受精与早期胚胎发育

第一节受精一、受精概念：受精是两性配子（精子和卵子）相融合形成一个新细胞－合子过程。受精与早期胚胎发育第1页二、受精在生物学上意义（一）在胚胎学方面受精是卵子受到精子激活过程，没有受精刺激，就不能形成合子，不能卵裂，也就没有胚胎发育和新生命产生。受精与早期胚胎发育第2页（二）在遗传学方面受精是将父本遗传物质，即精子细胞核内染色体DNA引入卵子，从而使父本与母本二者遗传性状能在新个体中表现出来。所以两性细胞核在配子配合过程中融合，能够认为是受精主要过程。这种结合不但在自然选择过程中能够促进物种进化，而且能够经过人为选择，培育出很多新优良品种。受精与早期胚胎发育第3页三、配子运行（一）家畜射精类型1、子宫射精型；2、阴道射精型。受精与早期胚胎发育第4页受精与早期胚胎发育第5页（二）精子在母畜生殖道运行

受精与早期胚胎发育第6页1、精子在子宫颈运行：

①子宫颈结构:腺窝有贮存、筛选作用。第一储库。②子宫颈屏障作用:运动、受精力强才能进入子宫。绵羊来说，正常一次射精约有30亿个精子，但经过子宫颈却少于100万个。第一屏障。2、精子在子宫中运行：

子宫肌层收缩加强，推进子宫液体流动，从而带动精子经过子宫腔抵达宫管接合部，并滞留在此。子宫是第二储库。3、精子在输卵管运行：①宫管结合部屏障作用第二屏障。②壶-峡连接部屏障作用第三储库、屏障。受精与早期胚胎发育第7页4、精子运行主要动力：精子运行主要靠子宫及输卵管收缩来完成，而精子本身泳动作用很小，这可由以下事实证实：a.试验证实有些动物交配后不到2.5分，就可在输卵管壶腹部发觉精子。b.输入死精子也能抵达输卵管壶腹部。（l）射精力量（2）子宫颈吸入作用（3）母畜生殖道肌肉收缩（4）母畜生殖道管腔液体流动（5）精子本身运动受精与早期胚胎发育第8页5、精子运行与激素调整发情盛期：雌激素升高子宫、输卵管收缩、蠕动加强，子宫肌细胞增加；粘液分布增多、稀薄，便于精子经过，使精子保持受精能力时间也延长。间情期：孕激素占主导地位，降低了生殖道收缩；粘液分泌量少而粘稠，妨碍精子运行。由此可见精子运行受体内激素水平调整。受精与早期胚胎发育第9页6、精子运行速度和在生殖道内存活时间以及含有受精能力时间以下表：受精与早期胚胎发育第10页精子在雌性生殖道内运行及保持受精能力时间畜种平均射精量(ml)平均射出精子数（亿）射精部位抵达输精管壶腹部时间抵达输精管膨大部精子数在生殖道内活动力最长时间(h)保持受精能力最长时间(h)牛550阴道2-13分4200-275009624-48马80100宫颈或宫体40-60分少数144-164144猪250400宫颈或宫体15-30分80-1000--24-48绵羊130阴道2-3分240-500030-4824-48山羊130阴道------24-48兔17阴道2-6h250-500--30-32人3.51.5阴道68分少数48-6028-48受精与早期胚胎发育第11页受精与早期胚胎发育第12页（三）卵子运行受精与早期胚胎发育第13页1、卵子运行方式：卵子无运动能力，被伞部接纳后，借助纤毛颤动，经过漏斗口进入壶腹部，抵达壶腹部时间约为6～12h。然后在壶峡连接部停留2d之久，壶峡连接部为一生理扩约肌，对卵子运行有一定控制作用，能够预防卵子过早从输卵管进入子宫。这主要是输卵管向卵巢端逆蠕动造成。据测定绵羊峡部逆蠕动收缩在排卵后可连续2～2.5d，以预防蠕动把卵子推向峡部。然后逆蠕动收缩减弱，在蠕动收缩作用下，卵子在短时间内经过整个峡部进入子宫。进入子宫后便完全失去受精能力。受精与早期胚胎发育第14页2、卵子运行激素调整：卵子在输卵管正常运行，必须有适当水平雌激素和孕酮，也就是说卵巢激素能影响卵子运行方式和速度。激素水平失常能加速卵子进入子宫速度，或引发壶峡连接部管腔闭合而禁锢卵子。受精与早期胚胎发育第15页3、卵子在输卵管内时间及保持受精能力时间动物种卵子在输卵管内时间（h）卵子在输卵管内保持受精能力时间（h）牛9018-20马984-20猪508-12绵羊7212-16狗7d4.5d兔3-4d6-7人3-4d6-24受精与早期胚胎发育第16页

