第六章_受精ppt课件

.,第六章受精,.,一、学习目标1.掌握（1）受精的概念（2）精子和卵子受精前的准备（3）受精过程2.理解促进受精和阻止受精的方法二、学习重点与难点1.重点（1）受精的过程；（2）顶体反应、精子获能2.难点（1）顶体反应的机理；（2）受精的机理,.,公母畜交配（人工授精）后，精子和卵子发生融合，形成受精卵（合子）的过程称为受精(Fertilization)。受精部位：输卵管的壶腹部。受精必须具有两个条件：精子必须输送到受精部位与卵子相遇精子必须获能,.,受精的生物学意义在胚胎学方面，受精是卵子受到精子的激活。没有受精的刺激，卵子就不能正常地开始卵裂，也就没有胚胎的发育和新生命的产生。在遗传学方面，受精是将父本的遗传物质（DNA）引入卵子，使父本与母体二者的遗传性状能在新个体中表现出来。因此，两性细胞核在配子配合过程中的融合，可以认为是受精的主要过程。不仅在自然选择过程中可以促进物种的进化，而且可以通过人为的选择，培育出很多新的优良品种。,.,第一节配子的运行配子运行是指精子由射精部位（输精部位）、卵子由排出部位达到受精部位输卵管壶腹的过程。一、精子的运行（Transportofgametes)射精：公畜与母畜交配，将精子通过尿生殖道排出体外，输送到母畜生殖道的过程。,（一）射精部位子宫射精型阴道射精型,.,猪子宫：子宫型射精,1.子宫射精型在自然交配条件下，公畜将精液直接射入到母畜的子宫颈和子宫体内。马和猪属于此种类型。其子宫颈十分松软和开张，交配时公畜可以将阴茎插入子宫颈内。,.,羊子宫：阴道型射精,2.阴道射精型在自然交配条件下，公畜只能将精液射入发情母畜的阴道内，没有进入子宫颈和子宫体。随后精子穿过子宫颈到达受精部位。牛、羊属于此种类型。,.,（二）精子在母畜生殖道内的运行精子在母畜生殖道的运行主要通过子宫颈、子宫和输卵管三个主要部分，最后到达受精部位。1.精子通过子宫颈牛羊等动物交配时精子射入阴道，子宫颈是精子进入子宫的第一个生理屏障，即第一道栏筛。精子通过子宫颈经第一次筛选，死精子和活力低的精子不能进入子宫，正常精子也有一部分滞留在阴道内，这样既保证了运动和受精能力强的精子进入子宫，也防止过多精子同时拥入子宫。通过子宫颈的精子，大部分进入由子宫颈黏膜形成的腺窝/隐窝，形成精子贮存库，即第一个精子贮库，尔后缓慢释放出来。,.,精子在子宫颈的运行主要依靠子宫颈的肌肉收缩和子宫颈粘液的受溶性变化完成。受溶性变化：精子在通过子宫颈时，子宫颈外膜上的细胞和胶粒细胞由横向变成纵向，即黏液形成允许精子通过的“通道”，从而使精子能顺利通过子宫颈的变化过程。,.,2.精子通过子宫通过子宫颈的精子在阴道和子宫肌收缩活动的作用下进入子宫。大部分精子进入子宫内膜腺，形成精子在子宫内的贮存库，即第二个精子贮库。在子宫肌和输卵管系膜的收缩、子宫液的流动及精子自身作用下进入输卵管。精子自子宫角进入输卵管时，宫管连接部是精子通往受精部位的第二个生理屏障，成为精子运行的第二道栏栅。在此处，一些死精子和活动能力差的精子被子宫内膜白细胞所吞噬，精子又一次得到筛选。,.,3.精子通过输卵管多数动物在自然交配或人工授精后不久，精子即进入输卵管，但具有受精力的精子在输卵管内的输送比较慢，并保留在壶峡连接处峡部一侧，称为精子运行的第三个精子贮库。