生殖細(xì)胞與受精

生殖細(xì)胞與受精第1頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一重點(diǎn)精子和卵子的發(fā)生過(guò)程及二者的差異頂體反應(yīng)第2頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)生殖細(xì)胞的起源與發(fā)生

一、生殖細(xì)胞的起源二、精子的發(fā)生三、卵子的發(fā)生四、哺乳動(dòng)物精子和卵子在發(fā)生上的差異第3頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一生殖（reproduction）：生物產(chǎn)生幼小的個(gè)體以繁殖后代。是生命的基本特征之一，生命通過(guò)生殖得以延續(xù)、繁衍、進(jìn)化并適應(yīng)環(huán)境的變化。生物生殖方式：無(wú)性生殖原核生物，單細(xì)胞真核生物。

有性生殖動(dòng)物，植物。配子+配子合子第4頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一生殖細(xì)胞的掃描電鏡觀察第5頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、生殖細(xì)胞的起源精子和卵子的形成，常稱(chēng)配子發(fā)生（gametogenesis）：是指二倍體的生殖細(xì)胞發(fā)育成為單倍體的卵子（ovum，egg）或精子（sperm，spermatozoa），分別稱(chēng)為卵子發(fā)生（oogenesis）和精子發(fā)生（spermatogenesis）。第6頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一受精卵→卵裂→桑葚胚→囊胚→原腸胚（三胚層）在三胚層形成之前，上胚層中的祖細(xì)胞群區(qū)域化，產(chǎn)生原始生殖細(xì)胞（primordialgermcell，PGC）。原始生殖細(xì)胞→生殖干細(xì)胞→精子（卵子）第7頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PGC的產(chǎn)生過(guò)程需要BMP4、BMP8b、BMP2、WNT3

等TGFβ和Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)家族成員的參與。PGC遷移到生殖嵴，并在此處分化成為能提供用于生殖配子的生殖干細(xì)胞（germstemcell，GSC）。性分化開(kāi)始：SRY基因控制分化，XY生殖嵴分化成睪丸，XX生殖嵴分化成卵巢。第8頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一原始生殖細(xì)胞及其遷移示意圖第9頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第10頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、精子的發(fā)生精子由精原細(xì)胞發(fā)育而來(lái)。精原細(xì)胞發(fā)育為精子的過(guò)程稱(chēng)為精子發(fā)生。精原細(xì)胞可以通過(guò)有絲分裂增殖，并通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生精細(xì)胞（spermatid）。第11頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分為增殖期、生長(zhǎng)期、成熟期和變形期4個(gè)時(shí)期：

1.增殖期為精原細(xì)胞的有絲分裂。

2.生長(zhǎng)期的本質(zhì)是初級(jí)精母細(xì)胞的形成與發(fā)育。

3.成熟期為精母細(xì)胞的減數(shù)分裂期。第12頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.變形期的本質(zhì)是精細(xì)胞特化為成熟的精子（1）頂體形成；（2）中心粒的變化；（3）線粒體改變；（4）細(xì)胞核的特化；（5）尾部形成。結(jié)果形成4個(gè)精子，細(xì)胞中染色體數(shù)目減少一半。第13頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一頂體形成：高爾基復(fù)合體變化形成頂體囊泡，與核膜相粘，成帽狀，套在核前2/3形成頂體（acrosome），含透明質(zhì)酸酶、酸性磷酸酶、蛋白酶和多種蛋白等。細(xì)胞核的特化：組蛋白→組蛋白變異體→

轉(zhuǎn)變蛋白→精蛋白（protamine）→

（受精后）組蛋白第14頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一線粒體高爾基體A、頂體的發(fā)生發(fā)育中的頂體發(fā)育中的尾

(中心體)B、尾的的發(fā)育C、精子頭的出現(xiàn)D、細(xì)胞質(zhì)濃縮E、精子的形成原生質(zhì)滴尾線粒體鞘頂體第15頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

