胚胎的早期發(fā)育受精

關(guān)于胚胎的早期發(fā)育受精主要內(nèi)容受精

卵裂

囊胚

原腸胚

神經(jīng)胚主要特征:脊索、背神經(jīng)管、咽鰓裂;次要特征：心臟的位置、肛后尾、生物的內(nèi)骨骼等;脊索動物與高等無脊椎動物相同的特征：后口、三胚層、真體腔、兩側(cè)對稱和分節(jié)現(xiàn)象.

第2頁,共48頁，2024年2月25日，星期天動物發(fā)生史—貝爾定律在動物的胚胎發(fā)育過程中，一般結(jié)構(gòu)比專門結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的早。第3頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3.1受精（fertilization）

----胚胎發(fā)育的啟動定義功能受精是指兩性生殖細胞融合并形成具備雙親遺傳潛能的新個體的過程。受精作用是發(fā)育的開端，一個新的生命從此開始。將父母的基因傳遞給子代激發(fā)卵細胞中確保發(fā)育正常進展的一系列反應(yīng)。第4頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3.1.1受精的專一性和唯一性精子活化精子趨向穿卵膜細胞融合3.1.2精核入卵后受精卵細胞的重組和觸發(fā)胚胎發(fā)育程序的啟動雌雄原核融合胞質(zhì)重組代謝啟動胚胎發(fā)育程序開始受精過程中兩個重要的事件：第5頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3.1.1受精的專一性--精子活化定義：位置：輸卵管變化：內(nèi)膜分子重排、精子細胞漿堿化。指哺乳類精子在雌體生殖道中，受若干因子的作用，精子發(fā)生一系列變化，從而獲得受精的能力的過程。第6頁,共48頁，2024年2月25日，星期天哺乳動物精子的活化，牛精子在到達輸卵管壺腹部之前與輸卵管上皮細胞的接觸。第7頁,共48頁，2024年2月25日，星期天定義如:海膽卵膜釋放的精子激活肽resact和精膜上的受體蛋白結(jié)合→使精子中的鳥苷酸環(huán)化酶活化→cGMP↑→動力蛋白ATPase活化→提供給鞭毛擺動的能量→使精子游向卵子卵釋放物種特異性的向化因子，精子膜上有受體，兩者結(jié)合使精子游向卵子。3.1.1受精的專一性--精子趨向第8頁,共48頁，2024年2月25日，星期天加入10nM精子激活肽（resact）1納升后，海膽精子的聚集。A、B、C和D示加入呼吸活化肽1、20、40、90秒后的觀察結(jié)果ABCD第9頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3.1.1受精的專一性—穿卵膜Ca2+介導(dǎo)，精子頂體中水解酶釋放，卵細胞外包被的膠膜降解，精子穿越膠膜，突起（Bindin蛋白）與卵黃膜（Bindin蛋白受體）識別。頂體與卵黃膜、卵細胞膜融合，導(dǎo)致精核進入卵細胞。（海膽）第10頁,共48頁，2024年2月25日，星期天定義：誘發(fā)：頂體反應(yīng)（acrosomalreaction）指受精前精子在同卵子接觸時，精子頂體產(chǎn)生的一系列變化。Ca2+內(nèi)流→導(dǎo)致H+外流→使精子內(nèi)部pH升高→誘發(fā)頂體反應(yīng)

頂體：是覆蓋于精子頭部細胞核前方、介于核與質(zhì)膜間的囊狀細胞器。第11頁,共48頁，2024年2月25日，星期天頂體發(fā)應(yīng)包括兩個主要的事件：頂體膜與精子質(zhì)膜發(fā)生融合頂體突起（acrosomalprocess）形成，與卵子特異識別第12頁,共48頁，2024年2月25日，星期天頂體突起海膽精子的頂體反應(yīng)過程頂體膜結(jié)合素精子細胞膜球形肌動蛋白頂體酶微絲透明質(zhì)酸酶、頂體素等第13頁,共48頁，2024年2月25日，星期天結(jié)合蛋白在頂體突上的定位DAB沉淀卵細胞的卵黃膜頂體海膽頂體突起與卵黃膜絨毛接觸卵精特異性結(jié)合第14頁,共48頁，2024年2月25日，星期天精子與卵細胞的特異識別發(fā)生在卵細胞的透明帶部位。