家畜卵子抵达壶腹部时间约6～12h。卵子抵达受精部位后，若没有精子与其受精，则继续运行，此时除卵子以靠近衰老外，因为它外面包上一层输卵管分泌物，形成一层隔膜，妨碍精子进入，所以使卵子不易受精。所以在配种实践中，最好在排卵前某一时刻输精，确保受精部位能有活力旺盛精子等候新鲜卵子，以提升受胎率。母牛普通在发情结束后14h排卵，输精最正确时间是在排卵前6～26h。

受精与早期胚胎发育第17页四、配子在受精前准备（一）精子在受精前准备－精子获能1、概念：一些动物新射入雌性生殖道内精子或由附睾取出精子，不能马上与卵子受精，必须经历一定时期，进行某种生理上准备，经过形态及生理生化发生一些改变之后，才能取得受精能力。这一生理现象称为精子获能。受精与早期胚胎发育第18页精子获能现象发觉：1951年发觉，处理了体外受精问题。1978年“试管婴儿”首次诞生；1981年试管犊牛成功产出。这在生物学上是一个创举，也为畜牧学发展开辟了新路径。受精与早期胚胎发育第19页年诺贝尔医学奖，获奖者为素有“试管婴儿之父”之称英国生理学家罗伯特·爱德华兹。由其开创体外受精技术使400多万人得以降生。爱德华兹研究结果对癌症、干细胞研究等领域意义重大。现年85岁爱德华兹受精与早期胚胎发育第20页受精与早期胚胎发育第21页世界第一例试管婴儿受精与早期胚胎发育第22页路易斯·布朗现年32岁

