受精醫(yī)學(xué)知識專家講座

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握（1）受精概念（2）精子和卵子受精前準(zhǔn)備（3）受精過程2.了解促進(jìn)受精和阻止受精方法二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)（1）受精過程；（2）頂體反應(yīng)、精子獲能2.難點(diǎn)（1）頂體反應(yīng)機(jī)理；（2）受精機(jī)理受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第1頁

公母畜交配（人工授精）后，精子和卵子發(fā)生融合，形成受精卵（合子）過程稱為受精(Fertilization)

?！袷芫课唬狠斅压軌馗共??！袷芫仨毢袃蓚€(gè)條件：◆精子必須輸送到受精部位與卵子相遇◆精子必須獲能受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第2頁受精生物學(xué)意義●在胚胎學(xué)方面，受精是卵子受到精子激活。沒有受精刺激，卵子就不能正常地開始卵裂，也就沒有胚胎發(fā)育和新生命產(chǎn)生?！裨谶z傳學(xué)方面，受精是將父本遺傳物質(zhì)（DNA）引入卵子，使父本與母體二者遺傳性狀能在新個(gè)體中表現(xiàn)出來。

所以，兩性細(xì)胞核在配子配合過程中融合，能夠認(rèn)為是受精主要過程。不但在自然選擇過程中能夠促進(jìn)物種進(jìn)化，而且能夠經(jīng)過人為選擇，培育出很多新優(yōu)良品種。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第3頁第一節(jié)配子運(yùn)行

配子運(yùn)行是指精子由射精部位（輸精部位）、卵子由排出部位到達(dá)受精部位――輸卵管壺腹過程。一、精子運(yùn)行（Transportofgametes)

射精：公畜與母畜交配，將精子經(jīng)過尿生殖道排出體外，輸送到母畜生殖道過程。（一）射精部位●子宮射精型

●陰道射精型受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第4頁豬子宮：子宮型射精

1.子宮射精型在自然交配條件下，公畜將精液直接射入到母畜子宮頸和子宮體內(nèi)。馬和豬屬于此種類型。其子宮頸十分松軟和開張，交配時(shí)公畜能夠?qū)㈥幥o插入子宮頸內(nèi)。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第5頁羊子宮：陰道型射精2.陰道射精型在自然交配條件下，公畜只能將精液射入發(fā)情母畜陰道內(nèi)，沒有進(jìn)入子宮頸和子宮體。隨即精子穿過子宮頸抵達(dá)受精部位。牛、羊?qū)儆诖朔N類型。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第6頁

（二）精子在母畜生殖道內(nèi)運(yùn)行精子在母畜生殖道運(yùn)行主要經(jīng)過子宮頸、子宮和輸卵管三個(gè)主要部分，最終抵達(dá)受精部位。

1.精子經(jīng)過子宮頸牛羊等動(dòng)物交配時(shí)精子射入陰道，子宮頸是精子進(jìn)入子宮第一個(gè)生理屏障，即第一道欄篩。精子經(jīng)過子宮頸經(jīng)第一次篩選，死精子和活力低精子不能進(jìn)入子宮，正常精子也有一部分滯留在陰道內(nèi)，這么既確保了運(yùn)動(dòng)和受精能力強(qiáng)精子進(jìn)入子宮，也預(yù)防過多精子同時(shí)擁入子宮。經(jīng)過子宮頸精子，大部分進(jìn)入由子宮頸黏膜形成腺窩/隱窩，形成精子貯存庫，即第一個(gè)精子貯庫，爾后遲緩釋放出來。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第7頁

精子在子宮頸運(yùn)行主要依靠子宮頸肌肉收縮和子宮頸粘液受溶性改變完成。

受溶性改變：精子在經(jīng)過子宮頸時(shí)，子宮頸外膜上細(xì)胞和膠粒細(xì)胞由橫向變成縱向，即黏液形成允許精子經(jīng)過“通道”，從而使精子能順利經(jīng)過子宮頸改變過程。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第8頁

