胚胎早期发育受精PPT课件.ppt

关于胚胎的早期发育受精第一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月主要内容n受精受精n 卵裂卵裂n 囊胚囊胚n 原肠胚原肠胚n 神经胚神经胚主要特征主要特征:脊索、背神经管、脊索、背神经管、咽鳃裂咽鳃裂;次要特征：心脏的位置、肛后尾、生物的内骨骼等次要特征：心脏的位置、肛后尾、生物的内骨骼等;脊索动物与高等脊索动物与高等无脊椎动物无脊椎动物相同的特征：后口、三相同的特征：后口、三胚层胚层、真体腔真体腔、两侧对称和、两侧对称和分节现象分节现象.第二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 动物发生史动物发生史贝尔定律贝尔定律n n在动物在动物的胚胎的胚胎发育过发育过程中，程中，一般结一般结构比专构比专门结构门结构出现的出现的早。早。第三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月3.1 受精（受精（fertilization）-胚胎发育的启动胚胎发育的启动n定义定义n功能功能受精是指两性生殖细胞融合并形成具备双亲遗传潜能的新受精是指两性生殖细胞融合并形成具备双亲遗传潜能的新受精是指两性生殖细胞融合并形成具备双亲遗传潜能的新受精是指两性生殖细胞融合并形成具备双亲遗传潜能的新个体的过程。受精作用是发育的开端，一个新的生命从此个体的过程。受精作用是发育的开端，一个新的生命从此个体的过程。受精作用是发育的开端，一个新的生命从此个体的过程。受精作用是发育的开端，一个新的生命从此开始。开始。开始。开始。将父母的基因传递给子代将父母的基因传递给子代 激发卵细胞中确保发育正常进展的一系列反应。激发卵细胞中确保发育正常进展的一系列反应。激发卵细胞中确保发育正常进展的一系列反应。激发卵细胞中确保发育正常进展的一系列反应。第四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n3.1.1 3.1.1 受精的专一性和唯一性受精的专一性和唯一性精子活化精子活化精子趋向精子趋向穿卵膜穿卵膜细胞融合细胞融合n3.1.2 3.1.2 精核入卵后受精卵细胞的重组和触发胚胎发育程精核入卵后受精卵细胞的重组和触发胚胎发育程序的启动序的启动雌雄原核融合雌雄原核融合胞质重组胞质重组代谢启动代谢启动胚胎发育程序开始胚胎发育程序开始受精过程中两个重要的受精过程中两个重要的事件事件：第五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月3.1.1 3.1.1 受精的受精的专一性专一性-精子活化精子活化n定义定义：n位置：位置：输卵管输卵管n变化：变化：内膜分子重排、精子细胞浆碱化。内膜分子重排、精子细胞浆碱化。指哺乳类精子在雌体生殖道中，受若干因子的作指哺乳类精子在雌体生殖道中，受若干因子的作用，精子发生用，精子发生一系列变化一系列变化，从而获得受精的能力，从而获得受精的能力的过程。的过程。第六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月哺乳动物精子哺乳动物精子的活化，牛精的活化，牛精子在到达输卵子在到达输卵管壶腹部之前管壶腹部之前与输卵管上皮与输卵管上皮细胞的接触。细胞的接触。第七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n定义定义n如如:海胆卵膜释放的海胆卵膜释放的精子激活肽精子激活肽resactresact和精膜上的和精膜上的受体蛋白受体蛋白结合结合使精子中的鸟苷酸环化酶活化使精子中的鸟苷酸环化酶活化cGMPcGMP动力蛋白动力蛋白ATPaseATPase活化活化提供提供给鞭毛摆动的能量给鞭毛摆动的能量使精子游向卵子使精子游向卵子卵释放物种特异性的向化因子，精子膜上有卵释放物种特异性的向化因子，精子膜上有受体，两者结合使精子游向卵子。受体，两者结合使精子游向卵子。3.1.1 3.1.1 受精的专一性受精的专一性-精子趋向精子趋向第八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月加入加入10nM精子激活肽精子激活肽精子激活肽精子激活肽（resact）1纳升后，海胆精子的聚集。纳升后，海胆精子的聚集。A、B、C和和D示加入呼吸活化肽示加入呼吸活化肽1、20、40、90秒后的观察结果秒后的观察结果ABCD第九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月3.1.1 3.1.1 受精的专一性受精的专一性穿卵膜穿卵膜Ca2+介导，精子顶体中水解酶释放，卵细胞介导，精子顶体中水解酶释放，卵细胞外包被的胶膜降解，精子穿越胶膜，突起外包被的胶膜降解，精子穿越胶膜，突起（Bindin蛋白）蛋白）与卵黄膜与卵黄膜（Bindin蛋白受体）蛋白受体）识别。