1978年7月25日，人类历史上首例试管婴儿路易斯·布朗在英国经过剖腹产诞生，她到来成了全世界头条新闻。现年32岁布朗已身为人母。她在年自然受孕产下了一名男婴。受精与早期胚胎发育第23页受精与早期胚胎发育第24页受精与早期胚胎发育第25页2、精子获能前后改变没有获能精子不能和卵子结合受精，就是它不能穿过放射冠、透明带，更不能进入卵细胞。受精与早期胚胎发育第26页经过获能精子：(1)能陆续释放透明质酸酶溶解放射冠，和顶体酶，能穿过透明带将卵子激活，为精子穿越透明带细胞打开一条通路；(2)精子获能后顶体外膜脱落，露出钻孔器，使精子能穿过透明带；(3)获能精子质膜和顶体外膜融合，出现小孔使精子溶蛋白酶得以透出而作用于透明带。受精与早期胚胎发育第27页3、精子在母畜生殖道内获能区域先在子宫内进行，最终在输卵管内完成。另外，其它组织液也能使精子获能，但不象在输卵管内获能那样完全。现已发觉在异种动物雌性生殖道内也完成精子获能，也可在体外人工培养液中完成。受精与早期胚胎发育第28页4、精子获能机理精液中去能因子和顶体酶结合，抑制了顶体酶活性和精子受精能力。而雌性生殖道中α和β淀粉酶被认为是获能因子，尤其是β淀粉酶可水解由糖蛋白组成去能因子，使顶体酶游离并恢复活性，溶解卵子外围保护层完成受精过程。所以，获能实质就是使精子去掉去能因子或使其失活过程。另外，获能还受激素影响，雌激素有促进作用；孕激素有抑制作用。受精与早期胚胎发育第29页精子去能及再获能：经过获能精子，假如重新与去能因子结合（如在附睾液中孵育30分钟）又可失去受精能力，这一过程叫去能或失能。经去能精子，在子宫及输卵管孵育后又可获能，这一过程称为再获能。受精与早期胚胎发育第30页5、精子获能所需时间牛是3－4h（有人认为2－3h），也有些人认为长达20h。绵羊1.5h。猪3－6h。马所需时数不详。但在实践中，排卵后进行输精母马，依然有一定受精率，可见其获能时间不会太长。受精与早期胚胎发育第31页不一样动物精子获能时间(h)动物种类获能时间动物种类获能时间牛3-4仓鼠2-4猪3-6大鼠2-3绵羊1.5小鼠1-2兔5雪貂3.5-11.5犬7猴5-6豚鼠4-6人7受精与早期胚胎发育第32页（二）卵子在受精前准备卵子排出后，在受精前也有类似精子获能成熟过程。有学者提出，卵子在抵达输卵管壶腹部后，与壶腹部液体相结合才能受精，也就是需要核质和细胞质相互渗透和同化，才能抵达受精需要生理成熟阶段。受精与早期胚胎发育第33页五、受精过程顶体反应;穿透卵膜（放射冠、透明带、卵黄膜）;皮质反应（透明带反应和卵黄封闭作用);原核形成;配子配合。受精与早期胚胎发育第34页（一）顶体反应：当获能精子抵达卵细胞附近时，就会发生顶体反应。这个过程包含：顶体膜形态改变；顶体酶释放过程。受精与早期胚胎发育第35页1、精子形态改变：(1)精子质膜和顶体外膜融合形成小孔；(2)精子质膜和顶体外膜脱落。2、顶体酶释放：(1)精子质膜和顶体外膜融合后，形成小孔，释放透明质酸酶；(2)精子质膜和顶体外膜脱落后，释放顶体酶(素)。

透明质酸酶能够溶解放射冠；顶体酶可溶解透明带。受精与早期胚胎发育第36页（二）精子穿过卵膜通常卵子由外向内包被放射冠、透明带和卵黄膜三层，受精时依次穿过这三层结构。受精与早期胚胎发育第37页1、精子穿过放射冠：精子发生顶体反应释放透明质酸酶能溶解卵丘细胞，为精子进入卵子打开通道而靠近透明带。此时卵子对精子选择不严格，不一样种精子能溶解放射冠。马卵子在受精前甚至刚一排出就已裸露，此时精子一开始就接触透明带。受精与早期胚胎发育第38页2、精子穿过透明带：当精子完全穿过卵丘与透明带接触时，精子质膜和顶体外膜脱落，露出顶体内膜，顶体内膜含有顶体酶，能溶解透明带。而且精子露出顶突（钻孔器），精子借助本身运动穿过透明带。受精与早期胚胎发育第39页受精与早期胚胎发育第40页3、精子穿过卵黄膜：卵黄膜是由细胞质分泌出来一层原生质膜。用电镜观察，精子不是从顶部顶端钻孔器钻入卵黄膜，而是从精子头部中段（赤道段）开始与卵黄膜融合，随即再向后延伸，包含精子尾部一部分或全部，最终全部精子埋入卵细胞浆中，即进入卵黄中。受精与早期胚胎发育第41页精子穿过透明带后进入卵内过程受精与早期胚胎发育第42页（三）皮质反应（透明带反应）和卵黄封闭作用1、透明带反应：

当精子触及卵黄膜瞬间，会激活卵子，使之从一个休眠状态下清醒。同时，卵黄膜发生收缩，由卵黄释放某种物质，传输到卵表面及卵黄周隙，引发透明带阻止以后精子再进入透明带。这一改变叫透明带反应。