小鼠精子結(jié)構(gòu)示意圖第16頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一精子發(fā)生過(guò)程有絲分裂第17頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、卵子的發(fā)生（一）卵子由卵原細(xì)胞發(fā)育而來(lái)、直至受精后才發(fā)育成熟卵子發(fā)生：卵原細(xì)胞（oogonium）發(fā)育為卵子的過(guò)程?？煞譃椋涸鲋称?、生長(zhǎng)期、成熟期三個(gè)時(shí)期。第18頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一增殖期生長(zhǎng)期成熟期第19頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一增殖期的特點(diǎn)：進(jìn)行有絲分裂；卵原細(xì)胞的形成。5百萬(wàn)-7百萬(wàn)5萬(wàn)個(gè)。生長(zhǎng)期是初級(jí)卵母細(xì)胞的再發(fā)育。初級(jí)卵母細(xì)胞（primaryoocyte）在原始卵泡和生長(zhǎng)卵泡內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育。第20頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.成熟期的標(biāo)志是次級(jí)卵母細(xì)胞的形成。在激素的影響下，細(xì)胞開(kāi)始完成減數(shù)分裂I，形成一個(gè)極體（polarbody，即第一極體）和一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞。在大多數(shù)脊椎動(dòng)物，次級(jí)卵母細(xì)胞緊接著進(jìn)入減數(shù)分裂II，并被阻斷在減數(shù)分裂II的中期，只有在受精后才最終完成減數(shù)分裂。第21頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.次級(jí)卵母細(xì)胞在受精后完成減數(shù)分裂II而形成成熟

卵子。發(fā)育成熟的卵子細(xì)胞具有顯著特征：①在其質(zhì)膜外有一層卵外被（eggcoat）。②在其質(zhì)膜下靠近胞質(zhì)外側(cè)的區(qū)域?yàn)槠樱╟ortex），內(nèi)含皮層顆粒。③成熟卵子中合成了大量的蛋白質(zhì)、核糖體，以及tRNA和mRNA等，某些mRNA和蛋白質(zhì)為指導(dǎo)受精卵發(fā)育的形態(tài)發(fā)生因子（morphogeneticfactor）。第22頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一兔卵巢內(nèi)初級(jí)卵母細(xì)胞的電鏡觀察第23頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一卵子模式圖第24頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的調(diào)控卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的第一個(gè)調(diào)控位點(diǎn)在第一次減數(shù)分裂雙線期。卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂是由Cdk1/cyclinB復(fù)合物的活性調(diào)控的--MPF。在卵母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中，Cdk1獨(dú)特的調(diào)控是導(dǎo)致減數(shù)分裂從第一次分裂進(jìn)入第二次分裂并停止在Ⅱ中期的原因。第25頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一激素刺激

停滯在減數(shù)分裂Ⅱ中期直到受精第一次減數(shù)分裂雙線期細(xì)胞不對(duì)稱(chēng)分裂次級(jí)卵母細(xì)胞極體卵母細(xì)胞第26頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一卵細(xì)胞減數(shù)分裂中Cdk1/cyclinB的活性第27頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Cdk1/cyclinB的活性通過(guò)Mos蛋白激酶維持卵細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅱ中期阻止是由卵細(xì)胞中的細(xì)胞靜止因子（cytostaticfactor,CSF）引起的。第28頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、哺乳動(dòng)物的精子和卵子在發(fā)生上的差異精子（A)和卵子（B)發(fā)生的比較第29頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第30頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)受精與醫(yī)學(xué)一、受精的條件二、受精過(guò)程三、輔助生殖技術(shù)第31頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一受精（fertilization）：是精子與卵子融合形成受精卵的過(guò)程。第32頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、受精的條件成熟的精子

