受精(卵子和精子融合的过程)
受精是卵子和精子融合为一个合子的过程。它是有性生殖的基本特征,普遍存在于动植物界,但人们通常提到最多的是指的动物。动物受精在细胞水平上,受精过程包括卵子激活、调整和两性原核融合3个主要阶段。激活可视为个体发育的起点,主要表现为卵质膜通透性的改变,皮质颗粒外排,受精膜形成等;调整发生在激活之后,是确保受精卵正常分裂所必需的卵内的先行变化;两性原核融合起保证双亲遗传的作用,并恢复双倍体,受精不仅启动DNA的复制,而且激活卵内的mRNA、rRNA等遗传信息,合成出胚胎发育所需要的蛋白质。
基本信息
- 中文名
受精
- 外文名
fertilization
- 概念
卵子和精子融合为一个合子的过程
- 意义
产生新的生命
- 起始时间
1875年
- 代表科学家
赫特维希
受精过程
受精 后6~7日晚期胚泡 透明带消失后逐渐埋入并被 子宫内膜覆盖的过程,称受精卵着床。需要经历三个过程:1.定位;2.黏附;3.穿透。着床后迅速发生 蜕变。
动物的精子不像低等植物如苔藓植物的精子有明显的 趋化性,而是靠自身 主动运动或依靠生殖道上皮细胞的 纤毛运动抵达 卵子附近。人类受精时间: 排卵后24小时内。受精地点: 输卵管壶腹部。
精子获能
已知许多哺乳动物精子经过雌性生殖道或穿越 卵丘时,包裹精子的外源蛋白质被清除, 精子 质膜的理化和生物学特性发生变化,使 精子获能而参与受精过程。
哺乳动物的 获能精子接触卵周的 卵膜或透明带时,特异地与卵膜上的某种 糖蛋白结合,激发精子产生 顶体反应:顶体外围的部分质膜消失,顶体外膜内陷、囊泡化,顶体内含物包括一些水解酶外逸。 顶体反应有助于精子进一步穿越卵膜。在海胆卵上,激起精子顶体反应的是卵周胶膜中的某种多糖物质。绝大部分卵的外周都有卵膜,各种卵膜厚度不一,主要组分是粘蛋白或粘多糖;只有少数是裸卵,如腔肠动物的卵。
顶体反应
精子穿越卵膜时,出现先粘着后结合的过程。前者为疏松附着,不受外界温度干扰,无种的专一性,粘着期间,顶体内膜上的 原顶体蛋白转化为顶体蛋白,顶体蛋白有加速精子穿越卵膜的作用;后者是牢固的结合,能被低温干扰,具有种的专一性。在海胆精子 质膜上已分离到一种能与卵膜糖蛋白专一结合的蛋白质,称作结合蛋白,分子量约30000。
卵子的运行
在排卵时处于第二次成熟分裂中期的 次级卵母细胞连同周围的 透明带和 放射冠,由于 输卵管上皮细胞 纤毛的摆动和肌层的收缩,迅速通过腹腔进入输卵管壶腹部。如果卵细胞未能与精子相遇,一般在12—24小时内开始变性死亡。
卵子的激活
精子一旦与卵子接触,卵子本身也发生一系列的激活变化。在哺乳动物卵上,则表现为 皮层反应,卵 质膜反应和 透明带反应,从而起到阻断多精受精和激发卵进一步发育的作用。皮层反应发生在精 卵细胞融合之际,自融合点开始,皮质颗粒破裂,其 内含物外排,由此波及整个卵子的皮层。卵质膜反应是卵质与皮质颗粒包膜的重组过程。 透明带反应为皮质颗粒外排物与透明带一起形成 受精膜的过程, 卵膜与质膜分离,透明带中精子受体消失,透明带硬化。
受精作用
只有发生顶体反应的精子才能与卵融合。在顶体酶的作用下,精子穿过放射冠,并与透明带上精子受体糖蛋白分子ZP3相作用,使精子释放顶体酶,穿过透明带进入卵周隙。受精开始时,人精子头侧面赤道部的包膜与卵细胞膜接触,随即精子的细胞核和细胞质进入卵内。精子进入卵子后,卵子浅层细胞质内的皮质颗粒立即释放其内容物到膜周围间隙中,引起了透明带中ZP3糖蛋白分子变化,使透明带失去接受精子穿越的功能。与此同时,随着皮质颗粒的膜与卵细胞融合,使细胞表面负电荷随之增多,从而制止精子质膜与卵膜的融合,称之为皮质反应(cortical reaction)。透明带结构发生变化,称为透明带反应(zona reaction)。此时,透明带对精子的结合能力降低,防止了多精受精(polyspermy)的发生,保证了人类单精受精(monospermy)的生物学特性。
皮质颗粒的内容物(一种胰酶样蛋白酶)除能破坏或灭活透明带上与精子结合的受体,还能使透明带中肽链间的交联增加,对顶体蛋白酶的敏感性减弱,制止精子穿透。通常情况下,虽然有数个精子穿越透明带,但只有一个精子进入卵细胞内,使之受精。在异常情况下,可以有两个精子参与受精,即双精受精。两个精子同时进入卵子形成三倍体细胞的胚胎,此种胚胎均流产或出生后很快死亡。精子入卵后,卵子迅速完成第二次成熟分裂,此时的精子和卵的细胞核分别称为雄原核和雌原核。两个原核逐渐靠拢,核膜消失,染色体融合,形成二倍体的受精卵。