2.精子經(jīng)過子宮經(jīng)過子宮頸精子在陰道和子宮肌收縮活動(dòng)作用下進(jìn)入子宮。大部分精子進(jìn)入子宮內(nèi)膜腺，形成精子在子宮內(nèi)貯存庫，即第二個(gè)精子貯庫。在子宮肌和輸卵管系膜收縮、子宮液流動(dòng)及精子本身作用下進(jìn)入輸卵管。精子自子宮角進(jìn)入輸卵管時(shí)，宮管連接部是精子通往受精部位第二個(gè)生理屏障，成為精子運(yùn)行第二道欄柵。在此處，一些死精子和活動(dòng)能力差精子被子宮內(nèi)膜白細(xì)胞所吞噬，精子又一次得到篩選。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第9頁3.精子經(jīng)過輸卵管多數(shù)動(dòng)物在自然交配或人工授精后很快，精子即進(jìn)入輸卵管，但含有受精力精子在輸卵管內(nèi)輸送比較慢，并保留在壺峽連接處峽部一側(cè)，稱為精子運(yùn)行第三個(gè)精子貯庫。精子經(jīng)過峽部輸送主要依靠肌肉收縮完成。在壺峽連接部，精子則會因峽部括約肌有力收縮被阻擋，限制更多精子進(jìn)入輸卵管壺腹部，所以，壺峽連接部稱為精子抵達(dá)受精部位第三道欄柵。各種動(dòng)物能夠抵達(dá)輸卵管壺腹部精子不會超出1000個(gè)，在受精部位與卵子完成受精只有一個(gè)精子。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第10頁睪丸→附睪→輸精管→陰莖→陰道→子宮頸（子宮頸隱窩）→子宮體→子宮角→宮管結(jié)合部→輸卵管→壺狹連接部→壺腹部

精子運(yùn)行路徑精子在母牛生殖道內(nèi)運(yùn)行受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第11頁子宮穹窿子宮頸子宮肌層子宮內(nèi)膜受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第12頁

（三）精子在母畜生殖道內(nèi)運(yùn)行動(dòng)力

1.射精力量原動(dòng)力，即精子運(yùn)行最初動(dòng)力。

2.子宮頸吸入作用交配時(shí)子宮產(chǎn)生負(fù)壓將精子吸入。

3.生殖道肌肉收縮陰道、子宮頸、輸卵管收縮是精子運(yùn)行主要?jiǎng)恿Α?/p>

4.生殖道液體流動(dòng)精子伴隨生殖道管腔液體流動(dòng)而在母畜生殖道運(yùn)行。

5.精子本身運(yùn)動(dòng)經(jīng)過尾部擺動(dòng)，精子可在母畜生殖道向前游動(dòng)，其作用是次要。

6.子宮頸黏液膠粒細(xì)胞排列狀態(tài)改變。

7.精液中本身含有促進(jìn)精子運(yùn)動(dòng)物質(zhì)（如PG、E等）。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第13頁（四）精子運(yùn)行內(nèi)分泌調(diào)整主要是雌激素和孕激素，其次是催產(chǎn)素。（五）精子在雌性生殖道內(nèi)維持受精能力時(shí)間項(xiàng)目人牛羊馬兔豬維持受精能力時(shí)間（h）24～4828～5030～4814430～3224保持活力時(shí)間(h)48～609648144—30受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第14頁精子運(yùn)行特點(diǎn)快速運(yùn)行，遲緩釋放，存活時(shí)間長。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第15頁二、卵子運(yùn)行（一）卵子接納雌性動(dòng)物發(fā)情后靠近排卵時(shí)，輸卵管傘充分開放充血，緊貼于卵巢表面，輸卵管傘黏膜上擺動(dòng)纖毛將卵子接納到輸卵管傘喇叭口。豬和馬輸卵管傘部發(fā)達(dá)，卵子易被接收；牛羊輸卵管傘部不能完全包圍卵巢，有時(shí)造成卵子落入腹腔。（二）在輸卵管內(nèi)運(yùn)行卵子在輸卵管內(nèi)運(yùn)行主要依賴于輸卵管肌肉收縮、液體流動(dòng)及輸卵管管壁纖毛擺動(dòng)，很快進(jìn)入壺腹部，并與在此等候精子完成受精過程。

受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第16頁卵巢→輸卵管傘→輸卵管漏斗部→輸卵管壺腹部卵子運(yùn)行路徑受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第17頁