在睪丸內(nèi)產(chǎn)生的精子在附睪內(nèi)受其分泌的甘油磷酸膽堿、內(nèi)毒堿、唾液酸糖蛋白等作用下，才能逐漸達(dá)到功能上的成熟。

成熟的卵子第33頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一精子獲能一般認(rèn)為它是由射精后精子所處的雌性生殖管道的液體環(huán)境所決定的。精子的質(zhì)量與數(shù)量第34頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一異常精子形態(tài)第35頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、受精過(guò)程

（一）精子識(shí)別卵細(xì)胞并穿過(guò)卵外被

1.精子-卵子識(shí)別誘發(fā)頂體反應(yīng)

頂體是精子頭部前端的用于胞吐的膜泡，包含數(shù)個(gè)蛋白酶酶原、蛋白酶抑制劑、ZP結(jié)合蛋白和配體結(jié)合蛋白。

第36頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一透明帶：由卵母細(xì)胞產(chǎn)生；主要由ZP1、ZP2和ZP3三種糖蛋白質(zhì)組成，ZP3是精子與透明帶結(jié)合的主要受體，可以誘導(dǎo)頂體反應(yīng)；是受精的種屬屏障。

第37頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一頂體反應(yīng)（acrosomereaction）：1）過(guò)程：一種特殊的細(xì)胞胞吐過(guò)程。獲能的精子首先與卵子周?chē)姆派涔诮佑|，頂體內(nèi)含的酶逐漸釋放，解離放射冠的卵泡細(xì)胞，繼而分解透明帶，形成一個(gè)精子穿過(guò)的通道。什么是頂體？第38頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）機(jī)制：瞬時(shí)鈣內(nèi)流導(dǎo)致磷脂酶PLC活化，活化的PLC產(chǎn)生IP3和DAG。IP3介導(dǎo)胞內(nèi)儲(chǔ)存庫(kù)中鈣的釋放，DAG活化PKC，PKC磷酸化底物蛋白。TRPC離子通道也誘導(dǎo)鈣內(nèi)流，并最終誘導(dǎo)了完整的頂體反應(yīng)。2.精子穿過(guò)透明帶抵達(dá)卵細(xì)胞膜精子與卵子細(xì)胞膜的直接接觸，標(biāo)志受精的開(kāi)始。第39頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）精-卵融合

1.精-卵質(zhì)膜融合、精子細(xì)胞核等成分進(jìn)入卵細(xì)胞

2.次級(jí)卵母細(xì)胞完成減數(shù)分裂過(guò)程精子進(jìn)入卵子后，激發(fā)次級(jí)卵母細(xì)胞迅速完成第二次減數(shù)分裂，形成一個(gè)成熟的卵子和一個(gè)第二極體。第40頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.精-卵膜融合后發(fā)生皮層反應(yīng)阻止多精入卵

阻止多精入卵的兩個(gè)調(diào)控機(jī)制：卵子質(zhì)膜的快速去極化--快速的早期阻止多精入卵的機(jī)制。卵子的皮層反應(yīng)（corticalreaction）--作用時(shí)間長(zhǎng)的機(jī)制：卵子通過(guò)胞吐作用將其皮質(zhì)顆粒釋放出來(lái)，改變卵外被結(jié)構(gòu)。

第41頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（三）精-卵核融合完成受精過(guò)程

精子進(jìn)入卵子后，精子核和卵子核分別形成雄原核和雌原核。在細(xì)胞骨架的作用下，兩個(gè)原核互相靠攏，最終融合為一個(gè)新的二倍體細(xì)胞核，卵子變成受精卵。第42頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一受精的意義：①受精使卵子的緩慢代謝轉(zhuǎn)入代謝旺盛期，從而啟動(dòng)細(xì)胞不斷地分裂；②精子與卵子的結(jié)合，恢復(fù)了二倍體，維持物種的穩(wěn)定性；③受精決定性別；④受精的染色體來(lái)自父母雙方，并發(fā)生染色體聯(lián)會(huì)和片斷交換，使遺傳物質(zhì)重新組合，使新個(gè)體具有與親代不完全相同的性狀。第43頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一哺乳動(dòng)物受精