生殖细胞与受精精选课件.ppt

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1、关于生殖细胞与受精第一页，本课件共有50页重重 点点1.精子和卵子的发生过程精子和卵子的发生过程及二者的差异及二者的差异2.顶体反应顶体反应第二页，本课件共有50页第第一一节节 生殖细胞的起生殖细胞的起源与发生源与发生 一、生殖细胞的起源一、生殖细胞的起源 二、精子的发生二、精子的发生三、卵子的发生三、卵子的发生四、哺乳动物精子和卵子在发生上的差异四、哺乳动物精子和卵子在发生上的差异第三页，本课件共有50页生殖（生殖（reproduction）：）：生物产生幼小的个体以繁生物产生幼小的个体以繁殖后代。是生命的基本特征之一，殖后代。是生命的基本特征之一，生命通过生殖生命通过生殖得以延续、繁衍、进

2、化并适应环境的变化。得以延续、繁衍、进化并适应环境的变化。生物生殖方式：生物生殖方式：无性生殖无性生殖 原核生物，单细胞真核生物。原核生物，单细胞真核生物。有性生殖有性生殖 动物，植物。动物，植物。配子+配子合子第四页，本课件共有50页生殖细胞的扫描电镜观察生殖细胞的扫描电镜观察 第五页，本课件共有50页一、生殖细胞的起源一、生殖细胞的起源精子和卵子的形成，常称精子和卵子的形成，常称配子发生配子发生（gametogenesis）：）：是指二倍体的生殖细胞发育是指二倍体的生殖细胞发育成为单倍体的卵子（成为单倍体的卵子（ovum，egg）或精子）或精子（sperm，spermatozoa），分别称

3、为卵子发，分别称为卵子发生（生（oogenesis）和精子发生）和精子发生（spermatogenesis）。）。第六页，本课件共有50页受精卵受精卵 卵裂卵裂 桑葚胚桑葚胚 囊胚囊胚 原肠胚（三胚层）原肠胚（三胚层）在三胚层形成之前，上胚层中的祖细胞群区域在三胚层形成之前，上胚层中的祖细胞群区域化，产生化，产生原始生殖细胞原始生殖细胞（primordial germ cell，PGC）。）。原始生殖细胞原始生殖细胞生殖干细胞生殖干细胞精子（卵子）精子（卵子）第七页，本课件共有50页PGC的产生过程需要的产生过程需要BMP4、BMP8b、BMP2、WNT3 等等TGF和和Wnt信号转导家族成员

4、的参与。信号转导家族成员的参与。PGC迁移到生殖嵴，并在此处分化成为能提供用迁移到生殖嵴，并在此处分化成为能提供用于生殖配子的于生殖配子的生殖干细胞（生殖干细胞（germ stem cell，GSC）。）。性分化开始：性分化开始：SRY基因控制分化，基因控制分化，XY生殖嵴分化成生殖嵴分化成睾丸，睾丸，XX生殖嵴分化成卵巢。生殖嵴分化成卵巢。第八页，本课件共有50页原始生殖细胞及其迁移示意图原始生殖细胞及其迁移示意图 第九页，本课件共有50页第十页，本课件共有50页二、精子的发生二、精子的发生 精子由精原细胞发育而来。精子由精原细胞发育而来。精原细胞发育为精子的过程称为精子发生。精原细胞发育为

5、精子的过程称为精子发生。精原细胞可以通过精原细胞可以通过有丝分裂增殖有丝分裂增殖，并通过，并通过减减数分裂产生精细胞数分裂产生精细胞（spermatid）。）。第十一页，本课件共有50页分为增殖期、生长期、成熟期和变形期分为增殖期、生长期、成熟期和变形期4个时个时期：期：1.增殖期为精原细胞的有丝分裂。增殖期为精原细胞的有丝分裂。2.生长期的本质是初级精母细胞的形成与发生长期的本质是初级精母细胞的形成与发育。育。3.成熟期为精母细胞的减数分裂期成熟期为精母细胞的减数分裂期。第十二页，本课件共有50页 4.变形期的本质是精细胞特化为成熟的精子变形期的本质是精细胞特化为成熟的精子 （1）顶体形成；

