精子和卵子的结构课件.ppt

1、受精受精 Fertilizationv受精受精(fertilization)是精子与卵子相互融合生是精子与卵子相互融合生成受精卵的过程。成受精卵的过程。v排卵后的排卵后的12小时发生于输卵管的壶腹部。小时发生于输卵管的壶腹部。排卵、受精、卵裂球、植入的过程排卵、受精、卵裂球、植入的过程Ovulation，Fertilization，Blastomere，Implantation一、精子和卵子的结构一、精子和卵子的结构(一一)精子结构精子结构1.顶体，顶体，acrosomep精子细胞的溶酶体经过变化形成一个大的囊泡精子细胞的溶酶体经过变化形成一个大的囊泡称为顶体泡称为顶体泡(acrosomal

2、vesicle)。p顶体泡与精子细胞膜、核模相贴并增大，形成顶体泡与精子细胞膜、核模相贴并增大，形成双层膜帽覆盖于核的前双层膜帽覆盖于核的前2/3，即为顶体。，即为顶体。p顶体中含有多种水解酶和糖蛋白，如透明质酸顶体中含有多种水解酶和糖蛋白，如透明质酸酶、酸性磷酸酶、顶体蛋白酶等，总称顶体酶。酶、酸性磷酸酶、顶体蛋白酶等，总称顶体酶。其中透明质酸酶和顶体素在受精过程中其作用其中透明质酸酶和顶体素在受精过程中其作用最大。最大。p受精时顶体酶释放，有助于精子穿过卵的透明受精时顶体酶释放，有助于精子穿过卵的透明带。带。2.核核p精子细胞中，与精子细胞中，与DNA结合的组蛋白相继被过结合的组蛋白相继被

3、过渡性蛋白质（渡性蛋白质（transitional proteins）、精蛋）、精蛋白替代。然后白替代。然后DNA与精蛋白以一种独特的方与精蛋白以一种独特的方式包装，致染色质高度浓缩、包裹在一个非式包装，致染色质高度浓缩、包裹在一个非常小的空间内。常小的空间内。p若组蛋白未被精蛋白完全替代，或过渡性蛋若组蛋白未被精蛋白完全替代，或过渡性蛋白质在核内持续存在，精子核就不能发育成白质在核内持续存在，精子核就不能发育成熟。这种精子没有受精能力，在精液中比例熟。这种精子没有受精能力，在精液中比例过高常导致男性不育。过高常导致男性不育。3.中体、尾部中体、尾部p线粒体鞘和鞭毛线粒体鞘和鞭毛p精子细胞的两

4、个中心粒移向核的尾侧，微管形精子细胞的两个中心粒移向核的尾侧，微管形成轴丝伸向细胞尾部，随细胞变长相应伸长。成轴丝伸向细胞尾部，随细胞变长相应伸长。p部分线粒体聚集在轴丝近侧段形成线粒体鞘。部分线粒体聚集在轴丝近侧段形成线粒体鞘。p细胞质向尾部汇集并脱落。经过上述变化，精细胞质向尾部汇集并脱落。经过上述变化，精子细胞从圆形转变为蝌蚪状的精子。子细胞从圆形转变为蝌蚪状的精子。原核原核,pronulei卵黄卵黄,yolk卵黄间隙卵黄间隙,perivitelline space透明带透明带,zone pellucida(二二)卵子结构卵子结构Landrum Shettles,IVF pioneer,

5、Columbia-Presbyterian Hospital,Ovum Humanum,1960.93 years,2003.卵黄膜卵黄膜,ovum vitelline membrane1.卵泡细胞卵泡细胞(follicular cells)和放射冠和放射冠(corona radiata)p为卵提供营养，信息。为卵提供营养，信息。p放射冠是长柱状、排列紧密的卵泡细胞。放射冠是长柱状、排列紧密的卵泡细胞。p放射冠细胞的突起和卵的微绒毛在透明带中通放射冠细胞的突起和卵的微绒毛在透明带中通过桥粒连接和缝隙连接连接，交换物质，沟通过桥粒连接和缝隙连接连接，交换物质，沟通信息。信息。2.透明带透明带(z

