第五章受精生物学大全.ppt

第五章受精生物学大全演示文稿1第一页，共七十五页优选第五章受精生物学大全第二页，共七十五页第一节第一节 受精的概述受精的概述3第三页，共七十五页1.受精发生在生发泡破裂之前，即第一次减数分裂前期初级卵母细胞期，例如：狗、狐狸、海绵、蛔虫和沙蚕等;2.受精发生在第一次减数分裂中期，例如：昆虫及海星等;3.受精发生在第二次减数分裂的中期，例如：鱼类、两栖类及哺乳类中（决大多数脊椎动物和文昌鱼）；4. 受精发生在第二次减数分裂完成后，例如：海胆和腔肠动物一、受精的时期4第四页，共七十五页不同动物受精发生于卵子发育的不同阶段（引自Longo FJ，1997）5第五页，共七十五页二、受精方式（一）体内受精和体外授精1.体外受精：排在水里水生动物，如许多鱼类和部分两栖类等2.体内受精：进入生殖道抵达受精部位高等动物如爬行类、鸟类、哺乳类、某些软体动物、昆虫以及某些鱼类和少数两栖类6第六页，共七十五页二、受精方式（二）自体受精和异体受精1.自体受精：在雌雄同体动物中，同一个体的精子和卵子融合.雌雄同体的绦虫2.异体受精：大多数动物是雌雄异体动物，雌雄同体的蚯蚓7第七页，共七十五页二、受精方式（三）单精受精和多精受精1.单精受精：只有一个精子进入卵子，如果多精入卵则导致胚胎发育异常。

腔肠、棘皮、环节动物、硬骨鱼、无尾两栖类、胎盘类哺乳动物2.多精受精：生理性多精受精，一个雄原核和雌原核融合，其他雄原核退化昆虫、软体动物、软骨鱼、有尾两栖类和鸟类8第八页，共七十五页三、精卵受精能力的维持哺乳动物一次射出的精子数量很多，但能到达受精部位的精子数量有限离体后的精子生命比较短暂不同动物精子维持受精能力的时间有很大差别9第九页，共七十五页2.5亿？20个？10第十页，共七十五页动物活动能力（h）受精能力（h）动物活动能力（h）受精能力（h）小鼠大鼠豚鼠兔雪貂狗鸡13174126861421-2228-32；43-5036-48；126134（估计）数周羊奶牛猪马蝙蝠人蛇4896144140-156（d）48-6024-4824-4824-48144138-156（d）24-483-4年各种动物精子在输卵管中维持活动能力和受精能力的时间各种动物精子在输卵管中维持活动能力和受精能力的时间11第十一页，共七十五页卵子排出后，如没有受精，就会发生老化，失去受精能力老化卵子受精时，多精受精的发生率增加动物时间（h）动物时间（h）兔豚鼠大鼠小鼠小鼠金田鼠雪貂6-8不多于2012-148-125；12约36猪羊乳牛马恒河猴人人约2015-2422-24约24大约少于24不超过24各种哺乳各种哺乳动动物物卵子卵子维维持受精能力的持受精能力的时间时间12第十二页，共七十五页。

四、受精的基本过程13第十三页，共七十五页哺乳动物精卵相互作用过程模式图A 精子穿过卵丘细胞；B1 精子与卵子透明带结合；B2 精子发生顶体反应，释放顶体酶；B3 精子正在穿过透明带；C1 精子头部赤道段的质膜与卵子质膜结合；C2 精卵质膜融合14第十四页，共七十五页精子穿过卵丘细胞- 初级识别和结合（ZP3 ）- 顶体反应-胞吐、释放顶体酶-次级识别和结合（ZP2 ）- 精子穿过透明带- 精子头部赤道段的质膜与卵子质膜结合- 精卵质膜结合和融合-包括精子尾的整个精子进入卵子-皮质反应-透明带反应-阻止多精入卵-精子核膜破裂-染色质去浓缩-卵母细胞排出第二极体-雄原核形成-雌雄原核融合-卵裂开始15第十五页，共七十五页第二节第二节 精子获能精子获能 16第十六页，共七十五页精子的获能精子的获能精子成熟后虽然具备了运动能力，却没有受精能力，还需要在通过生殖道的过程中经历一系列生理生化变化，才能获得受精能力，这一过程称为精子获能精子获能（sperm capacitation）17第十七页，共七十五页一、获能地点阴道射精型阴道射精型：大多数哺乳动物（牛、羊、：大多数哺乳动物（牛、羊、兔和灵长类）在交配期间精液沉积在阴道兔和灵长类）在交配期间精液沉积在阴道前庭部位，前庭部位，当精子进入子宫颈时，获能即当精子进入子宫颈时，获能即开始。