受精与早期胚胎发育第43页2、卵黄封闭作用：在精子进入卵黄一刹那，精子头部上方卵黄膜表面形成一个突起。精子一旦进入卵黄后，卵黄膜马上起一个改变，拒绝新精子进入卵黄。这是预防两个以上精子进入卵子又一保护办法。受精与早期胚胎发育第44页（四）、雌雄原核形成：1、雄原核形成：精子进入卵子后，引发卵黄收缩，并将其中液体排到卵黄周隙中（见于牛、猪）。此时精子头部膨大，失去原有特异性状，尾部及顶突脱落，精子核核内形成许多核仁，外周包有一层核膜，最终形成雄原核。受精与早期胚胎发育第45页2、雌原核形成：精子进入卵子以后，卵子进行第二次成熟分裂排出第二极体。卵子核在出现核仁和形成核膜方面与雄原核形成时相同，结果形成雌原核。两个原核同时发育，在数小时内，二者体积增大，可抵达原体积20倍。在猪受精卵中，两个原核大小相同，其它家畜则雄原核略大与雌原核。受精与早期胚胎发育第46页（五）、配子配合雌雄原核在充分发育到某一阶段，相向移动，彼此接触，二者体积很快缩小，同时开始合并，核仁、核膜消失，原核不再可见，两组染色体合并起来，组成一组染色体。从两个原核彼此接触到两组染色体结合过程，称为配子配合。至此受精即告结束。合子未来发育为新个体性别，此时即已决定，与卵子结合精子性染色体如为Y，则合子未来发育为雄性，若为X则发育为雌性。受精与早期胚胎发育第47页受精与早期胚胎发育第48页（六）、受精过程所需时间据估算，从精子进入卵子到第一次卵裂中期所经历时间：牛20－24h；猪12－24h；羊16－21h；兔12h。马受精卵第一次卵裂约在排卵后24h。受精与早期胚胎发育第49页（七）、受精异常现象：1、多精子受精多倍体胚胎2、卵子发育不全多倍体胚胎3、雌核发育或雄核发育受精与早期胚胎发育第50页第二节早期发育胚胎一、胚胎早期发育受精卵结束标志着合子开始发育，其有两个显著特点：a.DNA复制非常快速；b.因为在透明带内进行，仅限于细胞分裂而没有增加，所以整个体积并没有增加，这种分裂称为卵裂。合子发育，以形态特征大致可分为桑椹期、囊胚期和原肠期。受精与早期胚胎发育第51页（一）桑椹期：细胞数抵达16～32个以上称桑椹胚。此时其营养物质主要靠本身卵黄质。早期胚胎每一个卵裂球都含有形成完全胚胎发育潜力（用于切割、培育、核移植等）。受精与早期胚胎发育第52页8-16细胞胚胎受精与早期胚胎发育第53页桑椹期胚胎受精与早期胚胎发育第54页桑椹期绵羊胚胎受精与早期胚胎发育第55页卵裂阶段卵裂球发育过程受精与早期胚胎发育第56页（二）囊胚期：桑椹胚形成后，在细胞团中逐步形成一个充满液体腔，即囊胚腔，此时胚胎称为囊胚，此时期称为囊胚期。受精与早期胚胎发育第57页（三）原肠胚囊胚深入发育，出现两种改变：①内细胞团顶部滋养层退化，内细胞团裸露，成为胚盘；②在胚盘下方衍生出内胚层，它沿着滋养层内壁延伸、扩展，衬附在滋养层内壁上，这时胚胎称为原肠胚。受精与早期胚胎发育第58页卵裂和胚泡形成受精与早期胚胎发育第59页受精与早期胚胎发育第60页各种动物卵裂时期、子宫进入时期和着床时期动物种卵裂期进入子宫(d)着床时期(d)2-细胞4-细胞16-细胞囊胚小鼠*