精子通过峡部的输送主要依靠肌肉收缩完成。在壶峡连接部，精子则会因峡部括约肌的有力收缩被阻挡，限制更多精子进入输卵管壶腹部，因此，壶峡连接部称为精子到达受精部位的第三道栏栅。各种动物能够到达输卵管壶腹部的精子不会超过1000个，在受精部位与卵子完成受精的只有一个精子。,.,睾丸附睾输精管阴茎阴道子宫颈（子宫颈隐窝）子宫体子宫角宫管结合部输卵管壶狭连接部壶腹部,精子运行的途径,精子在母牛生殖道内的运行,.,子宫,穹窿,子宫颈,子宫肌层,子宫内膜,.,（三）精子在母畜生殖道内运行的动力1.射精的力量原动力，即精子运行的最初动力。2.子宫颈的吸入作用交配时子宫产生负压将精子吸入。3.生殖道肌肉的收缩阴道、子宫颈、输卵管的收缩是精子运行的主要动力。4.生殖道液体的流动精子伴随生殖道管腔液体流动而在母畜生殖道运行。5.精子自身的运动通过尾部摆动，精子可在母畜生殖道向前游动，其作用是次要的。6.子宫颈黏液胶粒细胞的排列状态的变化。7.精液中本身含有促进精子运动的物质（如PG、E等）。,.,（四）精子运行的内分泌调节主要是雌激素和孕激素，其次是催产素。（五）精子在雌性生殖道内维持受精能力的时间,.,精子运行特点快速运行，缓慢释放，存活时间长。,.,二、卵子的运行（一）卵子的接纳雌性动物发情后接近排卵时，输卵管伞充分开放充血，紧贴于卵巢表面，输卵管伞黏膜上摆动的纤毛将卵子接纳到输卵管伞的喇叭口。猪和马的输卵管伞部发达，卵子易被接受；牛羊输卵管伞部不能完全包围卵巢，有时造成卵子落入腹腔。（二）在输卵管内的运行卵子在输卵管内的运行主要依赖于输卵管肌肉的收缩、液体的流动及输卵管管壁纤毛的摆动，很快进入壶腹部，并与在此等候的精子完成受精过程。,.,卵巢输卵管伞输卵管漏斗部输卵管壶腹部,卵子运行的途径,.,（三）卵子运行的机制卵子从输卵管伞部到壶腹部，是在输卵管管壁平滑肌和纤毛的协同作用下完成。1.输卵管伞纤毛的摆动和管腔内液体的流动作用；2.输卵管平滑肌的收缩。输卵管上有、两种受体，可分别引起环形肌的收缩和松弛。3.雌激素和孕激素（P4）的作用，雌激素可提高受体的活性，使壶峡连接部环形肌强烈收缩。孕酮可提高受体的活性，使壶峡连接部肌肉松弛，利于卵子向子宫运行。,.,（四）卵子保持受精能力的时间卵子保持受精能力的时间比精子短，一般不超过24h，只有犬长达4.5d。牛：1820h；猪：812h；马：420h；绵羊：1216h；兔：68h；犬4.5d；人624h。,卵子运行特点间歇性向前移行。慢速运行，存活时间短，易退化。,.,一般情况下，只能让精子等卵子，而不能让卵子等精子，即配种必须在排卵前进行。因为卵子维持受精能力的时间不超过24h，而精子维持受精能力的时间最少在24h以上，卵子运行若在24h内没有遇到精子时，卵子则发生老化，有黏液裹住卵子，导致精子将无法进入。另外，如果精子与卵子结合时间太晚，胚胎难以正常发育，易导致流产。猪配种延迟时，衰老的卵子容易发生多精子受精。,小知识,.,二、精子获能的发现1951年，美籍华人张明觉在用HCG处理兔子时，发现精子必须在雌性生殖道内停留一段时间才能受精。1952年被Austin命名为精子获能，以后发现哺乳动物都有这种现象。获能的主要意义在于使精子为顶体反应做准备和精子超活化，促进精子穿越透明带。