6、）顶体形成；（2）中心粒的变化）中心粒的变化；（3）线粒体改变；）线粒体改变；（4）细胞核的特化；）细胞核的特化；（5）尾部形成。）尾部形成。结果形成结果形成4个精子，细胞中染色体数目减少一半。个精子，细胞中染色体数目减少一半。第十三页，本课件共有50页顶体形成：高尔基复合体变化形成顶体囊泡，与顶体形成：高尔基复合体变化形成顶体囊泡，与核膜相粘，成帽状，套在核前核膜相粘，成帽状，套在核前2/3形成顶体形成顶体（acrosome），含透明质酸酶、酸性磷酸酶、蛋白），含透明质酸酶、酸性磷酸酶、蛋白酶和多种蛋白等。酶和多种蛋白等。细胞核的特化：组蛋白细胞核的特化：组蛋白组蛋白变异体组蛋白变异体 转变

7、蛋白转变蛋白精蛋白（精蛋白（protamineprotamine）（受精后）组蛋白（受精后）组蛋白第十四页，本课件共有50页线粒体线粒体高尔基体高尔基体A A、顶体的发生、顶体的发生发育中的顶体发育中的顶体发育中的尾发育中的尾(中心体中心体)B B、尾的的发育、尾的的发育C C、精子头的出现、精子头的出现D D、细胞质浓缩、细胞质浓缩E E、精子的形成、精子的形成原生质滴原生质滴尾尾线粒体鞘线粒体鞘顶体顶体第十五页，本课件共有50页 小鼠精子结构示意图小鼠精子结构示意图 第十六页，本课件共有50页精子发生过程精子发生过程有丝分裂有丝分裂第十七页，本课件共有50页三、卵子的发生三、卵子的发生 （

8、一）卵子由卵原细胞发育而来、直至受精（一）卵子由卵原细胞发育而来、直至受精后才发育成熟后才发育成熟卵子发生：卵原细胞（卵子发生：卵原细胞（oogonium）发育为）发育为卵子的过程。卵子的过程。可分为：可分为：增殖期、生长期、成熟期增殖期、生长期、成熟期三个时期。三个时期。第十八页，本课件共有50页增殖期生长期成熟期第十九页，本课件共有50页1.增殖期的特点：增殖期的特点：进行有丝分裂；卵原细胞的形成。进行有丝分裂；卵原细胞的形成。5百万百万-7百万百万 5万个。万个。2.生长期是初级卵母细胞的再发育。生长期是初级卵母细胞的再发育。初级卵母细胞初级卵母细胞（primary oocyte）在原始

9、卵泡在原始卵泡和生长卵泡内进一步发育。和生长卵泡内进一步发育。第二十页，本课件共有50页 3.成熟期的标志是成熟期的标志是次级卵母细胞的形成次级卵母细胞的形成。在在激素激素的影响下，细胞开始完成减数分裂的影响下，细胞开始完成减数分裂I，形成一，形成一个极体（个极体（polar body，即第一极体）和一个次级卵，即第一极体）和一个次级卵母细胞。母细胞。在大多数脊椎动物，次级卵母细胞紧接着进入减数分在大多数脊椎动物，次级卵母细胞紧接着进入减数分裂裂II，并被，并被阻断在减数分裂阻断在减数分裂II的中期，只有在受精的中期，只有在受精后才最终完成减数分裂后才最终完成减数分裂。第二十一页，本课件共有5

10、0页4.次级卵母细胞在次级卵母细胞在受精后受精后完成减数分裂完成减数分裂II而而形成成熟形成成熟 卵子卵子。发育成熟的卵子细胞具有显著特征：发育成熟的卵子细胞具有显著特征：在其质膜外有一层在其质膜外有一层卵外被卵外被（egg coat）。）。在其质膜下靠近胞质外侧的区域为在其质膜下靠近胞质外侧的区域为皮层（皮层（cortex），），内内含皮层颗粒。含皮层颗粒。成熟卵子中合成了大量的蛋白质、核糖体，以及成熟卵子中合成了大量的蛋白质、核糖体，以及tRNA和和mRNA等，某些等，某些mRNA和蛋白质为指导受精卵发育和蛋白质为指导受精卵发育的的形态发生因子（形态发生因子（morphogenetic f

11、actor）。）。第二十二页，本课件共有50页兔卵巢内初级卵母细胞的电镜观察兔卵巢内初级卵母细胞的电镜观察 第二十三页，本课件共有50页卵子模式图卵子模式图第二十四页，本课件共有50页（二）卵母细胞减数分裂的调控（二）卵母细胞减数分裂的调控卵母细胞减数分裂的第一个调控位点在卵母细胞减数分裂的第一个调控位点在第一次减第一次减数分裂双线期数分裂双线期。卵母细胞的减数分裂是由卵母细胞的减数分裂是由Cdk1/cyclin B复合复合物的活性调控的物的活性调控的-MPF。在卵母细胞减数分裂过程中，在卵母细胞减数分裂过程中，Cdk1独特的调控独特的调控是导致减数分裂从第一次分裂进入第二次分裂是导致减数分裂