21-23h38-50h60-70h66-82h34大鼠*

1-2d2-3d4d4.5d35兔*

21-25h25-32h40-47h75-96h2.5-47-8人*1.5d2d3d4d2-38-13水貂↥3d3-4d5-6d8-10d825山羊↥30.5h60h98h156h410-13绵羊*24h42h3d6-7d2-415-16猪*16-20h25-74h80-120h

5-6d2-2.511马*

24h30-36h98-100h144h4-528牛*

24h2-3d4d7-8d3-430-35↥交配后时间；*排卵后时间受精与早期胚胎发育第61页早期胚胎迁移受精与早期胚胎发育第62页受精与早期胚胎发育第63页二、妊娠识别和建立（一）孕体概念：所谓孕体是指妊娠时由胎儿、胎膜和胎水（尿囊液和羊水）组成附合体。在妊娠早期只不过是个单一胚胎（胚泡）。受精与早期胚胎发育第64页孕体是一个非常活跃激素生产单位。在妊娠建立、维持、和妊娠终止（分娩）方面，在很大程度上起着主导作用。如在妊娠起始阶段孕体发出信号，让母体识别，在妊娠维持阶段分泌孕激素，在妊娠终止阶段发动分娩等。所以，孕体不但控制着本身发育也影响着母体生理情况，为本身提供良好发育条件。受精与早期胚胎发育第65页（二）妊娠识别：妊娠早期，孕体能产生信号（激素）传递给母体。母体随即产生一定反应，从而识别或知晓胎儿存在，由此孕体和母体之间建立起亲密联络，这叫妊娠识别。实质是胚胎产生抗溶黄体物质，阻止或抵消PGF2α溶黄体作用，使黄体变为妊娠黄体，维持母畜妊娠。受精与早期胚胎发育第66页（三）妊娠建立：孕体和母体之间产生了信息传递和反应后，双方联络和相互作用已经过激素媒介和其它生理原因而固定下来，从而确实开始妊娠。这叫妊娠建立。受精与早期胚胎发育第67页（四）妊娠识别和建立关系妊娠识别和建立是亲密相关。先有孕体信号，母体产生反应（识别），继而开始相互联络和相互作用，并将此联络固定下来。受精与早期胚胎发育第68页（五）各种家畜妊娠识别发生时间妊娠识别发生在胚胎附植很多天之前，也早于相当于通常周期黄体消失时间。牛约在配种后16～17d；绵羊12～13d；猪10～12d；马15d左右。普通孕体产生抗溶黄体或阻断溶黄体作用物质。或产生促黄体功效物质，畜种不一样发出信号不一样。受精与早期胚胎发育第69页三、胚泡附植（一）概念：胚泡在子宫内经一段游离时间后，逐步固定下来，并与子宫内膜逐步发生组织生理上联络，称为附植（着床、嵌植、植入）。受精与早期胚胎发育第70页（二）附植时间：家畜胚泡附植是一个渐进过程，胚泡与子宫发生联络时间是：牛30～35d；马28d；猪11d；绵羊15～16d；兔7～8d；小鼠4d。附植时间似乎和妊娠期长短相关，附植晚妊娠期长，早妊娠期短。受精与早期胚胎发育第71页胚泡附植阶段对营养物质摄取有三种路径：a.吸收和吞噬子宫乳；b.滋养层摄取子宫上皮碎片；c.经过正在形成胎盘传递营养物质。因为附植是相关渐进过程，摄取营养路径是由前二者向后者转换过程。马以第二种方式为主。受精与早期胚胎发育第72页（三）附植部位：胚泡大致上都是在对胚胎发育最有利地方附植。a.子宫血管稠密，可供丰富营养。b.距离均等防止拥挤。受精与早期胚胎发育第73页牛、羊排一个卵子受胎时，常在同侧子宫角下1/3处附植，而排2个卵子都受胎时，则平均分配于2个子宫角中；猪多趋于平均分布于2个子宫角内；马、驴排一个卵受胎时，多在同侧子宫角基部但也常有迁移至对侧子宫角附植。产后第一次发情配种怀孕时，多在上胎空角基部附植。受精与早期胚胎发育第74页胚胎附植过程受精与早期胚胎发育第75页第三节胎膜和胎盘一、胎膜（一）概念：胎膜即胎儿从属膜，它是胎儿本体以外几层膜（绒毛膜、尿膜、羊膜、卵黄囊）总称。其作用是与子宫粘膜交换气体、养分及代谢物，对胚胎发育极为主要。牛40日龄胎儿及胎泡受精与早期胚胎发育第76页妊娠70～80日龄牛胎儿与胎膜（羊水110cc、尿水140cc、胎儿重78g）受精与早期胚胎发育第77页妊娠7个月牛胎衣