开始宫腔射精型宫腔射精型：另一些哺乳动物（猪、马、：另一些哺乳动物（猪、马、狗和啮齿类）在交配时大部分精液直接进狗和啮齿类）在交配时大部分精液直接进入宫腔，或通过宫颈管进入宫腔入宫腔，或通过宫颈管进入宫腔其精子其精子在输卵管峡部较低部位全部或部分完成获在输卵管峡部较低部位全部或部分完成获能18第十八页，共七十五页阴道射精型：对于阴道射精型动物，其精子在进入子宫前必须越过高度褶皱并充盈黏液的宫颈在排卵期，宫颈黏液具有以下作用在排卵期，宫颈黏液具有以下作用：保护精子对抗阴道环境及阻止阴道白细胞吞噬；阻止精液进入子宫；排斥形态学上异常的精子进入子宫；保持和储存精子为其后迁移到生殖道上部起重要作用19第十九页，共七十五页宫腔射精型：子宫-输卵管连接部位是其上行至壶腹部的主要屏障子宫-输卵管连接处的多数黏膜皱褶和窄小的官腔只能允许小部分宫腔精子进入输卵管尽管至今未完全确定，但受精前精子的峡部贮存可能是哺乳动物的一般规律20第二十页，共七十五页二、获能条件精子获能必须满足若干重要条件：精子获能必须满足若干重要条件：时间时间：各种动物所需获能的时程不一致蛋白质蛋白质：体内获能生殖道存在高浓度蛋白，体外若培养液缺乏血清蛋白，体外受精不能发生离子浓度及其比例离子浓度及其比例：Ca2+、K+ 、 Na+ 和 HCO3-都是必须，尤其是Ca2+解除精浆的作用解除精浆的作用21第二十一页，共七十五页。

二、获能条件1.体内获能体内获能没有没有严格的器官特异性，器官特异性，可以在妇女腹腔中进行没有种属特异性没有种属特异性，因为一种动物精子能够在其他种类动物的雌性生殖道内获能雌性生殖道中输卵管特异糖蛋白输卵管特异糖蛋白（OGP）对精子获能起直接作用多种激素和因子对获能有促进作用：PAF、孕酮、肝素和载脂蛋白22第二十二页，共七十五页二、获能条件2.体外获能体外获能温度：一般实验室采用温度为37-38pH值：最适pH为渗透压：最适宜的渗透压为295-310 Osm/kg H2O23第二十三页，共七十五页精子体外获能处理方法精子体外获能处理方法（1）培养法：对啮齿动物、家兔和猪等动物，将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可获能，这种方法称为培养法 （2）化学诱导法：对于牛、羊等家畜，将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能，称之为化学法24第二十四页，共七十五页三、精子获能的异质性三、精子获能的异质性同一个体射出的所有精子并不是同时获能一些精子获能较快，另一些则较慢，称之为精子获能的异质性（精子获能的异质性（heterogeneity）。

原因：原因：精子膜结构内在分子内在分子的多样性; 附睾尾部精子成熟程度成熟程度不同; 对影响它们的成熟环境反应性环境反应性存在着千差万别精子获能的异质性是阻碍精子功能研究的一道屏障25第二十五页，共七十五页四、去获能现象四、去获能现象张明觉（张明觉（1958）最早发现精子获能是一个）最早发现精子获能是一个可逆过程，获能精子一旦与精浆和附睾液接可逆过程，获能精子一旦与精浆和附睾液接触，又可触，又可去获能去获能(decapacitation)如果把去获能的精子转移到雌性生殖中，并如果把去获能的精子转移到雌性生殖中，并使之停留一段时间，精子又可重新获能，表使之停留一段时间，精子又可重新获能，表明精浆和附睾液中存在着一种明精浆和附睾液中存在着一种去获能因子去获能因子(decapacitation factor)26第二十六页，共七十五页五、精子在获能中产生的变化五、精子在获能中产生的变化主要是生物化学和生理功能的变化主要是生物化学和生理功能的变化1.细胞膜的变化细胞膜的变化去除在雄性生殖道吸附在细胞膜表面的某些成去除在雄性生殖道吸附在细胞膜表面的某些成分，细胞膜表面的糖基得到修饰分，细胞膜表面的糖基得到修饰膜脂组成改变：胆固醇膜脂组成改变：胆固醇膜膜流动性流动性膜蛋白位移、分布和成分重组，酶和离子通道膜蛋白位移、分布和成分重组，酶和离子通道被激活被激活27第二十七页，共七十五页。

