第二章 受精的机制
?受精的概念：
两性细胞融合并创造出具备源自双亲遗传潜能的新
个体的过程，包括性活动 (源自双亲基因的组合 )和
复制活动 (新生物体的产生 )。
?受精的功能：
① 将父母的基因传递给子代；
② 在卵细胞质中激发一些确保发育正常进展的系
列反应。
受精的机制
受精的概念：
两性细胞融合并创造出具备源自双亲遗传潜能的新
个体的过程，包括性活动 源自双亲基因的组合 和
复制活动 新生物体的产生 。
受精的功能：
① 将父母的基因传递给子代；
② 在卵细胞质中激发一些确保发育正常进展的系
列反应。
第二章 受精的机制
?受精的过程：
① 卵母细胞成熟；
② 精子获能；
③ 精卵间的接触和识别（包括向化性的距离效应）；
④ 精子入卵（配子融合和遗传物质的融合）；
⑤ 卵的激活并开始发育。
全部过程均在 激素 调控下的 联级反应 。
减数分裂 I
间期 前期 I(细线期 ) 前期 I(偶线期 )
1.同源染色体配
对 —— 联会
2.二价体形成
前期 I(粗线期 )
1.二价体 ?四分体
2.非姐妹染色单
体之间出现交叉。
前期 I(双线期 )
1.联会复合体消失
2.同源染色体某
些部分分离
前期 I(终变期 )
中期 I 后期 I
1.同源染色体分离（四分体 ?二分体）
2.非同源染色体随机组合
间期
第一节 卵母细胞成熟
一、刺激卵母细胞恢复减数分裂的固有信号：
?海星卵,1－甲基腺嘌呤；
?两栖类：孕酮；
?鱼类,17α,20β－二羟－ 4－孕烯－ 3－酮；
?哺乳动物,4,4－二甲基－ 5α－胆甾基－ 8,14，
24－三烯－ 3β－酚
二,卵母细胞成熟的形态学标志
?核膜破裂，染色体凝聚，纺锤体形成和第一极体排出；
?卵母细胞内 cAMP浓度下降,Ca 2+浓度上升；
?蛋白质合成迅速增加，蛋白质去磷酸化或磷酸化，促成
熟因子的生物活性物质出现；
?卵内 PP39mos蛋白质含量增加。
? 与 cdk2激酶共同作用，可恢复卵母细胞减数分裂。
细胞分裂周期
可恢复卵减数分裂
MPF,促成熟因子 (maturation promoting factor）
调节亚基 cyclin B＋ 催化亚基 P34cdc2
MPF前体 （低活性）
磷酸酯酶 (cdc25基因产物）
具激酶活性的 MPF
细胞周期通过 G2／ M进入 M相
活
性
MPF
MPF
的
结
构
调节亚基（细胞周期蛋白） 催化亚基
的
结
构
第二节 精子获能
?精子获能：射出的精子在若干生殖道获能因子作用
下，精子膜发生一系列变化 (如吸附于精子膜表面精
液蛋白的去除，膜表面蛋白的重组等 )，进而产生生
化和运动方式的改变。获能后精子穿越 卵母细胞周
围的滤泡细胞和透明带的能力提高，是精子发生顶
体反应的前提。
一、获能精子蛋白磷酸化和蛋白激酶活性的改变
1,PKA
小鼠精子获能期间，腺苷酸环化酶活性和 cAMP合成均
增加 (依赖细胞外基质中 Ca 2＋ 及 HCO3－ ) 。 PKA的抑制
物－ PKI或 PKA的调节亚单位 可抑制获能反应。
2,PKC
在哺乳动物精子中，参与精子运动和顶体反应的调控。
3,酪氨酸激酶（小鼠精子）
磷酸化蛋白,52kDa 75kDa(Tyr残基在获能精子中被磷
酸化，获能专一标记分子）
95kDa蛋白 (Tyr残基总被磷酸化 )，无特异性