顶体与卵黄膜、卵细胞识别。顶体与卵黄膜、卵细胞膜融合，导致精核进入卵细胞。（海胆）膜融合，导致精核进入卵细胞。（海胆）第十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n定义定义：n诱发诱发：顶体反应（顶体反应（acrosomal reactionacrosomal reaction）指受精前精子在同卵子接触时，精子顶体产指受精前精子在同卵子接触时，精子顶体产生的一系列变化。生的一系列变化。CaCaCaCa2+2+2+2+内流内流内流内流导致导致导致导致H H H H+外流外流使精子内部使精子内部pHpH升高升高诱发顶体反应诱发顶体反应 顶体：顶体：是是覆盖覆盖于于精子精子头部细胞核前方、介于核与质膜间头部细胞核前方、介于核与质膜间 的囊状的囊状细胞细胞器。器。第十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n顶体发应包括两个顶体发应包括两个主要的事件主要的事件：顶体膜与精子质膜发生融合顶体膜与精子质膜发生融合顶体突起（顶体突起（acrosomal processacrosomal process）形成，与）形成，与卵子特异识别卵子特异识别第十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月顶体突起顶体突起海胆精子的顶体反应过程海胆精子的顶体反应过程顶体膜顶体膜结合素结合素精子细胞膜精子细胞膜球形肌动蛋白球形肌动蛋白顶体酶顶体酶微丝微丝透明质透明质酸酶、酸酶、顶体素顶体素等等第十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月结合蛋白在顶体突上的定位DAB沉淀沉淀卵细胞的卵卵细胞的卵黄膜黄膜顶体顶体海胆顶体突起与卵黄海胆顶体突起与卵黄膜绒毛接触膜绒毛接触卵精特异性结合卵精特异性结合第十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月精子与卵细胞的特异识别发生在卵细胞的精子与卵细胞的特异识别发生在卵细胞的透明透明带带部位。部位。哺乳动物的顶体反应哺乳动物的顶体反应放射冠细胞放射冠细胞卵母细胞卵母细胞透明带透明带仓鼠卵子仓鼠卵子第十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n哺乳动物精子顶体是哺乳动物精子顶体是一个一个帽状结构帽状结构，覆，覆盖于精核的前端。盖于精核的前端。n顶体反应时，顶体顶体反应时，顶体帽部分的质膜与顶帽部分的质膜与顶体外膜在多处发生体外膜在多处发生融合融合，使顶体内的物，使顶体内的物质从融合处释放出来。质从融合处释放出来。小鼠小鼠透明带透明带丝丝状串珠样结构状串珠样结构示意图示意图第十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月具受体功能的精子表面蛋白（能和具受体功能的精子表面蛋白（能和ZP3ZP3结合的蛋白质）结合的蛋白质）n1.sp561.sp56（56kDa56kDa，半乳糖结合蛋白），半乳糖结合蛋白）n2.2.半乳糖基转移酶半乳糖基转移酶 (GalTase(GalTase，激活，激活G G蛋蛋白，结合白，结合ZP3ZP3上的上的N-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺)n3.P953.P95 （跨膜蛋白，外侧结合（跨膜蛋白，外侧结合ZP3ZP3，内侧，内侧有酪氨酸激酶功能）有酪氨酸激酶功能）第十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月小鼠精子和透明带的结合小鼠精子和透明带的结合第十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月仓鼠精子的顶体反应仓鼠精子的顶体反应顶体膜顶体膜精子细胞膜精子细胞膜细胞核细胞核精子细胞膜与连接的顶精子细胞膜与连接的顶体膜融合体膜融合第十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月参与配子间质膜相互识别的分子参与配子间质膜相互识别的分子n海胆：精子质膜上的海胆：精子质膜上的BindinBindin蛋白蛋白 n鲍鱼：精子质膜上的鲍鱼：精子质膜上的LysinLysin蛋白蛋白n哺乳类：哺乳类：精子质膜上的精子质膜上的FertilinFertilin蛋白蛋白、CyritestinCyritestin蛋白蛋白（应应用沙门氏菌疫苗株表达精子用沙门氏菌疫苗株表达精子 