发育生物学--受精的机制.pptVIP

受精（fertilization）是指两性生殖细胞融合并形成具备双亲遗传潜能的新个体的过程。受精作用是发育的开端，一个新的生命从此开始。 受精的第一个功能是将父母的基因传递给子代，第二个功能是在卵细胞质中激发一些确保发育正常进展的系列反应。 受精过程中几个重要的事件：卵母细胞成熟、精子获能、精子与卵子的接触与识别、精子入卵、精子与卵子遗传物质的融合以及卵子的激活和发育开始。 受精既可以发生在体外，也可以在体内发生。 卵母细胞成熟 动物卵停滞在MI双线期，信号刺激下恢复减数分裂如哺乳类动物中FF-MAS。 卵母细胞成熟的形态学标志：核膜破裂(生发泡破裂， GVBD)，染色体凝聚，第一极体排出，停顿在MII中期。分子水平：促成熟因子 (MPF) 之类的生物活性物质出现。 促成熟因子的发现 精子头部由顶体囊泡（acrosomal vesicle）和精核构成。顶体中含有多种水解酶，主要作用是溶解卵子的外膜。有些动物的顶体中还有与精卵识别有关的分子。精子依靠鞭毛波浪式的摆动，推动精子在雌性动物生殖道中移动。 大部分精子的细胞质在精子成熟过程中被排除。顶体位于精核前端，由高尔基体演化而来。整个精核是一致密结构，几乎看不到染色质丝和核仁，精子中所有的基因都不表达。 精子和卵子的接触和识别 受精过程中，精卵的识别具有种属特异性，即给定物种的卵子对同源精子的识别与结合具有绝对的特异性。造成这种特异性的原因在于雌雄配子表面具有某些结构互补的特异分子，通过这些特异分子之间的相互作用，保证了雌雄配子的正确识别。 哺乳动物射出的精子在若干生殖道获能因子作用下，获得对卵子受精的能力，称为精子获能(capacitation)。获能期间，精子的细胞膜发生了一系列变化，包括内膜分子重排、精子表面某些成分移除，但分子机制还不很清楚。 精子和卵子的相互作用： 1. 趋化作用(chemotaxis ) 2. 顶体反应 3. 精子穿过透明带 4. 精卵细胞质膜的融合 5. 精子核进入卵细胞质 精子的趋化性 精子的趋化性 精子的趋化性（chemotaxis）是指精子根据化学浓度梯度直接向卵子运动的现象。 物种特异性的的趋化因子如海胆的精子激活肽resact，构成卵周特有的微环境。 精子通过与透明带的相互作用，发生顶体反应，使和精子结合的透明带被顶体反应释放的水解酶溶解，并在该位置进行精卵细胞膜的融合。 通常只有一个精子能完成受精，称为单精入卵 (monospermy)。多个精子入卵受精称为多精入卵(polyspermy)，将导致死亡或不正常的发育。 生命发展了多种机制防止多倍的染色体组融合，最普通的办法是阻碍多精入卵。 精子进入卵细胞触发细胞膜静息电位迅速去极化，引起膜外精子与卵细胞识别和融合的障碍。如人为维持原有的膜电位，可诱导多精受精现象发生；如改变正常的初始膜电位， 则会阻止卵细胞的受精。 多精受精快速阻碍机制中膜电位的变化时间非常短暂（1 min左右），不足以永久实现阻碍多精入卵。 皮层反应：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），这些释放物中含多种蛋白质如蛋白水解酶、粘多糖等在皮层颗粒反应中发挥了重要的作用。 Ca2＋作为细胞内信使在皮层颗粒反应发挥了极其重要的作用。启动皮层颗粒反应的钙主要储存在卵细胞的内质网中，而不是卵外钙离子的内流。 卵细胞内的信号分子三磷酸肌醇(IP3)激活Ca＋的释放，而IP3的产生与GTP结合蛋白或酪氨酸激酶相关。 海胆皮层颗粒反应示意图 海胆皮层颗粒反应示意图 哺乳动物不形成受精膜，但皮质颗粒中释放的酶对透明带中的精子受体分子进行修饰，使之丧失与精子结合的能力，因此，称为透明带反应。 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。卵激活时皮质颗粒释放出来的N-乙酰葡糖酶能对ZP3上的GalTase结合位点进行修饰，由此阻断透明带外围的精子与受精卵结合。 钙的作用 钙的作用 受精起始的钙波激活卵 Ca2+ ions concentration is monitored with a calcium-sensitive fluorescent dye, using confocal fluorescence microscopy. 向卵质中注射钙离子，可以使其减数分裂继续； 向卵质中注射钙离子的螯合物EGTA，则卵不能被激活。 磷酸肌醇（inocitol phosphates）在钙离子释放过程中的作用 未受精的卵子是惰性的，细胞的呼吸活动、RNA的转录和蛋白质的合成处于或几乎处于零水平。只有受精的刺激才能唤醒其代谢的活