当前课程知识点:普通生物学 > 第四章 高等动物体的结构与功能 > 第八节 生殖与胚胎发育 > 4.8.7 海胆的受精过程
了解了两性生殖细胞的形态
以及他们的发生过程之后呢
下面我们就来分析一下
精子和卵子是如何受精的
这个过程主要涉及了三个问题
第一呢
精子和卵子相互之间是如何识别的
第二呢
精子是如何进入卵子细胞的
第三呢
是如何防止和避免
多精入卵现象的发生
动物的受精过程
分为了体外受精和体内受精两种
让我们先来以海胆为例
分析体外受精的过程
这是一张海胆的照片
可能大多数同学都没有见过海胆
但是
海星大家应该见过吧
海胆和海星都是属于棘皮动物
是属于比较高等的无脊椎动物
这个海胆有一个半球形的外壳
保护着它柔软的身体
壳的表面这些突出的
刺状物就称为棘
由于海胆的受精过程
是在体外完成的
相对比较容易观察和研究
所以呢
科学家们通常以海胆
作为模式生物
来研究动物的生殖和发育的过程
这是一张经过着色处理的
扫描电镜照片
中央的这个球形结构是什么呢
这就是海胆的卵子
其他这些数量很多
很小的蝌蚪样的结构呢
就是海胆的精子
从照片中我们可以看出
卵子和精子无论在大小
还是数量上都有很大的差异
虽然围绕着这个卵子有很多精子
但是通常情况下呢
只有一个精子能够与卵子受精
只要有一个精子与卵子受精了
其余的精子就不能再进入卵子了
那么为什么会这样呢
这其中必然存在一些机制
来防止多精入卵现象的发生
在自然界中呢
无论是植物还是动物
在它们的长期进化过程中呢
都形成了一种
保护物种稳定性的机制
在受精的过程中呢
精子和卵子相互之间的识别是有
高度的物种特异性的
也就是说呢
只有同种的精子
和卵子才能够结合
海胆的卵子和精子之间
是如何识别的呢
有人用海胆的卵子做实验
先用蛋白水解酶或者是
皮层颗粒蛋白酶来处理卵子
然后呢
再让精子和这个处理过的卵子相遇
结果呢
精子和卵子的受精率
就明显的降低了
这是为什么呢
原因就在于
在海胆的卵膜上存在精子的受体
经过处理之后呢
卵膜上的受体就发生了改变
结果就导致了精卵的结合率下降
科学家们经过实验研究已经证实了
在海胆的精子的顶体突上
有一种结合素蛋白
而在卵子的卵黄膜上呢
存在着这种结合素的受体
因此精子和卵子
就是通过结合素
和结合素受体来相互识别的
这样就保证了受精的物种特异性
以上我们解释了
精卵相互识别的问题
现在再来分析一下
受精的具体过程
海胆的受精作用呢
有两个重要反应
一是顶体反应
二是皮层反应
海胆的卵是产在海水中的
外面有一层胶膜
当精子要与卵子受精的时候呢
就需要穿过这层胶膜
那么它是如何做到的呢
首先
海胆精子头部它有一个顶体泡
它这个顶体泡的顶体膜
与精子的质膜完全融合
然后呢
顶体泡中的这个顶体颗粒
以胞吐的方式释放出来
附着在顶体突的外表面
这些颗粒中含有多种蛋白水解酶
它们可以溶解卵子表面的胶膜
使精子到达卵子的质膜的表面
与此同时呢
这个海胆精子的这个精子核窝处呢
会伸出一个顶体突起
这个突起是由
肌动蛋白组成的微丝束
此外呢
在这个顶体突起上呢
有一种结合素蛋白
可以与卵黄膜上的
结合素受体结合
结合之后呢
顶体膜与卵子的质膜融合
精子核就被释放到
卵子的细胞中去了
以上这些过程就被称为
顶体反应
受精过程的第二个重要反应是皮层反应
当精子的顶体
与卵黄膜上的受体结合之后呢
精子进入卵子
卵子中的皮层颗粒
会与卵子的质膜结合
并将颗粒中的内含物
释放到卵黄周隙
也就是卵黄膜与质膜之间的这个区域
这些内含物中含有蛋白酶
可以分解卵黄
并剪除结合素受体
以及与受体结合的精子
同时
卵黄膜增厚、变硬
形成受精膜
受精膜先在精子
进入卵的这个位置形成
然后在向外扩展到整个卵细胞
这样呢
其他的精子就无法再进入了
多精入卵的现象也就不会发生
所以呢
皮层颗粒变化和受精膜的出现
就标志着这个卵已经受精了
刚才我们介绍了
避免多精入卵的一个机制
那就是形成受精膜
还有一个机制呢
就是卵子质膜电位的变化
精卵结合之后
卵子质膜上的钠离子通道打开
海水中的钠离子会迅速的涌入卵子内
使质膜发生去极化
膜电位上升
这样其他的精子就不能够再进入了
已经有体外实验证实
如果我们人为地保持
卵子质膜的膜电位为负值的情况下
精子和卵子受精之后呢
其它的精子依然可以进入卵子
也就是说呢
多精入卵的现象依然还会发生
相反呢
如果我们人为地让卵子质膜的
膜电位始终保持正值
就不会发生多精入卵的现象了
所以说呢
避免多精入卵的
另一个机制就是改变质膜的膜电位
让它保持为正值
现在让我们总结一下
最初提出的几个问题
第一精子和卵子的识别呢
是通过结合素和结合素蛋白
第二呢
精子进入是需要借助顶体泡释放的酶
第三避免多精入卵可以通过
膜电位的变化以及形成受精膜
在受精的过程中
精子进入卵子内
不仅仅是将单倍体的
精子核注入了卵子
而且呢
这个过程也是激活卵子的过程
刚才介绍的皮层反应
膜电位变化
形成受精膜等等
都是卵子被激活的表现
受精过程也是胚胎发育开始的标志
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化
-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控
-第一节 动物的组织
--4.1.5 软骨
--4.1.6 硬骨
--4.1.7 血液
-第一节 动物的组织--作业
-第二节 消化系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统
-第三节 呼吸系统
-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
-2020年秋季学期普通生物学期中考试