?获能精子酪氨酸的磷酸 化 (免疫荧光标记法 )：
① 获能精子酪氨酸的磷酸化程度增加，尤其是头部顶
体区发生磷酸化的精子数量增多。
② 精子膜上，仅少数蛋白的 Tyr残基磷酸化，相对分子
质量为 9.5× l04～ 9.7× l04的蛋白的酪氨酸被高度磷酸
化。
－－
?Tα1和 Tβ4（ 人精液、卵泡液－胸腺素肽 ）
① Tα1,提高未获能精子蛋白的 Tyr磷酸化水平，
增强精子穿透卵的能力；
② Tβ4：在无生育能力的人精液中浓度很高。
?精子获能的位置（哺乳动物）：
?精液储存于子宫中的物种 (啮齿类、猪和狗等 ),获
能发生在 输卵管；
?精液储存在阴道中的物种 (如人和兔 )，其获能从阴
道开始，直到更高的区域。
?精子获能期间一些离子的浓度变化：
① Zn＋ 流失现象：人类精子细胞核 Zn＋ 浓度的持续降低；
② 黏多糖引起猪精子顶体蛋白前体向精子顶体蛋白转化；
③ Ca 2＋ 的作用：
? 副睾内精子能收集外部的 Ca 2＋ ；
? Ca 2＋ — ATP酶的激活与精子的细胞膜和精子收集 Ca 2＋
而形成的膜泡有关；
? Ca 2＋ 与腺苷酸环化酶的激活有关，可使精子获能；
? 哺乳动物精子发生顶体反应需要 Ca 2＋ 的运输及依赖于
Ca 2＋ 的腺苷酸环化酶增加。
? 获能期间精子表面发生的变化：
① 精子获能后，精子表面发生物质的修改及移除，即
顶体上凝集素结合区域发生改变,不能 特异识别来
自 未获能 精子表面抗原的抗体，这种抗体和结合位
点的改变 可能 与表面组分的 修饰或剔除 有关。
② 精子获能是在精子表面进行的。
避免多精子受精现象
二、源于雄性生殖道的 受精 促进 肽 （ FPP）
?前列腺分泌到精液中的三肽（ pGlu-glu-ProNH2）
功能：
① 将 FPP加入到未获能的小鼠或人的精子悬液中，可
以实现精子获能反应和提高精子受精／穿透能力；
② 抑制精子顶体的丢失，维持精子高的受精能力；
③ 诱发与精子相关的生物学反应；
④ 刺激精子获能，减少由于受精延缓而导致胚胎发育
和着床过程的异常。
?TCP－ 11（ protein）,由 t－ complex基因编码
① 是 FPP的受体；
② 刺激精子获能；抑制精子顶体丢失；使获能精子数
量达到最大；保证更多的顶体完整的精子经雌性生
殖道到达受精位点；
③ FPP和／或 TCP－ 11的丢失或结构的改变、浓度下
降，可导致人的生育力降低。
第三节 精卵识别的分子基础
?精卵识别的种属特异性；
?雌、雄配子表面具有某些结构互补的特异分子；
?距离识别：体外受精的水生生物，具向化性；
?接触识别,滤泡细胞
精子 透明带 (ZP)：诱导顶体反应
卵质膜
?发生顶体反应：释放顶体内酶类、使精子膜成分重新
分配、暴露或被修饰。精卵互相粘附、膜融合，诱发卵
中的一系列信号转导,导致卵的激活和随后的发育 。
一、精子的向化性
1,水生生物的精卵识别机制：
?卵母细胞 在完成第 2次减数分裂后，分泌具特异性
的向化因子，构成卵周特有的微环境，这种微环境
可控制精子类型，使其适时完成受精。
受
精
过
程
模
式
图
?向化因子：
? 精子激活肽 (resact),(美国海胆卵胶分离,14个 aa）
? resact＋受体的胞外部分 胞质内鸟苷酸环化酶