12、从第一次分裂进入第二次分裂并并停止在停止在中期中期的原因。的原因。第二十五页，本课件共有50页激素刺激 停滞在减数分裂停滞在减数分裂中期直到受精中期直到受精 第一次减数分裂双线期第一次减数分裂双线期细胞不对称分裂细胞不对称分裂次级卵母细胞极体卵母细胞第二十六页，本课件共有50页卵细胞减数分裂中卵细胞减数分裂中Cdk1/cyclinB的活性的活性 第二十七页，本课件共有50页Cdk1/cyclinB的活性通过的活性通过Mos蛋白激酶维持蛋白激酶维持 卵细胞在减数分裂卵细胞在减数分裂中期阻止是由卵细胞中的中期阻止是由卵细胞中的细胞静细胞静止因子（止因子（cytostatic factor,CSF）

13、引起的。引起的。第二十八页，本课件共有50页四、哺乳动物的精子和卵子在发生上的差异四、哺乳动物的精子和卵子在发生上的差异 精子（精子（A)A)和和卵子（卵子（B)B)发发生的比较生的比较 第二十九页，本课件共有50页第三十页，本课件共有50页第二节第二节 受精与医学受精与医学 一、受精的条件一、受精的条件二、受精过程二、受精过程三、辅助生殖技术三、辅助生殖技术第三十一页，本课件共有50页受精（受精（fertilization）：是精子）：是精子与卵子融合形成受精卵的过程。与卵子融合形成受精卵的过程。第三十二页，本课件共有50页一、受精的条件一、受精的条件成熟的精子成熟的精子 在睾丸内产生的精子

14、在附睾内受其分泌的甘油磷在睾丸内产生的精子在附睾内受其分泌的甘油磷酸胆碱、内毒碱、唾液酸糖蛋白等作用下，才能酸胆碱、内毒碱、唾液酸糖蛋白等作用下，才能逐渐达到功能上的成熟。逐渐达到功能上的成熟。成熟的卵子成熟的卵子第三十三页，本课件共有50页精子获能精子获能一般认为它是由射精后精子所处的雌性生殖管道的液一般认为它是由射精后精子所处的雌性生殖管道的液体环境所决定的。体环境所决定的。精子的质量与数量精子的质量与数量第三十四页，本课件共有50页异常精子形态异常精子形态第三十五页，本课件共有50页二、受精过程二、受精过程（一）精子识别卵细胞并穿过卵外被（一）精子识别卵细胞并穿过卵外被 1.精子精子-卵

15、子识别诱发顶体反应卵子识别诱发顶体反应 顶体顶体是精子头部前端的用于胞吐的膜泡，包含数是精子头部前端的用于胞吐的膜泡，包含数个蛋白酶酶原、蛋白酶抑制剂、个蛋白酶酶原、蛋白酶抑制剂、ZP结合蛋白和配结合蛋白和配体结合蛋白。体结合蛋白。第三十六页，本课件共有50页透明带：透明带：由卵母细胞产生；由卵母细胞产生；主要由主要由ZP1、ZP2和和ZP3三种糖蛋白质组成，三种糖蛋白质组成，ZP3是精子与透明带结合的主要受体，可以是精子与透明带结合的主要受体，可以诱导顶体反应；诱导顶体反应；是受精的种属屏障。是受精的种属屏障。第三十七页，本课件共有50页顶体反应顶体反应（acrosome reaction）

16、：）：1）过程：一种特殊的细胞胞吐过程。获能的精子）过程：一种特殊的细胞胞吐过程。获能的精子首先与卵子周围的放射冠接触，顶体内含的酶首先与卵子周围的放射冠接触，顶体内含的酶逐渐释放，解离放射冠的卵泡细胞，继而分解逐渐释放，解离放射冠的卵泡细胞，继而分解透明带，形成一个精子穿过的通道。透明带，形成一个精子穿过的通道。什么是顶体？什么是顶体？第三十八页，本课件共有50页2）机制：）机制：瞬时钙内流导致磷脂酶瞬时钙内流导致磷脂酶PLC活化，活活化，活化的化的 PLC产生产生IP3和和DAG。IP3介导胞内储存库介导胞内储存库中钙的释放，中钙的释放，DAG活化活化PKC，PKC磷酸化底磷酸化底物蛋白。