（三）卵子運(yùn)行機(jī)制卵子從輸卵管傘部到壺腹部，是在輸卵管管壁平滑肌和纖毛協(xié)同作用下完成。

1.輸卵管傘纖毛擺動(dòng)和管腔內(nèi)液體流動(dòng)作用；

2.輸卵管平滑肌收縮。輸卵管上有α、β兩種受體，可分別引發(fā)環(huán)形肌收縮和松弛。

3.雌激素和孕激素（P4）作用，雌激素可提升α受體活性，使壺峽連接部環(huán)形肌強(qiáng)烈收縮。孕酮可提升β受體活性，使壺峽連接部肌肉松弛，利于卵子向子宮運(yùn)行。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第18頁

（四）卵子保持受精能力時(shí)間卵子保持受精能力時(shí)間比精子短，普通不超出24h，只有犬長達(dá)4.5d。牛：18～20h；豬：8～12h；馬：4～20h；綿羊：12～16h；兔：6～8h；犬4.5d；人6～24h。卵子運(yùn)行特點(diǎn)間歇性向前移行。慢速運(yùn)行，存活時(shí)間短，易退化。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第19頁

普通情況下，只能讓精子等卵子，而不能讓卵子等精子，即配種必須在排卵前進(jìn)行。因?yàn)槁炎泳S持受精能力時(shí)間不超出24h，而精子維持受精能力時(shí)間最少在24h以上，卵子運(yùn)行若在24h內(nèi)沒有碰到精子時(shí)，卵子則發(fā)生老化，有黏液裹住卵子，造成精子將無法進(jìn)入。另外，假如精子與卵子結(jié)合時(shí)間太晚，胚胎難以正常發(fā)育，易造成流產(chǎn)。豬配種延遲時(shí)，衰老卵子輕易發(fā)生多精子受精。小知識受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第20頁二、精子獲能發(fā)覺

1951年，美籍華人張明覺在用HCG處理兔子時(shí)，發(fā)覺精子必須在雌性生殖道內(nèi)停留一段時(shí)間才能受精。1952年被Austin命名為精子獲能，以后發(fā)覺哺乳動(dòng)物都有這種現(xiàn)象。

獲能主要意義在于使精子為頂體反應(yīng)做準(zhǔn)備和精子超活化，促進(jìn)精子穿越透明帶。第二節(jié)精子獲能一、概念動(dòng)物剛射出精子不能穿入卵子，只有在雌性生殖道內(nèi)經(jīng)歷一段時(shí)間，在形態(tài)和生理上發(fā)生一系列改變，才具備受精能力生理現(xiàn)象，稱為獲能(Capacitation)

。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第21頁三、精子獲能部位精子獲能部位是子宮和輸卵管。子宮射精型動(dòng)物：開始于子宮，輸卵管完成。陰道射精型動(dòng)物：開始于陰道，但獲能有效部位是子宮和輸卵管。四、精子獲能時(shí)間牛3～4h；豬3～6h；綿羊1.5h；兔子5～6h。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第22頁五、精子獲能實(shí)質(zhì)精子獲能結(jié)果包裹精子頭部質(zhì)膜、頂體外膜融合和破裂，釋放內(nèi)含物（頂體反應(yīng)）。

動(dòng)物精液中存在一個(gè)起源于精清抗受精物質(zhì)，叫去能因子（DF）。其作用是抑制精子獲能。去能因子（DF）與精子結(jié)合后，抑制頂體酶釋放。大量研究發(fā)覺，經(jīng)過獲能精子重新放入精清中與去能因子結(jié)合，又會失去受精能力，這一過程叫去能。經(jīng)過去能處理精子在子宮和輸卵管孵育后，又可獲能，稱為再獲能。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第23頁受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第24頁

獲能實(shí)質(zhì)：使精子去掉去能因子或使去能因子失活過程。

精子獲能特點(diǎn)：無種間特異性（沒有顯著種間差異，同種動(dòng)物精子可在不一樣種動(dòng)物生殖道完成獲能），獲能和去能是可逆。

雌性生殖道獲能因子：α和β淀粉酶。

精子體外獲能物質(zhì)：溶菌體酶、β葡萄糖苷酶、肝素、Ca2＋載體。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第25頁