,第二节精子获能一、概念动物刚射出的精子不能穿入卵子，只有在雌性生殖道内经历一段时间，在形态和生理上发生一系列变化，才具备受精能力的生理现象，称为获能(Capacitation)。,.,三、精子获能的部位精子获能的部位是子宫和输卵管。子宫射精型动物：开始于子宫，输卵管完成。阴道射精型动物：开始于阴道，但获能的有效部位是子宫和输卵管。四、精子获能的时间牛34h；猪36h；绵羊1.5h；兔子56h。,.,五、精子获能的实质精子获能的结果包裹精子头部的质膜、顶体外膜融合和破裂，释放内含物（顶体反应）。动物精液中存在一种来源于精清的抗受精的物质，叫去能因子（DF）。其作用是抑制精子获能。去能因子（DF）与精子结合后，抑制顶体酶的释放。大量研究发现，经过获能的精子重新放入精清中与去能因子结合，又会失去受精能力，这一过程叫去能。经过去能处理的精子在子宫和输卵管孵育后，又可获能，称为再获能。,.,.,获能的实质：使精子去掉去能因子或使去能因子失活的过程。精子获能的特点：无种间特异性（没有明显的种间差异，同种动物精子可在不同种动物生殖道完成获能），获能和去能是可逆的。,雌性生殖道的获能因子：和淀粉酶。精子体外获能的物质：溶菌体酶、葡萄糖苷酶、肝素、Ca2载体。,.,哺乳动物的受精过程开始于精子与卵子相遇，两性原核合并形成合子（Zygote）时结束。包括精子穿越放射冠、透明带、精子与卵子质膜融合形成雌雄原核、配子配合与合子形成等。,第三节受精,(1)Capacitation(获能)(2)Hyperactivation（卵活化）(3)zonabinding（透明带结合）(4)acrosomereaction（顶体反应）(5)zonapenetration（穿过透明带）(6)sperm-oocytemembranefusion（精卵膜融合）(7)spermengulfed（精子卷入）(8)decondensationofspermnucleu（精子核松散）(9)formationofmalepronucleus（雄原核形成）,.,受精部位：输卵管壶腹部,.,一、精子穿越放射冠放射冠是精子入卵的第一道屏障。精子通过顶体反应释放透明质酸酶和放射冠穿透酶，溶解卵丘细胞和放射冠细胞间的基质，使精子穿越放射冠，并与透明带接触。,顶体反应(Acrosomereaction)：精子在进入卵子放射冠时，精子头部原生质膜和顶体膜发生融合，同时也激活了顶体中顶体酶的释放，帮助精子穿过放射冠进入透明带的过程。,.,Acrosomereaction,.,精子穿越放射冠主要依靠顶体反应，当精子穿过放射冠时，引起Ca2+增加，促使精子头部的原生质膜和顶体膜融合，膜之间形成小泡，从小泡空隙释放出透明质酸酶和放射冠穿透酶，在这两种酶的作用下，精子进入透明带。,.,二、精子穿过透明带精子穿越放射冠后，顶体内膜暴露并附着于透明带表面。精子附着透明带515min后穿过透明带。透明带表面存在特异精子受体，精子与透明带的附着具有明显的种间特异性，异种动物的精子不能附着和穿过透明带。,.,.,三、精子进入卵黄膜精子进入透明带后，到达卵周隙。精子一旦接触卵黄膜即停止活动，一般20min后即与卵黄膜融合在一起。精子与卵黄膜接触时，即被卵黄膜表面的微绒毛抱合，通过收缩作用将精子拉入卵内。