cyritestincyritestin蛋白构建口服避孕疫苗蛋白构建口服避孕疫苗）卵子质膜上的卵子质膜上的IntegrinIntegrin蛋白（即整联蛋白）蛋白（即整联蛋白）第二十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n n海胆卵子细胞膜去极化海胆卵子细胞膜去极化（快封闭反应）（快封闭反应）卵子皮质颗粒的胞吐作用卵子皮质颗粒的胞吐作用（慢封闭反应）（慢封闭反应）3.1.2 3.1.2 受精的唯一性受精的唯一性第二十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月快封闭反应的细胞学过程：快封闭反应的细胞学过程：n精子进入卵细胞触发细胞膜电位势迅速改变，引起膜外精子与卵细精子进入卵细胞触发细胞膜电位势迅速改变，引起膜外精子与卵细胞识别和融合的障碍。胞识别和融合的障碍。受精前：卵内膜受精前：卵内膜Na+浓度低，浓度低，K+浓度高，膜两侧电位差稳定。浓度高，膜两侧电位差稳定。受精时：受精时：1-3s，膜电位差改变。，膜电位差改变。快封闭反应维持时间快封闭反应维持时间1min左右。左右。第二十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月B：control 490 mmol/L Na C：120 mmol/L Na导致多精入卵的导致多精入卵的比率升高比率升高去极化去极化第二十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月慢封闭反应的细胞学过程：慢封闭反应的细胞学过程：n海胆卵膜下方有大量皮质颗粒，精子进入卵细胞后，皮质颗粒与细胞膜海胆卵膜下方有大量皮质颗粒，精子进入卵细胞后，皮质颗粒与细胞膜融合，颗粒内含物释放到细胞膜和卵黄膜间的基质中。融合，颗粒内含物释放到细胞膜和卵黄膜间的基质中。n皮质颗粒内含物：皮质颗粒内含物：1.蛋白水解酶蛋白水解酶 使卵黄膜与卵细胞膜间的联系分离；使卵黄膜与卵细胞膜间的联系分离；2.粘多糖粘多糖 形成高渗透压，使卵黄膜进水膨胀成受精膜；形成高渗透压，使卵黄膜进水膨胀成受精膜；3.过氧化物酶过氧化物酶 催化酪氨酸残基与邻近蛋白发生铰链作用使受精膜硬化。催化酪氨酸残基与邻近蛋白发生铰链作用使受精膜硬化。4.透明质素透明质素 在卵外形成透明质层，卵细胞质膜突起的在卵外形成透明质层，卵细胞质膜突起的微绒毛微绒毛深入深入到透明质层内部。到透明质层内部。第二十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月海胆受精膜的形成及多余精子的移除海胆受精膜的形成及多余精子的移除第二十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月海胆皮质颗粒反应示意图海胆皮质颗粒反应示意图微绒毛微绒毛卵质膜卵质膜卵黄膜卵黄膜皮层颗粒皮层颗粒卵黄膜上多余的精子卵黄膜上多余的精子释放的蛋白酶和粘多糖释放的蛋白酶和粘多糖微丝微丝透明质素透明质素受精膜受精膜精子释放精子释放透明带透明带细胞膜细胞膜微绒毛微绒毛第二十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月未受精卵（左）和受精卵（右）的皮层未受精卵（左）和受精卵（右）的皮层第二十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月哺乳动物哺乳动物不形成受精膜不形成受精膜，但皮质颗粒中释放的，但皮质颗粒中释放的酶可剥离酶可剥离ZP3分子上的糖基，使之丧失与精子结分子上的糖基，使之丧失与精子结合的能力，称为合的能力，称为透明带反应。透明带反应。第二十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月精卵融合卵子的微绒毛扩大为半球状的受精锥，将精卵子的微绒毛扩大为半球状的受精锥，将精子拖入卵子子拖入卵子第二十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月金色仓鼠精子入卵过程金色仓鼠精子入卵过程：A，精卵融合的扫描电镜照片，精卵融合的扫描电镜照片 B，精子与透明带的结，精子与透明带的结合合 C，精子头部穿过透明带。，精子头部穿过透明带。