6、ona pellucida)p卵与卵泡细胞间的均质、折光强的嗜酸性膜，卵与卵泡细胞间的均质、折光强的嗜酸性膜，约约5um，由糖蛋白，由糖蛋白ZP1，ZP2，ZP3组成组成。ZP3与精子细胞膜表面的受体结合可以激活精子的与精子细胞膜表面的受体结合可以激活精子的顶体反应。顶体反应。3.卵黄膜卵黄膜(ovum vitelline membrane)p遍布微绒毛遍布微绒毛4.卵原核卵原核(ovum pronucleus)p排卵前的瞬间，初级卵母细胞完成减数分裂排卵前的瞬间，初级卵母细胞完成减数分裂I，并进行减数分裂并进行减数分裂II，停止在减数分裂，停止在减数分裂II的中期。的中期。p排出的卵是处在减

7、数分裂排出的卵是处在减数分裂II的次级卵母细胞。的次级卵母细胞。p减数分裂减数分裂II完成后形成完成后形成1个二倍体的极体个二倍体的极体(polar body)。5.卵黄卵黄(yolk)p卵的细胞质，功能成分，供受精卵发育的营养卵的细胞质，功能成分，供受精卵发育的营养物质，蛋白酶、蛋白激酶，母系遗传遗传物质。物质，蛋白酶、蛋白激酶，母系遗传遗传物质。p由不对称分裂形成。由不对称分裂形成。二、受精过程二、受精过程(一一)精子获能精子获能 sperm capacitation 1.直接取自附睾尾的精子不具备使卵受精能力直接取自附睾尾的精子不具备使卵受精能力p精子在睾丸的曲细精管内生成以后，从形态上

8、来看，已精子在睾丸的曲细精管内生成以后，从形态上来看，已形成蝌蚪状精子。形成蝌蚪状精子。p但经实验证明，睾丸内的精子并不具备受精能力。睾丸但经实验证明，睾丸内的精子并不具备受精能力。睾丸精子还需在附睾内经历精子成熟过程。精子还需在附睾内经历精子成熟过程。p直接取自附睾尾的精子不具有受精能力，而把这些精子直接取自附睾尾的精子不具有受精能力，而把这些精子放在雌性生殖道内若干时间后，即在女性生殖道内经历放在雌性生殖道内若干时间后，即在女性生殖道内经历获能过程，经历再取出作体外受精试验，才具有受精能获能过程，经历再取出作体外受精试验，才具有受精能力。力。2.去能因子去能因子p射出的精子表面附着有附睾和

9、精囊腺分泌的一种去能因射出的精子表面附着有附睾和精囊腺分泌的一种去能因子。子。p去能因子是低分子量多肽和高分子量糖蛋白，它们使精去能因子是低分子量多肽和高分子量糖蛋白，它们使精子暂时失去受精能力。子暂时失去受精能力。3.获能获能p所谓获得过程即为去除精子表面去能因子，使精子获得所谓获得过程即为去除精子表面去能因子，使精子获得受精能力的过程。受精能力的过程。p获能的本质是：获能的本质是：p精子在子宫或输卵管中，覆盖精子表面，特别是顶体区的精精子在子宫或输卵管中，覆盖精子表面，特别是顶体区的精浆物质和浆物质和去能因子逐渐被去除去能因子逐渐被去除，暴露出精子受体部位暴露出精子受体部位而使精而使精子特

10、异地与卵的受体或者卵释放的物质相作用，并在与卵的子特异地与卵的受体或者卵释放的物质相作用，并在与卵的外围屏障外围屏障(如放射冠、透明带如放射冠、透明带)接触中接触中发生顶体反应发生顶体反应。4.体外获能体外获能p虽然正常情况下获能在雌虽然正常情况下获能在雌(女女)性生殖道中发生，但也可性生殖道中发生，但也可用各种实验条件离体诱发，这是临床上进行人工体外受用各种实验条件离体诱发，这是临床上进行人工体外受精得以成功的基础。精得以成功的基础。p培养液中加入培养液中加入Ca2+,HCO3,白蛋白，白蛋白，输卵管液输卵管液p试管直立，静置过夜试管直立，静置过夜5.穿卵实验穿卵实验(二二)顶体反应顶体反应

