不 同 点 子细胞数目 有无联会 子细胞染色体数 有丝分裂 减数分裂
体细胞 1次 2个
生殖细胞 2次
4个
有联会 减少一半
无联会
不变
都有染色体和纺锤丝的出现,
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。
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