受精与早期胚胎发育第78页（二）胎膜发育：卵裂形成内细胞团滋养层后，又先后形成内胚层、中胚层，胎膜是在它们基础上发展形成。（三）发育完全胎膜：(1)尿膜羊膜；(2)尿膜绒毛膜；(3)羊膜绒毛膜；(4)脐带；(5)胎儿胎盘。受精与早期胚胎发育第79页牛胎膜、胎盘及组织结构受精与早期胚胎发育第80页牛胎膜及胎盘受精与早期胚胎发育第81页牛胎膜与胎囊受精与早期胚胎发育第82页受精与早期胚胎发育第83页受精与早期胚胎发育第84页1、尿膜羊膜：由尿膜内层和羊膜组成，为淡白色透明状膜，在马隔着羊水包着胎儿。2、尿膜绒毛膜：由尿膜外层和绒毛膜组成。是马最外一层胎膜，隔着尿水包被尿膜羊膜囊和胎儿。在猪、牛、羊不完全包被羊膜腔。尿膜外层与绒毛膜粘连部为尿膜绒毛膜，尿膜与羊膜粘连部为尿膜羊膜。受精与早期胚胎发育第85页3、羊膜绒毛膜：由羊膜和绒毛膜组成，马无此膜。尿膜绒毛膜和羊膜绒毛膜显著特点是外面有绒毛。绒毛分布情况因畜种而不一样。马和猪绒毛膜外表面均匀地分布着绒毛。牛、羊绒毛则集中于和子宫阜相对应地方形成绒毛丛。这种特点组成各种家畜不一样胎盘类型。受精与早期胚胎发育第86页4、脐带：是胎儿和胎膜之间相联络带状物，是母体与胎儿进行物质交换通道。由脐动脉、脐静脉、脐尿管和卵黄囊残迹组成。脐带一端进入胎儿体内，另一端呈喇叭口状分布到羊膜绒毛膜上（牛、羊猪）和尿膜绒毛膜上（马驴）。脐带结构并不很坚牢，胎儿产出时可自行扯断。长度：牛约30－40cm；马70－100cm；猪20－25cm；羊7－12cm。受精与早期胚胎发育第87页（三）胎水：羊膜腔里羊水和尿膜腔里尿水，总称为胎水。其作用：(1)缓冲作用，使胎儿身体各部受压均匀，可阻止外来机械刺激；(2)预防胎儿与周围组织或胎儿本身皮肤彼此粘连；(3)是产道润滑剂以利于胎儿产出。受精与早期胚胎发育第88页（四）牛异性孪生不育：不论是单卵孪生还是双卵孪生，它们绒毛膜会相互粘连，且尿膜绒毛膜血管多发生相互吻合，支血流互通，造成雌性胎儿不育。受精与早期胚胎发育第89页其原因有二者说法：其一：认为雄性胎儿生殖腺发育较早，即胎儿睾丸间质细胞比胎儿卵巢出现早，故雄性胎儿激素经过胎儿血管吻合支进入雌性胎儿体内，抑制卵巢皮质及生殖道发育或者使雌性胎儿雄性化。近年来对上述理论提出怀疑。其二：认