受精fertilization的机制培训课件
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• 海胆（由顶体丝与卵黄膜的接触触发） • 在精子的入卵点，通过卵膜上一系列信号传导，激活并导致Ca2+
释放，激发皮层反应（皮层颗粒破裂，受精膜产生）
• 形成受精膜的慢速阻止：海胆卵受精后20－60秒内，质膜下的皮
质颗粒与质膜融合，释放其内含物形成受精膜，阻止其它精子的
进入。
受精fertilization的机制
导顶体反应
受精fertilization的机制
10
第二节 受精的唯一性
• 精子在受精中的主要作用是激活卵子并为卵子提供单倍体的核
• 绝大多数动物为单精入卵（有尾两栖类、鸟类等为生理性多精入
卵）。受精过程通常是一个大量精子参与的活动，在这个过程中 ，卵细胞凭借两套机制阻挡多余精子入卵，即快封闭反应（膜电 位变化）和慢封闭反应（皮层反应）
PKA，PKC，酪氨酸激酶）与哺乳动物精子激活有关；
• 获能精子将分别与卵外的滤泡细胞、透明带和卵子质膜作用； • 小鼠：特异性识别发生在卵的透明带上，存在糖蛋白（ZP1、ZP2
、ZP3），与之对应的在精子膜上起码有3种受体成分（半乳糖基 转移酶、 SP56----透明带附着分子、P95)与ZP3的特异识别有关
胶膜具有凝集精子和诱发顶
体反应的作用 • 胶膜中分离出精子激活肽，可刺激精
子的呼吸和游动
• 精子表面结合素（种特异）与卵膜上
对应的结合素受体识别后，两者接触
• 胶膜中的多糖物质可诱发顶体反应
受精fertilization的机制
4
二、具受体功能的精子表面蛋白（哺乳动物）
• 精子获能（sperm capacitation)；已知几种依赖cAMP的激酶（
受精fertilization的机 制
(精子头部的b-1,4半乳糖苷转 移酶与透明带中的ZP3结合) 精子与透明带结合
顶体反应
透明带
顶体
(含透明质酸 酶等水解酶)
精子核进入卵内
精子穿过透明带
精子表面的受精蛋白与卵质膜上的
integrin-like受体蛋白结合，导致质膜融 4
合，精核进入卵质。
精卵质膜融合
ZP3是主要的精子捕捉分子，
精子头部首先与ZP3结合，
使透明带失去结合精子
的能力（精子表面的
GalTase，卵子皮层颗粒
释放的N-乙酰基糖酶）；
同时激活精子G蛋白 触发了顶体反应
受精fertilization的机制
5
1、Fertilin
• Fertilin为异源二聚体蛋白（α-fertilin和β-fertilin），属
胚胎发育程序的启动：包括雌雄原核融合、胞质重 组、代谢启动、胚胎发育程序开始等
受精fertilization的机制
3
第一节 受精的专一性（精卵的识别）
• 动物的受精有着严格的物种特异
性，这是保证其个体发育正常进 行的基本条件，也是生物进化中 生存选择的必然结果
卵膜上物种特异性受体识别精子
一、精子的化学趋向性（海胆）
• 精子核膜消失 • 卵内精核解凝聚形成雄原核
卵内cAMP激酶活性上升和两种精子专一组蛋白磷酸化，导致精子 染色质发生去致密化（染色质周围的蛋白质与卵胞质蛋白更换）
9
2、顶体反应的调控机制
• 离子调控
精子质膜上Ca2+泵、Na+/ Ca2+交换器和钙离子通道中的 Ca2+转换系统均参与调控细胞内的Ca2+浓度；
K+、Mg2 + 、Cl+ 、H+等也参与顶体反应的调控
• 脂质调控
参与调控膜的流动性和“钙泵”的活性
• 磷酸肌醇调控
多磷酸肌醇将在磷酯酶C的作用下，引起细胞内非线粒 体贮存的Ca2+释放，激活一些顶体反应所需的关键酶，诱
顶体反应释放的b-N-乙酰 葡糖胺酶降解透明带中的寡 糖侧链，顶体粒蛋白酶降解 蛋白
受精fertilization的机制
2
受精包括以下几个主要过程：
卵母细胞成熟、精子获能、精卵间的接触和识别、 精子入卵、卵的激动并开始发育
受精可概括为两个重要的问题
• 受精的专一性（识别）和唯一性（皮层反应） • 精核进入卵细胞以后，受精卵细胞质的重组和触发
正常受精
多精受精
受精fertilization的机制
11
电势改变产生的快速阻止：海胆的第一个精子与卵质 膜结合后的1－3秒内，因钠离子的流入而导致膜电位 的迅速升高，从而阻止其它精子与卵膜的结合。
一、快封闭反应
膜电位
加入精子
受精膜形成
受精fertilization的机制
12
二、慢速封闭反应（皮层反应）——受精膜产生
• Ca++激活ATP酶，导致顶体增加摄入Ca++到顶体内