哺乳動物的頂體反應(yīng)放射冠細胞卵母細胞透明帶倉鼠卵子第15頁,共48頁，2024年2月25日，星期天哺乳動物精子頂體是一個帽狀結(jié)構(gòu)，覆蓋于精核的前端。頂體反應(yīng)時，頂體帽部分的質(zhì)膜與頂體外膜在多處發(fā)生融合，使頂體內(nèi)的物質(zhì)從融合處釋放出來。小鼠透明帶絲狀串珠樣結(jié)構(gòu)示意圖第16頁,共48頁，2024年2月25日，星期天具受體功能的精子表面蛋白（能和ZP3結(jié)合的蛋白質(zhì)）1.sp56（56kDa，半乳糖結(jié)合蛋白）2.半乳糖基轉(zhuǎn)移酶

(GalTase，激活G蛋白，結(jié)合ZP3上的N-乙酰葡糖胺)3.P95

（跨膜蛋白，外側(cè)結(jié)合ZP3，內(nèi)側(cè)有酪氨酸激酶功能）第17頁,共48頁，2024年2月25日，星期天小鼠精子和透明帶的結(jié)合第18頁,共48頁，2024年2月25日，星期天倉鼠精子的頂體反應(yīng)頂體膜精子細胞膜細胞核精子細胞膜與連接的頂體膜融合第19頁,共48頁，2024年2月25日，星期天參與配子間質(zhì)膜相互識別的分子海膽：精子質(zhì)膜上的Bindin蛋白鮑魚：精子質(zhì)膜上的Lysin蛋白哺乳類：精子質(zhì)膜上的Fertilin蛋白、Cyritestin蛋白（應(yīng)用沙門氏菌疫苗株表達精子cyritestin蛋白構(gòu)建口服避孕疫苗）卵子質(zhì)膜上的Integrin蛋白（即整聯(lián)蛋白）第20頁,共48頁，2024年2月25日，星期天海膽卵子細胞膜去極化（快封閉反應(yīng)）卵子皮質(zhì)顆粒的胞吐作用（慢封閉反應(yīng)）3.1.2受精的唯一性第21頁,共48頁，2024年2月25日，星期天快封閉反應(yīng)的細胞學(xué)過程：精子進入卵細胞觸發(fā)細胞膜電位勢迅速改變，引起膜外精子與卵細胞識別和融合的障礙。受精前：卵內(nèi)膜Na+濃度低，K+濃度高，膜兩側(cè)電位差穩(wěn)定。受精時：1-3s，膜電位差改變?？旆忾]反應(yīng)維持時間1min左右。第22頁,共48頁，2024年2月25日，星期天B：control490mmol/LNa＋

C：120mmol/LNa＋導(dǎo)致多精入卵的比率升高去極化第23頁,共48頁，2024年2月25日，星期天慢封閉反應(yīng)的細胞學(xué)過程：海膽卵膜下方有大量皮質(zhì)顆粒，精子進入卵細胞后，皮質(zhì)顆粒與細胞膜融合，顆粒內(nèi)含物釋放到細胞膜和卵黃膜間的基質(zhì)中。皮質(zhì)顆粒內(nèi)含物：1.蛋白水解酶使卵黃膜與卵細胞膜間的聯(lián)系分離；