哺乳動(dòng)物受精過程開始于精子與卵子相遇，兩性原核合并形成合子（Zygote）時(shí)結(jié)束。包含精子穿越放射冠、透明帶、精子與卵子質(zhì)膜融合形成雌雄原核、配子配合與合子形成等。第三節(jié)受精(1)Capacitation(獲能)(2)Hyperactivation（卵活化）(3)zonabinding（透明帶結(jié)合）(4)acrosomereaction（頂體反應(yīng)）(5)zonapenetration（穿過透明帶）(6)sperm-oocytemembranefusion（精卵膜融合）(7)spermengulfed（精子卷入）(8)decondensationofspermnucleu（精子核渙散）(9)formationofmalepronucleus（雄原核形成）受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第26頁受精部位：輸卵管壺腹部受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第27頁一、精子穿越放射冠

放射冠是精子入卵第一道屏障。精子經(jīng)過頂體反應(yīng)釋放透明質(zhì)酸酶和放射冠穿透酶，溶解卵丘細(xì)胞和放射冠細(xì)胞間基質(zhì)，使精子穿越放射冠，并與透明帶接觸。

頂體反應(yīng)(Acrosomereaction)

：精子在進(jìn)入卵子放射冠時(shí)，精子頭部原生質(zhì)膜和頂體膜發(fā)生融合，同時(shí)也激活了頂體中頂體酶釋放，幫助精子穿過放射冠進(jìn)入透明帶過程。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第28頁Acrosomereaction受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第29頁Ⅰ期Ⅱ期Ⅲ期

精子穿越放射冠主要依靠頂體反應(yīng)，當(dāng)精子穿過放射冠時(shí)，引發(fā)Ca2+增加，促使精子頭部原生質(zhì)膜和頂體膜融合，膜之間形成小泡，從小泡空隙釋放出透明質(zhì)酸酶和放射冠穿透酶，在這兩種酶作用下，精子進(jìn)入透明帶。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第30頁二、精子穿過透明帶精子穿越放射冠后，頂體內(nèi)膜暴露并附著于透明帶表面。精子附著透明帶5～15min后穿過透明帶。透明帶表面存在特異精子受體，精子與透明帶附著含有顯著種間特異性，異種動(dòng)物精子不能附著和穿過透明帶。Ⅰ期Ⅱ期Ⅲ期受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第31頁受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第32頁三、精子進(jìn)入卵黃膜精子進(jìn)入透明帶后，抵達(dá)卵周隙。精子一旦接觸卵黃膜即停頓活動(dòng)，普通20min后即與卵黃膜融合在一起。精子與卵黃膜接觸時(shí)，即被卵黃膜表面微絨毛抱合，經(jīng)過收縮作用將精子拉入卵內(nèi)。隨即精子質(zhì)膜和卵黃膜融合，精子頭部完全進(jìn)入卵細(xì)胞內(nèi)。Ⅰ期Ⅱ期Ⅲ期受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第33頁受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第34頁放射冠透明帶卵質(zhì)膜卵母細(xì)胞極體132精卵結(jié)合受精示意圖受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第35頁四、原核形成

1.雄原核精子進(jìn)入卵子后，精子核發(fā)生膨脹，解除凝聚狀態(tài)，形成球狀核，核內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)核仁。同時(shí)形成核膜，核仁增大，并相互融合，形成一個(gè)比原精細(xì)胞核大雄原核。

即，精子進(jìn)入卵子后，細(xì)胞膜脫落，頭部增大4～5倍，接著尾部脫落，在頭部核內(nèi)形成許多核仁，外圍形成核膜，形成了雄原核。

尾部作用主要是幫助運(yùn)動(dòng)，也能夠不用尾部，直接用精子頭部注射或死精子注射。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第36頁2.雌原核精子進(jìn)入卵子細(xì)胞質(zhì)后，卵子完成第二次減數(shù)分裂，排出第二極體。核染色體分散，并向中央移動(dòng)。在移行過程中，逐步形成核膜，由最初不規(guī)格變成球形，出現(xiàn)核仁。