随后精子质膜和卵黄膜融合，精子头部完全进入卵细胞内。,.,.,放射冠,透明带,卵质膜,卵母细胞,极体,1,3,2,精卵结合受精示意图,.,四、原核形成1.雄原核精子进入卵子后，精子核发生膨胀，解除凝聚状态，形成球状核，核内出现多个核仁。同时形成核膜，核仁增大，并相互融合，形成一个比原精细胞核大的雄原核。即，精子进入卵子后，细胞膜脱落，头部增大45倍，接着尾部脱落，在头部的核内形成许多核仁，外围形成核膜，形,成了雄原核。尾部的作用主要是帮助运动，也可以不用尾部，直接用精子头部注射或死精子注射。,.,2.雌原核精子进入卵子细胞质后，卵子完成第二次减数分裂，排出第二极体。核染色体分散，并向中央移动。在移行过程中，逐渐形成核膜，由最初不规格变成球形，出现核仁。即，精子进入卵黄后，引起卵黄紧缩，卵子进行二次成熟分裂，排出第二极体，然后卵子也形成许多核仁，外围也形成核膜。,.,五、配子融合当雌、雄原核形成后，两者相向运动，且彼此接触，核膜相互融合在一起，核仁、核膜消失，两组染色体合并在一起，组成一组染色体，整个受精过程至此结束。,.,受精卵迁移：输卵管壶腹部宫管结合部子宫角,.,发情后天数,发育阶段,.,六、多精入卵阻滞在正常情况下，卵子只允许一个精子进入并受精，但在受精部位往往有许多精子与卵子接触，若多个精子同时进入卵子就会引起早期胚胎死亡与流产。因此，动物体内就出现了阻止多精子入卵的反应。（一）快速阻滞在海胆上现在清楚的是，一股钠离子（Na）进入卵细胞会引起类似神经冲动的膜电位变化，从而阻止多精子入卵。,（二）缓慢阻滞在精子头与卵黄膜发生融合的同时，卵子激活，产生一系列反应，即皮质反应、卵黄膜反应、透明带反应三个反应。,.,1.皮质反应当精子与卵黄膜接触时，卵黄膜下的皮质颗粒被激活并向卵子表面移动，在Ca2+作用下，皮质颗粒与卵黄膜融合，并将其内容物排入卵周隙，从而引起透明带和细胞膜结构发生改变，此过程为皮质反应。皮质反应是防止卵黄膜再被其他精子穿透的防御性反应。皮质颗粒内容物含黏多糖、类胰蛋白酶及阻止顶体酶作用的物质，从而引起卵黄膜和透明带结构发生变化，即产生卵黄膜反应和透明带反应。,皮质反应的意义在于使受精卵发生透明带反应和卵黄膜封锁，从而阻止多精子入卵。,.,2.卵黄膜反应(Vitellinemembranereaction)在皮质反应过程中，皮质颗粒中黏多糖的与卵黄膜融合，从而使卵黄膜的结构发生变化，阻止其它精子进入卵黄膜的过程称为卵黄膜反应。,皮质颗粒释放的黏多糖与卵黄膜表面紧密相连，在卵子周围形成一层保护层透明膜，从而改变卵子表面结构，阻止第二个精子进入卵子，避免发生多精子受精现象。,.,多精入卵阻滞,.,3.透明带反应(Zonareaction)皮质颗粒内容物的释放改变了透明带的性质，从而阻止其他精子穿入卵母细胞的现象。其原因是皮质颗粒内容物中的类胰蛋白酶（胰酶样蛋白水解酶）破坏了透明带上的特异性精子受体，达到阻止其他精子穿过透明带的作用。猪、小鼠、大鼠的透明带反应较慢，卵周隙内有时会有几个甚至几十个精子，这些精子为补充精子。其他动物很少发生这种情况。兔的卵子没有透明带反应，但其卵黄膜反应仅允许一个精子进入卵细胞内。,.,七、受精时间一般以交配时间为起点，但交配和排卵时间不十分固定，往往误差较大。从