第三十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月D，精子与卵子质膜的融合，精子与卵子质膜的融合 E，精子顶体与带，精子顶体与带有微绒毛的卵子质膜融合的示意图有微绒毛的卵子质膜融合的示意图第三十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月1、定义定义2、内容内容3.1.3 3.1.3 受精卵的代谢启动受精卵的代谢启动未受精的卵子是惰性的，细胞的呼吸活动、未受精的卵子是惰性的，细胞的呼吸活动、RNARNA的转录和蛋白质的合的转录和蛋白质的合成处于或几乎处于零水平，只有受精的刺激才能唤成处于或几乎处于零水平，只有受精的刺激才能唤醒其代谢的活跃进行。醒其代谢的活跃进行。早期应答：钙离子作用引起的受精卵变化早期应答：钙离子作用引起的受精卵变化（P51 P51 表表3.1.13.1.1）。）。如：如：NADNAD激酶被激活，激酶被激活，NADNAD和和NADHNADH含量上升，耗氧量上升等。含量上升，耗氧量上升等。晚期应答：伴随钙离子浓度升高，细胞内晚期应答：伴随钙离子浓度升高，细胞内pHpH提高带来的一系列变提高带来的一系列变化。化。如：活化卵细胞贮存如：活化卵细胞贮存mRNAmRNA，大量合成蛋白质。，大量合成蛋白质。第三十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月Model of possible pathway of egg activation in the sea urchin.海胆卵受精后活化的路径和可能机制海胆卵受精后活化的路径和可能机制精子结合或精卵精子结合或精卵细胞膜融合细胞膜融合钠离子内流钠离子内流卵细胞膜去极化卵细胞膜去极化快速阻断多精入卵快速阻断多精入卵PKT激活激活PLC激活激活产生产生IP3二酰甘油二酰甘油钙离子释放钙离子释放NAD激酶激活激酶激活PKC激活激活Na/H+交换交换细胞内细胞内pH升高升高皮层颗粒反应皮层颗粒反应慢速阻断多精入卵慢速阻断多精入卵刺激蛋白质合成、刺激蛋白质合成、DNA复制和细胞质运动复制和细胞质运动等等第三十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月卵子激活的可能机制卵子激活的可能机制1 1受体假说受体假说精子融合前的激活精子融合前的激活第三十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月卵子激活的可能机制卵子激活的可能机制2-融合假说融合假说精子融合后的激活精子融合后的激活可溶的精子因子可溶的精子因子可溶的卵子因子可溶的卵子因子第三十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 3.1.4 3.1.4 遗传物质融合遗传物质融合-雌雄原核的雌雄原核的形成形成单倍体的精原核在进入卵细胞时，呈高度浓缩状态，单倍体的精原核在进入卵细胞时，呈高度浓缩状态，称为称为雄原核雄原核（male pronucleusmale pronucleus），卵细胞核则形成），卵细胞核则形成雌雌原核原核（female pronucleusfemale pronucleus）。精核形成雄性原核的过）。精核形成雄性原核的过程受到卵子的严格控制。精子入卵过程中线粒体与鞭程受到卵子的严格控制。精子入卵过程中线粒体与鞭毛降解，因此线粒体基因一般认为是母源性的；但中毛降解，因此线粒体基因一般认为是母源性的；但中心体是父源性的。心体是父源性的。第三十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月精核进入卵细胞后的变化：精核进入卵细胞后的变化：n核膜裂解成小片段，染色质暴露于卵细胞质中，使精核染色质压缩和钝核膜裂解成小片段，染色质暴露于卵细胞质中，使精核染色质压缩和钝化的结合蛋白成分被来自卵细胞质中的其他蛋白所取代，导致雄原核染化的结合蛋白成分被来自卵细胞质中的其他蛋白所取代，导致雄原核染色体转入去压缩状态。色体转入去压缩状态。第三十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 海胆精核进入卵细胞后，相对于中心体发生一次海胆精核进入卵细胞后，相对于中心体发生一次180旋转，其旋转，其中心体中心体位于雌、雄原核之间，装配成位于雌、雄原核之间，装配成星状体星状体，连接并牵动雄原核与雌原核相互靠近，最后融合形成连接并牵动雄原核与雌原核相互靠近，最后融合形成合子合子核核（zygote nucleus）（）（1h）海胆雌雄原核的融合海胆雌雄原核的融合第三十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月海胆雌雄原核的迁移海胆雌雄原核的迁移雄原核雄原核雌原核雌原核第三十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月中心体中心体发出的发出的微管形微管形成星光，成星光，连接并连接并牵动雄牵动雄原核与原核与雌原核雌原核相互靠相互靠近近第四十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月哺乳动物哺乳动物精子入卵精子入卵后，在卵母细胞胞质中谷胱甘肽的作用下后，在卵母细胞胞质中谷胱甘肽的作用下精子染色精子染色体解凝聚体解凝聚。