第4章 受精.ppt

第四章 受精（fertilization) 受精的概念 受精是指来自父本的精子和来自母本的卵子相互作用产生合子的过程。卵子受精后开始了发育过程。 授精（insemination）：使得精卵相遇，精卵质膜融合。 受精（fertilization）：精子和卵子各自的单倍体基因组相融合形成两倍体合子的事件。 受精过程中发生的重要事件 卵母细胞成熟； 精子获能； 精卵间的接触和识别； 精子入卵； 卵子的激活和发育。 （一）、卵母细胞成熟 卵母细胞成熟的主要形态学标志：核膜破裂（又称生发泡破裂，germinal vesicle breakdown），染色体凝集，纺锤体形成和第一极体排出。 精子获能 ：精子质膜表面在雌性生殖道里被改变的过程，因此获得了受精的能力。 （三）、受精的专一性 动物的受精有着严格的物种特异性，这是保证其个体发育正常进行的基本条件，也是进化中生存选择的必然结果。 受精过程中海胆卵的结构 海胆受精专一性的分子基础 介导这一特异性识别的成分成为结合素（Bindin），Bindin定位在精子顶体的突起上，Bindin和卵细胞表面Bindin受体的结合具有高度的种间特异性，卵细胞表面Bindin受体的分布也是有一定的局限的，就是说精子并不可以结合在卵细胞的任意部位上。 结合蛋白在顶体突起上的定位 海胆的bindin与卵结合的种的特异性 哺乳动物精卵的特异性识别 小鼠透明带纤维结构模式图 具受体功能的精子表面蛋白 顶体反应（acrosomal reaction） 顶体反应：精子与卵膜相接触，引起精子的顶体膜与质膜相融合，释放其内容物的过程。 顶体（acrosome）：膜围的囊泡，内含大量的水解酶。 顶体突：一些无脊椎动物（如棘皮动物）受精过程中产生的一种结构，由肌动蛋白单体组装成的微丝束构成。 棘皮动物精子的顶体反应 海胆顶体反应 仓鼠顶体反应 （四）、受精的唯一性 一般受精时只允许一个精子进入卵中（少数除外，如鸟类）。多精受精由于引入了多余的染色体和中心体，以后的分裂不能正常进行，胚胎发育停止、死亡。 研究发现有两种机制来保证受精的唯一性： 　 1. 快速的——膜电位的变化（快封闭反应）； 2. 稍后发生的——受精膜的形成（慢封闭反应） 多精受精（polyspermy） 受精前后海胆卵的膜电位（快封闭反应） 慢封闭反应 形成受精膜的慢速阻止：海胆卵受精后20－60秒内，质膜下的皮质颗粒与质膜融合，释放其内含物形成受精膜，阻止其它精子的进入。 受精膜的形成和多余精子的去除 皮质颗粒的分泌 皮质颗粒的组成 蛋白水解酶 粘多糖 过氧化物酶 透明质酸 透明带反应 在哺乳动物中，皮质颗粒释放不形成受精膜，释放的酶对透明带中的精子受体分子进行修饰（剥离ZP3分子上的糖基），使之丧失与精子结合的能力，称为透明带反应。 （五）、遗传物质的融合 雄原核：单倍性精原核在进入卵细胞时呈高度浓缩的状态，称为雄原核（male pronucleus） 雌原核：与之对应的卵细胞的单倍性的核称为雌原核（female pronucleus） 合子核：雌原核和雄原核相互靠近，最后两核融合形成合子核（zygote nucleus） 精子内的细胞核、线粒体和中心体进入卵内，线粒体与鞭毛在卵内降解。线粒体基因一般认为是母性遗传，受精卵中控制细胞分裂的中心体都是父源的。 一旦精核进入卵细胞，精核解凝，精核染色质与特异组蛋白去组装，然后与卵质内的组蛋白重新组合，DNA开始复制和转录。 海胆卵受精过程中雌、雄原核的迁移与融合 体外受精过程中，人雌、雄原核融合过程 原核移植试验 配子核移植试验表明： 在哺乳动物中，雄原核与雌原核在功能上并不是等效的，它们之间的互补作用是实现胚胎发育的必要条件 在发育中，有的产物只表达于父源的等位基因，而有些产物只表达于母源等位基因，它们之间不能补偿替换。 卵质的重组 卵细胞受精后引起卵细胞质成分的重新排布和分配，称为卵细胞质重组。 在卵细胞质中往往存在大量形态发生原的物质，它们的分布和浓度对于未来胚胎的发育至关重要。 卵质重组的实现有赖于微管动态构建和钙离子的作用。 受精蛙卵细胞质的重组 （六）、卵子活化 精卵膜融合以后，精子核进入卵子，解除卵细胞代谢抑制状态，使卵细胞活化，重新进入代谢活跃状态，以形成新的生命个体，该过程称为卵子活化（activation）。 海胆卵受精后活化的路径和可能机制： Calcium Wave激活受精卵的发育 电势改变产生的快速阻止：海胆的第一个精子与卵质膜结合后的1－3秒内，因钠离子的流入而导致膜电位的迅速升高，从而阻止其它精子与卵膜的结合。 小鼠卵的透明带反应如何防止其他的精子再次进入卵： 皮层颗粒的释放既可以去除ZP3上的糖基使失去与精子质膜结合的能力，又可以部分水解ZP2，使透明带变硬