• Ca++使前顶体粒蛋白变为具有生物活性的顶体粒蛋白
• 顶体粒蛋白激活磷脂酶
• 磷脂酶使顶体外膜的卵磷脂分解为溶血卵磷脂和游离
脂肪酸
Leabharlann Baidu
• 溶血卵磷质的增加可干扰顶体外膜脂类成分促使质膜
、顶体外膜溶解，发受生精fe胞rtiliza吐tion作的机用制
3、卵质膜上的 Fertilin受体Integrins
• 哺乳动物，卵表面存在多
种整联蛋白的亚单位
• 已知：β-fertilin是α-
6/β-1的配体
受精fertilization的机制
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四、顶体反应的调控机制
1、顶体反应的分子机制（仓鼠）
• 受体结合使精子膜上的离子通道打开
• Ca++进入精子质膜与顶体外膜之间的空隙
13
• 钙波引起皮层颗粒外排
（葡聚糖酶、精子受体 水解酶、卵黄膜分层酶 、粘多糖、卵过氧化物 酶等）；新质膜、受精 膜、透明层、卵周隙
受精fertilization的机制
14
第三节 配子遗传物质的融合
• 海胆（精子垂直入卵）：精卵质膜融合后，精子核先与精子的线
粒体和鞭毛分离，精核与近端中心粒入卵
• 敲除β-fertilin基因后，对精子迁移（精子在雌性生殖管道的
迁移）、精卵结合（精子-ZP结合，精卵结合能力）等的减少；
• β-fertilin的整联蛋白配体区在精卵结合和融合中重要
受精fertilization的机制
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2、Cyritestin
• 具备ADAM/MDC家族特征性结构域； • 其整联蛋白配体区参与精卵之间的反应
于ADAMs家族成员；
• 已知β-fertilin是在精子沿附睾迁移过程中被蛋白酶酶解加工
而成的一种细胞粘附分子
• 体外实验：受精前用重组β-fertilin与小鼠卵一起孵育，可抑
制精卵结合；受精前用针对整联蛋白配体区的抗体孵育小鼠精子 可以抑制精卵结合与融合；β-fertilin的抗体可降低兔卵的受 精率；
释放，激发皮层反应（皮层颗粒破裂，受精膜产生）
• 形成受精膜的慢速阻止：海胆卵受精后20－60秒内，质膜下的皮
质颗粒与质膜融合，释放其内含物形成受精膜，阻止其它精子的
进入。
受精fertilization的机制
导顶体反应
受精fertilization的机制
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第二节 受精的唯一性
• 精子在受精中的主要作用是激活卵子并为卵子提供单倍体的核
• 绝大多数动物为单精入卵（有尾两栖类、鸟类等为生理性多精入
卵）。受精过程通常是一个大量精子参与的活动，在这个过程中 ，卵细胞凭借两套机制阻挡多余精子入卵，即快封闭反应（膜电 位变化）和慢封闭反应（皮层反应）
PKA，PKC，酪氨酸激酶）与哺乳动物精子激活有关；
• 获能精子将分别与卵外的滤泡细胞、透明带和卵子质膜作用； • 小鼠：特异性识别发生在卵的透明带上，存在糖蛋白（ZP1、ZP2
、ZP3），与之对应的在精子膜上起码有3种受体成分（半乳糖基 转移酶、 SP56----透明带附着分子、P95)与ZP3的特异识别有关
胶膜具有凝集精子和诱发顶
体反应的作用 • 胶膜中分离出精子激活肽，可刺激精
子的呼吸和游动
• 精子表面结合素（种特异）与卵膜上
对应的结合素受体识别后，两者接触
• 胶膜中的多糖物质可诱发顶体反应
受精fertilization的机制
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二、具受体功能的精子表面蛋白（哺乳动物）
• 精子获能（sperm capacitation)；已知几种依赖cAMP的激酶（
受精fertilization的机 制
(精子头部的b-1,4半乳糖苷转 移酶与透明带中的ZP3结合) 精子与透明带结合
顶体反应
透明带
顶体
(含透明质酸 酶等水解酶)
精子核进入卵内
精子穿过透明带
精子表面的受精蛋白与卵质膜上的
integrin-like受体蛋白结合，导致质膜融 4
合，精核进入卵质。
精卵质膜融合
ZP3是主要的精子捕捉分子，
精子头部首先与ZP3结合，
使透明带失去结合精子
的能力（精子表面的
GalTase，卵子皮层颗粒
释放的N-乙酰基糖酶）；
同时激活精子G蛋白 触发了顶体反应
受精fertilization的机制