即，精子進(jìn)入卵黃后，引發(fā)卵黃緊縮，卵子進(jìn)行二次成熟分裂，排出第二極體，然后卵子也形成許多核仁，外圍也形成核膜。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第37頁五、配子融合當(dāng)雌、雄原核形成后，二者相向運(yùn)動(dòng)，且彼此接觸，核膜相互融合在一起，核仁、核膜消失，兩組染色體合并在一起，組成一組染色體，整個(gè)受精過程至此結(jié)束。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第38頁受精卵遷移：輸卵管壺腹部—宮管結(jié)合部—子宮角受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第39頁發(fā)情后天數(shù)發(fā)育階段受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第40頁六、多精入卵阻滯在正常情況下，卵子只允許一個(gè)精子進(jìn)入并受精，但在受精部位往往有許多精子與卵子接觸，若多個(gè)精子同時(shí)進(jìn)入卵子就會引發(fā)早期胚胎死亡與流產(chǎn)。所以，動(dòng)物體內(nèi)就出現(xiàn)了阻止多精子入卵反應(yīng)。（一）快速阻滯在海膽上現(xiàn)在清楚是，一股鈉離子（Na＋）進(jìn)入卵細(xì)胞會引發(fā)類似神經(jīng)沖動(dòng)膜電位改變，從而阻止多精子入卵。

（二）遲緩阻滯在精子頭與卵黃膜發(fā)生融合同時(shí)，卵子激活，產(chǎn)生一系列反應(yīng)，即皮質(zhì)反應(yīng)、卵黃膜反應(yīng)、透明帶反應(yīng)三個(gè)反應(yīng)。

受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第41頁1.皮質(zhì)反應(yīng)當(dāng)精子與卵黃膜接觸時(shí)，卵黃膜下皮質(zhì)顆粒被激活并向卵子表面移動(dòng)，在Ca2+作用下，皮質(zhì)顆粒與卵黃膜融合，并將其內(nèi)容物排入卵周隙，從而引發(fā)透明帶和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，此過程為皮質(zhì)反應(yīng)。皮質(zhì)反應(yīng)是預(yù)防卵黃膜再被其它精子穿透防御性反應(yīng)。皮質(zhì)顆粒內(nèi)容物含黏多糖、類胰蛋白酶及阻止頂體酶作用物質(zhì)，從而引發(fā)卵黃膜和透明帶結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即產(chǎn)生卵黃膜反應(yīng)和透明帶反應(yīng)。

皮質(zhì)反應(yīng)意義在于使受精卵發(fā)生透明帶反應(yīng)和卵黃膜封鎖，從而阻止多精子入卵。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第42頁2.卵黃膜反應(yīng)(Vitellinemembranereaction)

在皮質(zhì)反應(yīng)過程中，皮質(zhì)顆粒中黏多糖與卵黃膜融合，從而使卵黃膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，阻止其它精子進(jìn)入卵黃膜過程稱為卵黃膜反應(yīng)。

皮質(zhì)顆粒釋放黏多糖與卵黃膜表面緊密相連，在卵子周圍形成一層保護(hù)層――透明膜，從而改變卵子表面結(jié)構(gòu)，阻止第二個(gè)精子進(jìn)入卵子，防止發(fā)生多精子受精現(xiàn)象。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第43頁多精入卵阻滯受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第44頁

3.透明帶反應(yīng)(Zonareaction)

皮質(zhì)顆粒內(nèi)容物釋放改變了透明帶性質(zhì)，從而阻止其它精子穿入卵母細(xì)胞現(xiàn)象。其原因是皮質(zhì)顆粒內(nèi)容物中類胰蛋白酶（胰酶樣蛋白水解酶）破壞了透明帶上特異性精子受體，到達(dá)阻止其它精子穿過透明帶作用。豬、小鼠、大鼠透明帶反應(yīng)較慢，卵周隙內(nèi)有時(shí)會有幾個(gè)甚至幾十個(gè)精子，這些精子為補(bǔ)充精子。其它動(dòng)物極少發(fā)生這種情況。兔卵子沒有透明帶反應(yīng)，但其卵黃膜反應(yīng)僅允許一個(gè)精子進(jìn)入卵細(xì)胞內(nèi)。受精醫(yī)學(xué)知識專家講座第45頁七、受精時(shí)間普通以交配時(shí)間為起點(diǎn)，但交配和排卵時(shí)間不十分固定，往往誤差較大。從精子進(jìn)