辨析“卵黄膜与防止多精人卵的屏障”

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  人教版新课程标准实验教材选修三的“胚胎工程”中關于卵子的结构中的“卵黄膜”和受精阶段中的“防止多精人卵的屏障”的描述不够具体和详尽。其实,不同动物的卵子结构不尽相同,受精时防止多精入卵的途径也不尽相同。下面小结海胆和哺乳动物的不同之处。
  
  1 卵黄膜
  
  1.1 海胆
  海胆卵的结构是:卵子外面有厚膜,称卵黄膜。其上有能与精子结合的受体分子。卵黄膜之外还有一胶质厚膜。受精时顶体释放水解酶使卵子的胶状膜溶解,顶体同时释放一些特殊蛋白质分子盖在精子前端伸出的突起上,使突起能和卵黄膜上的受体结合,从而能穿越卵黄膜与卵子的质膜接触。可见卵黄膜是包在卵子外面的一层膜,具体说是在卵子细胞膜外的一层厚膜。
  
  1.2 哺乳类
  “囊状卵泡突出于卵巢表面,在LH的作用下,囊状颗粒破坏,卯细胞携透明带和放射冠。与卵泡液一起排出,称为排卵”。“哺乳动物的卵外有一层透明的糖蛋白外衣,称为透明带。”可见,在哺乳动物卵子的外面直接包着透明带,那么教材中所说的卵黄膜就只能是卵子的细胞膜了,或者换句话说哺乳动物的卵细胞外没有卵黄膜。
  
  2 防止多精入卵的屏障
  
  2.1 海胆受精
  一个精子进入卵子后,其余精子都不能再进去。这是因为精子进入后,Na 迅速涌入卵子,使质膜发生去极化的变化,同时膜上的受体也被破坏。有了这些变化,围绕在卵子外面的“剩余”精子就不能进入卵子了。
  此外,一个精子入卵之后,卵子外层的一些泡状物(皮层粒)即连到质膜上而将其中的水解酶和一些大分子物质释放到质膜与卵黄膜之间,水解酶将质膜与卵黄膜之间的一些粘连分子消化,大分子物质吸水膨胀而使卵黄膜变为远离质膜并变硬的受精膜。此时质膜电位虽已恢复正常,但由于受精膜的存在,卵外精子仍不能人卵。
  海胆防止多精入卵的屏障是:
  膜电位的变化;受精膜的形成。
  有此两重屏障保护,多精入卵的事在海胆中就很难发生了。
  
  2.2 哺乳类受精
  哺乳类动物受精时,首先顶体外膜与精子头部的细胞膜融合,顶体膜破裂释放出顶体酶;顶体酶溶解卵子周围的放射冠和透明带,一旦放射冠产生裂隙,精子便依靠其尾部的摆动,穿过透明带到达卵子表面,使卵细胞膜伸出微绒毛将精子牢牢抓住;随着卵细胞膜的肿胀,逐渐将精子的头和尾全部吞进卵细胞内。以上即为顶体反应。
  顶体反应后多精受精立即被抑制,它包括两个过程:首先出现快速但不完全的抑制作用,主要表现为卵细胞膜的去极化;随后出现持久的阻断效应。后者的作用机制是当多精子覆盖在整个卵子表面时,卵细胞周围的颗粒细胞立即释放蛋白水解酶。这些酶通过顶体反应后的裂隙扩散至透明带,使卵子上精子的受体失活,同时使透明带中的蛋白质变性而变硬,最终导致其他精子不能再与卵子结合并穿越透明带。
  虽然在哺乳动物中也观察到顶体反应后卵子出现快速膜电位的变化,然而这种快速阻断作用在哺乳类并不显著,在体外受精过程中才能表现出来。
  哺乳动物防止多精人卵的屏障是:膜电位的变化;透明带反应。
  膜电位的变化在体内受精时还并不显著,在体外受精过程中才能表现出来。有此两重屏障保护,哺乳类动物就很难发生多精入卵的事。
  综上所述,海胆卵外有卵黄膜;哺乳动物无。海胆卵防止多精入卵的屏障是膜电位的变化和受精膜的形成(相当于课本所说的卵黄膜的封闭作用);哺乳动物体内受精防止多精入卵的屏障是透明带反应,体外受精则有膜电位的变化和透明带反应。
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