受精から多精拒否まで
精子が卵に進入するために、始めに先体反応が起こる。受精すると卵は多くの精子の侵入を防ぐために表層反応と膜電位変化という多精拒否のシステムを作動させる。
先体反応
卵はゼリー層に包まれているため、容易に精子は進入できない。そこで、精子は先体からタンパク質分解酵素を放出する。また、先体突起が伸びていき、卵黄膜を通過すると、精子の核が卵へと進入する。
下図では、左から２番目がタンパク質分解酵素を放出している所、３番目が先体突起を伸ばしている所、４番目が核が侵入した所である。
表層反応
精子核が卵に進入すると、そこに細胞膜と卵黄膜の間に隙間が生まれ受精丘と呼ばれる膨らみができる。隙間めがけて表層粒が内容物を放出し、卵黄膜はしだいに細胞膜から離れていく。
細胞膜から完全に離れた卵黄膜を受精膜と言い、他の精子の進入を防いでいる。これを遅い多精拒否と呼ぶ。また、ヒトの卵は第二分裂中期の状態で排卵されているため、精子の侵入が刺激となって第二分裂が再開される。
下画像の⑤は表層粒の内容物が放出されて受精膜を形成している所である。また、受精膜と細胞膜の間の空間を囲卵腔と呼ぶ。
速い多精拒否
卵の細胞膜に精子が到達すると、膜電位が変化する。膜電位が変化している最中は他の精子が進入できない。これを速い多精拒否と呼ぶ。膜電位はしだいに元に戻るが、戻った頃には受精膜が形成されている。下画像では普段は-70mVであるが、受精すると電位が逆転しているのがわかる。
下動画では膜電位が変化する様子を視覚的に確認することができる。
Scientists just captured the flash of light that sparks when a sperm meets an egg from r/woahdude
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