2.粘多糖形成高滲透壓，使卵黃膜進水膨脹成受精膜；

3.過氧化物酶催化酪氨酸殘基與鄰近蛋白發(fā)生鉸鏈作用使受精膜硬化。

4.透明質(zhì)素在卵外形成透明質(zhì)層，卵細胞質(zhì)膜突起的微絨毛深入到透明質(zhì)層內(nèi)部。第24頁,共48頁，2024年2月25日，星期天海膽受精膜的形成及多余精子的移除第25頁,共48頁，2024年2月25日，星期天海膽皮質(zhì)顆粒反應(yīng)示意圖微絨毛卵質(zhì)膜卵黃膜皮層顆粒卵黃膜上多余的精子釋放的蛋白酶和粘多糖微絲透明質(zhì)素受精膜精子釋放透明帶細胞膜微絨毛第26頁,共48頁，2024年2月25日，星期天未受精卵（左）和受精卵（右）的皮層第27頁,共48頁，2024年2月25日，星期天哺乳動物不形成受精膜，但皮質(zhì)顆粒中釋放的酶可剝離ZP3分子上的糖基，使之喪失與精子結(jié)合的能力，稱為透明帶反應(yīng)。第28頁,共48頁，2024年2月25日，星期天精卵融合卵子的微絨毛擴大為半球狀的受精錐，將精子拖入卵子第29頁,共48頁，2024年2月25日，星期天金色倉鼠精子入卵過程：A，精卵融合的掃描電鏡照片B，精子與透明帶的結(jié)合C，精子頭部穿過透明帶。第30頁,共48頁，2024年2月25日，星期天D，精子與卵子質(zhì)膜的融合E，精子頂體與帶有微絨毛的卵子質(zhì)膜融合的示意圖第31頁,共48頁，2024年2月25日，星期天1、定義2、內(nèi)容3.1.3受精卵的代謝啟動未受精的卵子是惰性的，細胞的呼吸活動、RNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成處于或幾乎處于零水平，只有受精的刺激才能喚醒其代謝的活躍進行。早期應(yīng)答：鈣離子作用引起的受精卵變化（P51表3.1.1）。如：NAD激酶被激活，NAD和NADH含量上升，耗氧量上升等。晚期應(yīng)答：伴隨鈣離子濃度升高，細胞內(nèi)pH提高帶來的一系列變化。如：活化卵細胞貯存mRNA，大量合成蛋白質(zhì)。第32頁,共48頁，2024年2月25日，星期天Modelofpossiblepathwayofeggactivationintheseaurchin.海膽卵受精后活化的路徑和可能機制精子結(jié)合或精卵細胞膜融合鈉離子內(nèi)流卵細胞膜去極化快速阻斷多精入卵PKT激活PLC激活產(chǎn)生IP3二酰甘油鈣離子釋放NAD激酶激活PKC激活Na/H+交換細胞內(nèi)pH升高皮層顆粒反應(yīng)慢速阻斷多精入卵刺激蛋白質(zhì)合成、DNA復(fù)制和細胞質(zhì)運動等第33頁,共48頁，2024年2月25日，星期天卵子激活的可能機制1—受體假說精子融合前的激活第34頁,共48頁，2024年2月25日，星期天卵子激活的可能機制2----融合假說精子融合后的激活可溶的精子因子可溶的卵子因子第35頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

3.1.4遺傳物質(zhì)融合---雌雄原核的形成單倍體的精原核在進入卵細胞時，呈高度濃縮狀態(tài)，稱為雄原核（malepronucleus），卵細胞核則形成雌原核（femalepronucleus）。精核形成雄性原核的過程受到卵子的嚴(yán)格控制。精子入卵過程中線粒體與鞭毛降解，因此線粒體基因一般認為是母源性的；但中心體是父源性的。第36頁,共48頁，2024年2月25日，星期天精核進入卵細胞后的變化：核膜裂解成小片段，染色質(zhì)暴露于卵細胞質(zhì)中，使精核染色質(zhì)壓縮和鈍化的結(jié)合蛋白成分被來自卵細胞質(zhì)中的其他蛋白所取代，導(dǎo)致雄原核染色體轉(zhuǎn)入去壓縮狀態(tài)。第37頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

海膽精核進入卵細胞后，相對于中心體發(fā)生一次180o旋轉(zhuǎn)，其中心體位于雌、雄原核之間，裝配成星狀體，連接并牽動雄原核與雌原核相互靠近，最后融合形成合子核（zygotenucleus）（1h）海膽雌雄原核的融合第38頁,共48頁，2024年2月25日，星期天海膽雌雄原核的遷移雄原核雌原核第39頁,共48頁，2024年2月25日，星期天中心體發(fā)出的微管形成星光，連接并牽動雄原核與雌原核相互靠近第40頁,共48頁，2024年2月25日，星期天哺乳動物精子入卵后，在卵母細胞胞質(zhì)中谷胱甘肽的作用下精子染色體解凝聚。隨著卵母細胞完成第二次減數(shù)分裂，雄原核增大，中心體產(chǎn)生星光，并向雌性原核的方向遷移。雌雄原核彼此靠攏，在遷移過程中復(fù)制DNA。兩原核相遇后，核膜解體，染色質(zhì)濃縮成染色體，定位于紡錘體上。因此，在合子中觀察不到真正的二倍體核，兩細胞期才可看見。哺乳動物雌雄原核的融合第41頁,共48頁，2024年2月25日，星期天人類受精過程中雌雄原核的運動第42頁,共48頁，2024年2月25日，星期天形成合子的雌雄原核所攜帶的單倍體基因組功能上并不等同。Imprinting基因:在卵子發(fā)生或精子發(fā)生過程中被打上了不同印記的基因。目前已有60多個哺乳動物的印記基因得到克隆，這些基因在發(fā)育過程中起著重要的作用。只有來自于精子和卵子的二倍體才能正常發(fā)育，而僅來自于雌核或雄核的二倍體胚胎在發(fā)育過程中夭亡。哺乳動物雌雄原核的不均等性第43頁,共48頁，2024年2月25日，星期天正常對照（左）和兩個雌原核發(fā)育成的胚胎（右）第