细胞膜的变化意义：细胞膜的变化意义：暴露与某些信号分子识别的特殊受体，以利于启动细胞内信号转导系统提高膜通透性以活化代谢，增强运动降低膜稳定性，以利于发生顶体反应和精卵膜融合细胞膜的变化可以通过金霉素荧光染色金霉素荧光染色给以显示28第二十八页，共七十五页CTC染色(金霉素染色)未获能和顶体完整（F型）获能和顶体完整型（B型）获能和顶体反应型（AR型） 29第二十九页，共七十五页2.代谢活化：代谢活化：获能时多方面代谢明显加强，使精子获得顶获能时多方面代谢明显加强，使精子获得顶体反应能力体反应能力氧化氧化作用加强：糖酵解 能力产生和利用，提高运动能力膜脂膜脂代谢加强：膜分子构筑和理化特性发生改变离子交换离子交换更加频繁，导致膜电位变化，膜稳定性，Ca2+ ，激活多种生化反应多种酶系被激活酶系被激活：cAMP DAG 五、精子在获能中产生的变化五、精子在获能中产生的变化30第三十页，共七十五页3.超激活运动超激活运动获能过程中，精子运动能力逐渐加强，运动方获能过程中，精子运动能力逐渐加强，运动方式发生改变式发生改变许多哺乳动物的精子在发生顶体反应之前运动能力加快，称为超激活（superactivation）。

五、精子在获能中产生的变化五、精子在获能中产生的变化31第三十一页，共七十五页超激活现象超激活现象当金黄地鼠精子开始接触获能液时，开始时呈活跃的线性向前运动，随后进入相对缓和的运动状态，此时大多数精子以头对头相聚集，尾部颤动2h后则又互相离开，开始前所未有的活跃运动，起初线性向前，很快出现猛烈的特殊运动，尾部呈现强烈的鞭打样摆动，头的运动轨迹呈不规则8字形小鼠等多种啮齿类动物和金黄地鼠类似，但许多哺乳动物和人精子获能时不发生凝集32第三十二页，共七十五页人和哺乳动物精子经获能后，普遍发生运人和哺乳动物精子经获能后，普遍发生运动速度和运动方式改变，主要特征是：动速度和运动方式改变，主要特征是：尾部呈“鞭打样”的不对称运动头部侧摆显著加大运动轨迹偏离线性以上这种运动方式称以上这种运动方式称超激活运动超激活运动（hyperactivation movement, HAM）33第三十三页，共七十五页4.卵子识别与顶体反应能力激活卵子识别与顶体反应能力激活获能后重要的变化还有精子能与透明带识别和结合，同时可以接受孕酮或透明带溶解液的诱导而产生顶体反应HAM、与透明带结合与透明带结合和和受诱导后产生顶体反受诱导后产生顶体反应应这这3项指标是精子完成获能的标志。

项指标是精子完成获能的标志五、精子在获能中产生的变化五、精子在获能中产生的变化34第三十四页，共七十五页六、精子获能的分子机制六、精子获能的分子机制35第三十五页，共七十五页第三节第三节 精子顶体反应精子顶体反应36第三十六页，共七十五页精子核顶体穿孔及顶体酶释放卵膜顶体反应顶体反应：精子顶体释放顶体酶的过程，该反应使得精子得以穿越放射冠和透明带，和卵细胞膜接触，从而开始受精 顶体反应 (acrosome reaction)37第三十七页，共七十五页哺乳动物精子的顶体反应38第三十八页，共七十五页哺乳动物的精子都在穿透卵子前在透明带哺乳动物的精子都在穿透卵子前在透明带表面发生顶体反应，大多数动物中都为表面发生顶体反应，大多数动物中都为种种特异性特异性，但也有少数，如，但也有少数，如仓鼠仓鼠精子不仅可精子不仅可在人卵透明带上经历顶体反应，而且可穿在人卵透明带上经历顶体反应，而且可穿透人卵；透人卵；羊精子羊精子也可在也可在牛卵透明带牛卵透明带上发生顶体反应上发生顶体反应39第三十九页，共七十五页第四节第四节 精卵相互作用精卵相互作用40第四。