活化 cGMP浓度 动力蛋白 ATPase
活化 刺激精子尾部摆动 使精子向卵母
细胞移动 与卵细胞受精。
2、精子的趋化性：
含义：根据化学浓度梯度，精子向卵子运动的现象。
?通过射精，在精液＋卵子发出的化学信号刺激下，
精子开始呼吸及游动；
?精子围绕卵子游动，其移动力的增加提高了精子与
卵子相互作用而接近的几率。
二、具受体功能的精子表面蛋白
获能精子在穿透 ZP之前，必须先附着在 ZP 上。
? 第二信使 second messenger
主要有 4种：
cAMP （ 环腺苷酸 ）
cGMP （ 环鸟苷酸 ）
IP3 （ 三磷酸肌醇 ）
DG （ 二酰基甘油 ）
?G蛋白 G-protein：
三聚体 GTP结合调节蛋白的简称，位于精子质膜内
胞浆的一侧，由 α,β,γ三个亚基组成,βγ二聚体
通过共价结合锚于膜上起稳定 α亚基的作用，而 α亚
基本身具有 GTP酶的活性。
G蛋白在信号转导过程中起 分子开关 的作用，
当 G蛋白 α亚基 与 GDP结合,处于 关闭态 ；
当 G蛋白 α亚基 与 GTP结合, 处于开启态，
从而传递信号。
1,半乳糖基转移酶 (GalTase)
?细胞表面酶,为一些细胞外的、终末端具 N－乙酰
葡糖胺的寡糖苷配体的受体；
?GalTase活性的增加可提高动物生育能力；
?GalTase能有选择地与 ZP3作用，将半乳糖专一地转
移到 ZP3；
?精子表面 GalTase与其配体结合，能使精子 G蛋白激
活并诱导顶体反应；
?卵激活时皮质颗粒释放出来的 N－乙酰基糖酶能对
ZP3上的 GalTase结合位点进行修饰，可阻断透明带外
围的精子与受精卵。
2,SP56(透明带附着分子，半乳糖结合蛋白 )
?是一种睾丸独有的细胞膜蛋白，其 mRNA仅能在精子细
胞和精子中检测到；由 60个 aa组成的重复序列，属于蛋
白－蛋白相互作用的多种蛋白的超家族成员；
?位于顶体完整的精子头部，能与 ZP3,ZP3寡聚糖紧密
结合；
?可能是结合在 ZP3上寡糖的一种外源凝集素。
3,p95（小鼠 p95）
?能 附着在 ZP3；
?小鼠 p95和 ZP3的结合将能激活小鼠 p95的酪
氨酸激酶活性，启动一连串信号，能参与附着
／发放信号，从而导致顶体反应。
第四节 顶体反应
?顶体：是一个位于精子头顶部的大型分泌囊泡，靠近
精膜的顶体膜称为外膜，与精核相邻的称为内膜。
?顶体反应：在具有顶体结构的动物中，在受精前当精
子与卵子接触时，精子顶体发生的一系列变化，只有发
生顶体反应的精子才能进入卵子并与卵子融合。
一、哺乳动物的顶体反应
?顶体反应时，顶体帽部分的 质膜与顶体外膜 在多处发
生融合，使顶体内的物质从融合处释放出来；
?精子赤道段和顶体后区的质膜发生生理变化，以便随
后与卵子质膜发生融合。
二、精子顶体酶及其穿透作用
精子要到达卵子表面，必须：
穿过 辐射冠、卵黄层 (透明带 )；突破自身细胞膜。
?精子顶体酶：在卵子外围打一个洞，使精子穿过；
?溶解卵子外层：酶作用方式和非酶作用方式：
Vacquier和 Lee(1993)：鲍鱼精子中存在一种蛋白质，
可使卵子卵黄层中相互紧密缠绕的细丝松散，产生了一
个直径 3μm的小孔，精子可以经它入卵。
?许多 软体动物 精子顶体酶是以非酶方式发生作用的。