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1、Fertilin
• Fertilin为异源二聚体蛋白（α-fertilin和β-fertilin），属
胚胎发育程序的启动：包括雌雄原核融合、胞质重 组、代谢启动、胚胎发育程序开始等
受精fertilization的机制
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第一节 受精的专一性（精卵的识别）
• 动物的受精有着严格的物种特异
性，这是保证其个体发育正常进 行的基本条件，也是生物进化中 生存选择的必然结果
卵膜上物种特异性受体识别精子
一、精子的化学趋向性（海胆）
• 精子核膜消失 • 卵内精核解凝聚形成雄原核
卵内cAMP激酶活性上升和两种精子专一组蛋白磷酸化，导致精子 染色质发生去致密化（染色质周围的蛋白质与卵胞质蛋白更换）
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2、顶体反应的调控机制
• 离子调控
精子质膜上Ca2+泵、Na+/ Ca2+交换器和钙离子通道中的 Ca2+转换系统均参与调控细胞内的Ca2+浓度；
K+、Mg2 + 、Cl+ 、H+等也参与顶体反应的调控
• 脂质调控
参与调控膜的流动性和“钙泵”的活性
• 磷酸肌醇调控
多磷酸肌醇将在磷酯酶C的作用下，引起细胞内非线粒 体贮存的Ca2+释放，激活一些顶体反应所需的关键酶，诱
顶体反应释放的b-N-乙酰 葡糖胺酶降解透明带中的寡 糖侧链，顶体粒蛋白酶降解 蛋白
受精fertilization的机制
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受精包括以下几个主要过程：
卵母细胞成熟、精子获能、精卵间的接触和识别、 精子入卵、卵的激动并开始发育
受精可概括为两个重要的问题
• 受精的专一性（识别）和唯一性（皮层反应） • 精核进入卵细胞以后，受精卵细胞质的重组和触发
正常受精
多精受精
受精fertilization的机制
11
电势改变产生的快速阻止：海胆的第一个精子与卵质 膜结合后的1－3秒内，因钠离子的流入而导致膜电位 的迅速升高，从而阻止其它精子与卵膜的结合。
一、快封闭反应
膜电位
加入精子
受精膜形成
受精fertilization的机制
12
二、慢速封闭反应（皮层反应）——受精膜产生
• Ca++激活ATP酶，导致顶体增加摄入Ca++到顶体内
• Ca++使前顶体粒蛋白变为具有生物活性的顶体粒蛋白
• 顶体粒蛋白激活磷脂酶
• 磷脂酶使顶体外膜的卵磷脂分解为溶血卵磷脂和游离
脂肪酸
Leabharlann Baidu
• 溶血卵磷质的增加可干扰顶体外膜脂类成分促使质膜
、顶体外膜溶解，发受生精fe胞rtiliza吐tion作的机用制
3、卵质膜上的 Fertilin受体Integrins
• 哺乳动物，卵表面存在多
种整联蛋白的亚单位
• 已知：β-fertilin是α-
6/β-1的配体
受精fertilization的机制
8
四、顶体反应的调控机制
1、顶体反应的分子机制（仓鼠）
• 受体结合使精子膜上的离子通道打开
• Ca++进入精子质膜与顶体外膜之间的空隙
13
• 钙波引起皮层颗粒外排
（葡聚糖酶、精子受体 水解酶、卵黄膜分层酶 、粘多糖、卵过氧化物 酶等）；新质膜、受精 膜、透明层、卵周隙
受精fertilization的机制
14
第三节 配子遗传物质的融合
• 海胆（精子垂直入卵）：精卵质膜融合后，精子核先与精子的线
粒体和鞭毛分离，精核与近端中心粒入卵
• 敲除β-fertilin基因后，对精子迁移（精子在雌性生殖管道的
迁移）、精卵结合（精子-ZP结合，精卵结合能力）等的减少；
• β-fertilin的整联蛋白配体区在精卵结合和融合中重要
受精fertilization的机制
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2、Cyritestin
• 具备ADAM/MDC家族特征性结构域； • 其整联蛋白配体区参与精卵之间的反应
于ADAMs家族成员；
• 已知β-fertilin是在精子沿附睾迁移过程中被蛋白酶酶解加工
而成的一种细胞粘附分子
• 体外实验：受精前用重组β-fertilin与小鼠卵一起孵育，可抑
制精卵结合；受精前用针对整联蛋白配体区的抗体孵育小鼠精子 可以抑制精卵结合与融合；β-fertilin的抗体可降低兔卵的受 精率；