05第二章 受精机制.ppt

配子发生（gametogenesis）在行有性生殖（sexual reprodution）的动物中是一个个体发育的前奏。 原始生殖细胞（primordial germ cell PGC） 顶体反应（acrosomal reaction）：精子细胞头部的顶体小泡开放并释放一些水解酶，如蛋白酶和糖苷酶，精子具有一个化学钻头，能通过酶解作用溶解出一条穿过胶状层和由鞭毛衍化成的卵黄膜的通道。 ? 皮层由皮层颗粒组成，通常分布在没有微 绒毛结构的卵膜下方。当精子进入卵子时， 皮层颗粒与卵膜发生融合，颗粒内容物被 释放到卵膜和卵黄膜之间的区域——卵黄 周隙（perivitelline space），这些释放物中 有几种蛋白质在皮层颗粒反应中发挥了重 要的作用。 海胆皮层颗粒反应示意图 未受精卵（左）和受精卵（右）的皮层 皮质颗粒内含物中含有的蛋白质： 1）. 蛋白水解酶可以使卵黄膜与质膜间的联系分离 ；剪除卵膜上bindin的受体及与之结合的精子。 2）. 粘多糖：进入卵周隙吸水膨胀，使卵黄层向外 隆起，形成受精膜（fertilization envelope ）举起 。 3）. 过氧化物酶：皮层颗粒分泌的过氧化物酶通 过交联相邻蛋白质的酪氨酸残基使受精膜变硬。 受精膜最先在精子入卵的位臵形成，并向外扩张 至整个卵细胞，从而阻止多精入卵。 4）. 透明质素（hyalin）：在卵外形成透明质层 (hyalin layer)，它与卵裂中对分裂球的支持作用 有关。卵细胞质膜突起的微绒毛深入到其基部。 海胆受精膜的形成及多余精子的移除 3. 顶体反应（acrosomal reaction） 顶体反应是指受精前精子在同卵子接触 时，精子顶体产生的一系列变化。 具有顶体结构的无脊椎动物或脊椎动物 中，只有发生顶体反应的精子才能进入 卵子并与卵子融合，也只有精子与卵子 接触时才发生顶体反应。 海胆的顶体反应 精子与卵子胶膜结合后，可引起顶体反应。 顶体发应包括两个主要的事件：顶体膜与 精子质膜发生融合以及顶体突起 （acrosomal process）的形成。 顶体突起 海胆精子的顶体反应过程 哺乳动物的顶体反应 哺乳动物的顶体是一个帽状结构，覆盖 于精核的前端。顶体反应时，顶体帽部 分的质膜与顶体外膜在多处发生融合， 使顶体内的物质从融合处释放出来。 仓鼠精子的顶体反应 精子顶体酶及其穿透作用 通过顶体反应释放的物质中含有大量的水解 酶，因此顶体这一结构被认为具有类似溶 酶体（lysosome）的功能。精子顶体酶的一 个功能是在卵子外围打一个洞，另外顶体 反应还与精卵结合有关。 4. 精卵识别的特异性 海胆的精卵识别 海胆精子发生顶体反应后释放顶体酶，使 卵细胞外的胶膜降解，精子穿越胶膜，其 突起与卵黄膜(vitelline membrane)相互识别 ，与之融合，然后与卵细胞膜融合，导致 精核进入卵细胞中。 海胆精子顶 体突起与卵 子微绒毛的 接触 海胆的精卵识别是由特异性结合蛋白（Bindin）所介导的 。Bindin定位在精子的顶体突起上，具有种属特异性。卵 子卵黄膜上存在Bindin的受体，也被分离纯化出来。 海胆精子顶体突起上Bindin的定位 海胆卵子表面的Bindin受体 哺乳动物的精卵识别 哺乳动物精卵的特异性识别发生在卵细胞的透明 带（zona pellucida）部分。 小鼠 透明带中含有ZP3 糖蛋白 ，它与ZP1、ZP2 以网状的骨架结构存在于透明带中。 ZP3能结合精 子，并引发顶体反应。 小鼠透明带丝状 串珠样结构示意 图 精子细胞膜上有三种受体： 1. sp56（56kDa，半乳糖结合蛋白）---可与ZP3分子上的半 乳糖端部相结合。如果ZP3的一个半乳糖基发生丢失或改变 ，精子将无法与卵子结合。 2. 半乳糖基转移酶 (GalTase)—可与ZP3分子上的N-乙酰葡糖 胺结合 ，使精子G蛋白激活并诱导顶体反应。 3. P95 （ZP受体激酶）—(95kDa)一种跨膜蛋白，其外侧部 分可与ZP3分子特异结合，而内侧部分具有酪氨酸激酶的功 能。该酶被激活后，导致顶体反应。 ZP3在小鼠 精子与透 明带的结 合中的作 用。 二次结合 在顶体反应期间，与ZP3结合的顶体前端发 生胞吐作用，精子必须与透明带结合才可 以完成穿透作用，这种结合称为二次结合 （secondary binding）。二次结合是通过顶 体内膜上的特殊蛋白与透明带中的ZP2糖蛋 白结合的。 三、精子入卵的调控 1、雌雄配子的融合 精子通过与卵黄膜或透明带的相互作用， 发生顶体反应，使和精子结合的卵黄膜或 透明带被顶体反应释放的水解酶溶解，并 在该位臵进行精卵细胞膜的融合。雌雄配 子