17、物蛋白。TRPC离子通道也诱导钙内流，并最离子通道也诱导钙内流，并最终诱导了完整的顶体反应。终诱导了完整的顶体反应。2.精子穿过透明带抵达卵细胞膜精子穿过透明带抵达卵细胞膜精子与卵子细胞膜的直接接触，标志受精的开精子与卵子细胞膜的直接接触，标志受精的开始。始。第三十九页，本课件共有50页（二）精（二）精-卵融合卵融合 1.精精-卵质膜融合、精子细胞核等成分进入卵细胞卵质膜融合、精子细胞核等成分进入卵细胞 2.次级卵母细胞完成减数分裂过程次级卵母细胞完成减数分裂过程 精子进入卵子后，激发次级卵母细胞迅速完成第精子进入卵子后，激发次级卵母细胞迅速完成第二次减数分裂，形成一个成熟的卵子和一个第二极二

18、次减数分裂，形成一个成熟的卵子和一个第二极体。体。第四十页，本课件共有50页3.精精-卵膜融合后发生皮层反应阻止多精入卵卵膜融合后发生皮层反应阻止多精入卵 阻止多精入卵的两个调控机制：阻止多精入卵的两个调控机制：卵子质膜的快速去极化卵子质膜的快速去极化-快速的早期阻止多精入快速的早期阻止多精入卵的机制卵的机制。卵子的皮层反应（卵子的皮层反应（cortical reaction）-作用时间作用时间长的机制长的机制：卵子通过胞吐作用将其皮质颗粒释放：卵子通过胞吐作用将其皮质颗粒释放出来，改变卵外被结构。出来，改变卵外被结构。第四十一页，本课件共有50页（三）精（三）精-卵核融合完成受精过程卵核融合

19、完成受精过程 精子进入卵子后，精子核和卵子核分别形成雄原精子进入卵子后，精子核和卵子核分别形成雄原核和雌原核。核和雌原核。在细胞骨架的作用下，两个原核互相靠拢，最终在细胞骨架的作用下，两个原核互相靠拢，最终融合为一个新的二倍体细胞核，卵子变成受精卵。融合为一个新的二倍体细胞核，卵子变成受精卵。第四十二页，本课件共有50页受精的意义：受精的意义：受精使卵子的缓慢代谢转入代谢旺盛期，从而启动受精使卵子的缓慢代谢转入代谢旺盛期，从而启动细胞不断地细胞不断地分裂分裂；精子与卵子的结合，恢复了二倍体，精子与卵子的结合，恢复了二倍体，维持物种的稳定性维持物种的稳定性；受精受精决定性别决定性别；受精的染色体

20、来自父母双方，并发生染色体联会和片受精的染色体来自父母双方，并发生染色体联会和片断交换，使断交换，使遗传物质重新组合遗传物质重新组合，使新个体具有与亲代不完，使新个体具有与亲代不完全相同的性状。全相同的性状。第四十三页，本课件共有50页哺乳动物受精过程哺乳动物受精过程 第四十四页，本课件共有50页a.Activation of the sperm and the acrosome reaction第四十五页，本课件共有50页第四十六页，本课件共有50页三、辅助生殖技术三、辅助生殖技术辅助生殖技术辅助生殖技术是指应用现代生物医学知识、技术是指应用现代生物医学知识、技术及方法对配子、合子及胚胎进行

21、人工操作，代替及方法对配子、合子及胚胎进行人工操作，代替人类自然生殖过程中的某些步骤，以达到受孕目人类自然生殖过程中的某些步骤，以达到受孕目的的一项技术。的的一项技术。第四十七页，本课件共有50页辅助生殖技术的发展：辅助生殖技术的发展：第一代：体外受精（第一代：体外受精（IVF）技术；）技术；第二代：卵胞浆内单精子注射（第二代：卵胞浆内单精子注射（ICSI）技术；）技术；第三代：胚胎移植前遗传学诊断（第三代：胚胎移植前遗传学诊断（PGD）技术；）技术；第四代：卵浆置换技术第四代：卵浆置换技术；目前：目前：精子和胚胎冷冻和复融技术。精子和胚胎冷冻和复融技术。辅助生殖技术的伦理问题。辅助生殖技术的伦理问题。第四十八页，本课件共有50页中英文关键词对照中英文关键词对照acrosome reactioncortexcortical reactioncytostatic factor,CSFegg coatfertilizationgametogenesisgerm stem cell，GSC morphogenetic factoroogenesis顶体反应顶体反应皮层皮层皮层反应皮层反应细胞静止因子细胞静止因子卵外被卵外被受精受精配子发生配子发生生殖干细胞生殖干细胞形态发生因子形态发生因子卵子发生卵子发生第四十九页，本课件共有50页感谢大家观看第五十页，本课件共有50页