11、 acrosome reaction p在透明带蛋白在透明带蛋白ZP3与精子细胞膜上的相应受与精子细胞膜上的相应受体介导下，精子与透明带粘附并释放顶体体介导下，精子与透明带粘附并释放顶体酶，这一过程称作顶体反应。酶，这一过程称作顶体反应。p在顶体酶的作用下精子穿越透明带与卵细在顶体酶的作用下精子穿越透明带与卵细胞膜接触并融合。胞膜接触并融合。Sea Urchin Hamster(三三)精卵融合精卵融合p精子穿过卵透明带后，进入卵黄间隙精子穿过卵透明带后，进入卵黄间隙(perivitelline space)，其头部与卵膜接触，其头部与卵膜接触，头部赤道段的细胞膜首先与卵膜发生融合，头部赤道段的

12、细胞膜首先与卵膜发生融合，精子细胞膜通过融合成为卵膜的一部份，精子细胞膜通过融合成为卵膜的一部份，整个精子也就进入卵中，这个过程称为精整个精子也就进入卵中，这个过程称为精卵融合卵融合(sperm-egg fusion)。(四四)多精入卵的阻断多精入卵的阻断 block to polyspermy1.快速阻断快速阻断去极化，去极化，,Depolarizationp钠离子内流使卵膜电位在钠离子内流使卵膜电位在13秒内由秒内由-60mv升升高到高到+20mv。p低钠环境提高多精入卵几率，人为使卵膜去极化低钠环境提高多精入卵几率，人为使卵膜去极化会抑制精卵融合。会抑制精卵融合。p卵膜电位在卵膜电位在1

13、分钟后恢复正常。分钟后恢复正常。2.慢阻断慢阻断透明带反应透明带反应,zona reactionp精子与卵细胞膜接触和融合引发了卵膜下皮质精子与卵细胞膜接触和融合引发了卵膜下皮质颗粒释放溶酶体酶。这些酶改变了透明带的性颗粒释放溶酶体酶。这些酶改变了透明带的性质，从而灭活了透明带表面的精子种属特异性质，从而灭活了透明带表面的精子种属特异性受体，并阻止了精子的穿越。这个过程称为透受体，并阻止了精子的穿越。这个过程称为透明带反应。明带反应。p保证单精入卵，抑制多精入卵。保证单精入卵，抑制多精入卵。(五五)雌雄原核形成与融合雌雄原核形成与融合1.雌原核雌原核 female pronucleusp精卵开

14、始融合时，次级卵母细胞被激活，完成第二精卵开始融合时，次级卵母细胞被激活，完成第二次减数分裂，形成成熟的卵细胞和第二极体。次减数分裂，形成成熟的卵细胞和第二极体。p卵细胞单倍染色体向细胞中央移动，核膜形成，染卵细胞单倍染色体向细胞中央移动，核膜形成，染色体疏散成为染色质，雌原核形成。色体疏散成为染色质，雌原核形成。2.雄原核雄原核 male pronucleusp精子核进入卵内后，核模崩溃。在被激活的卵胞浆精子核进入卵内后，核模崩溃。在被激活的卵胞浆中某种（些）因子的刺激下，高度浓缩的精子核染中某种（些）因子的刺激下，高度浓缩的精子核染色质解凝聚，核内精蛋白被组蛋白替换，新形成的色质解凝聚，核内精蛋白被组蛋白替换，新形成的原核膜包在染色质外周，形成雄原核。原核膜包在染色质外周，形成雄原核。3.融合融合p伴随精、卵原核的发育，精、卵原核的DNA合成和染色体复制同步进行。p细胞骨架系统被激活与重排，并将发育中的精、卵原核带到卵的中心，精、卵原核的核膜消失，两原核染色体组互相混合，配对排列于赤道板，纺锤体出现，进行第一次卵裂，新的生命开始。p人受精卵和卵裂所形成的细胞中，又恢复了二倍体的染色体数（2n）。40 weeks of huamnMy daughter