随着。随着卵母细胞完成第二次减数分裂卵母细胞完成第二次减数分裂，雄原核增大，雄原核增大，中心体产中心体产生星光生星光，并向，并向雌性原核的方向迁移雌性原核的方向迁移。雌雄原核彼此靠拢，在迁移过程中复。雌雄原核彼此靠拢，在迁移过程中复制制DNA。两原核相遇两原核相遇后，后，核膜解体核膜解体，染色质浓缩成染色体，定位于纺锤体，染色质浓缩成染色体，定位于纺锤体上。因此，在合子中观察不到真正的二倍体核，两细胞期才可看见。上。因此，在合子中观察不到真正的二倍体核，两细胞期才可看见。哺乳动物雌雄原核的融合哺乳动物雌雄原核的融合第四十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月人类受精过程中雌雄原核的运动人类受精过程中雌雄原核的运动第四十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n形成合子的雌雄原核所携带的单倍体基因组功能上并不形成合子的雌雄原核所携带的单倍体基因组功能上并不等同。等同。nImprinting Imprinting 基因基因:在卵子发生或精子发生过程中被在卵子发生或精子发生过程中被打上了不同印记的基因。打上了不同印记的基因。n目前已有目前已有6060多个哺乳动物的印记基因得到克隆，这些多个哺乳动物的印记基因得到克隆，这些基因在发育过程中起着重要的作用。基因在发育过程中起着重要的作用。只有来自于精子和卵子的二倍体才能正常发育，只有来自于精子和卵子的二倍体才能正常发育，而仅来自于雌核或雄核的二倍体胚胎在发育过而仅来自于雌核或雄核的二倍体胚胎在发育过程中夭亡。程中夭亡。哺乳动物雌雄原核的不均等性哺乳动物雌雄原核的不均等性第四十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月正常对照（左）和两个雌原核发育成的胚胎（右）正常对照（左）和两个雌原核发育成的胚胎（右）第四十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月n卵细胞质重排卵细胞质重排：这这种种重重排排对对于于以以后后发发育育过过程程中中细细胞胞的的分分化化至至关关重要。重要。3.1.5 3.1.5 细胞质成分在受精后的的重组细胞质成分在受精后的的重组卵细胞受精后引起卵细胞成分的重新排布和分卵细胞受精后引起卵细胞成分的重新排布和分配。配。第四十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月被囊动物被囊动物Styela partite减数分裂中，核破裂释放出一种减数分裂中，核破裂释放出一种透明细胞质透明细胞质，集中在动物极。受精集中在动物极。受精5min后，后，透明细胞质与黄色皮质层透明细胞质与黄色皮质层(含脂肪含脂肪)向植向植物极迁移。随着雄原核向赤道方向迁移，透明细胞质和黄色皮质也随物极迁移。随着雄原核向赤道方向迁移，透明细胞质和黄色皮质也随之迁移，形成之迁移，形成新月结构新月结构。黄色皮质集中在了幼虫肌细胞将要发生。黄色皮质集中在了幼虫肌细胞将要发生的部位。的部位。绒毛膜绒毛膜雌原核雌原核黄色皮质黄色皮质雄原核雄原核黄色皮质黄色皮质透明细胞质透明细胞质黄色皮质黄色皮质雄原核雄原核被囊动物黄色新月的产生被囊动物黄色新月的产生黄色新月黄色新月卵卵黄黄灰色卵黄灰色卵黄细胞核释放透明物质细胞核释放透明物质第四十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月精子入卵后，皮层向精子入卵后，皮层向精子进入的方向旋转精子进入的方向旋转大约大约30，在动物极皮，在动物极皮层含大量色素而内层含层含大量色素而内层含有少量色素的物种中，有少量色素的物种中，这一胞质不同层次的相这一胞质不同层次的相对运动形成了一个在精对运动形成了一个在精子进入点对面的新月形子进入点对面的新月形的灰色区域，称为的灰色区域，称为灰色灰色新月新月。两栖类的灰色新月两栖类的灰色新月灰色新月灰色新月灰色新月灰色新月精子入卵点精子入卵点第四十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月感谢大家观看第四十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月