Akrosom er betegnelsen som brukes for å beskrive en vesikulær organelle som går foran kjernen i sædcellene (spermatozoa) fra virveldyr og virvelløse dyr og består av spesiallagde proteiner og enzymer.
Sperm er kjønnsceller. De har halvparten av den genetiske belastningen til organismen som gir opphav til dem, det vil si at de er haploide celler, og deres viktigste funksjon er å befrukte egget som produseres av en kvinne, for å danne et nytt genetisk annerledes individ.
Hos de fleste dyr er sædceller mobile celler hvis kropp er delt inn i to veldefinerte regioner: et hode og en hale, begge dekket av den samme plasmamembranen. Hodet er delen som inneholder kjernen og en stor del av cytosol, mens halen er en flagellær struktur som tjener til bevegelighet.
Akrosomet er lokalisert i hodet på sædcellene, spesifikt i den distale enden, og dekker praktisk talt hele celleoverflaten, og proteinene som er i denne vesikelen har spesielle funksjoner under befruktningsprosessen.
Akrosomfunksjoner
Skjematisk strukturen til en sæd og plasseringen av akrosomet (Kilde: Gevictor via Wikimedia Commons)
Akrosomene har en primær funksjon under befruktningsprosessen på sædet med sona pellucida av egget (som er den ytre tildekningen av denne kvinnelige gameticellen), som har blitt vist ved noen infertilitetsstudier som er relatert med defekter i denne vesikulære strukturen.
I noen vitenskapelige artikler er det mulig å finne beskrivelser av disse organellene der de blir referert til som "ligner cellulære lysosomer", siden de er sakkuleformede strukturer som tjener forskjellige intracellulære fordøyelses- og forsvarsformål.
Dermed er funksjonen til disse sædblærene å ødelegge komponentene i zona pellucida mens sædcellene tar veien mot egget for å smelte sammen med membranen og befrukte den.
Opplæring
Akrosomets morfologi varierer veldig mellom arter, men det er nesten alltid en vesikulær struktur avledet fra Golgi-komplekset, som blir syntetisert og satt sammen i de tidlige stadiene av spermiogenese (differensiering av spermatider til sæd).
Den akrosomale vesikelen er avgrenset av to membraner kjent som de akrosomale membranene, som er en indre og en ytre. Disse membranene inneholder forskjellige strukturelle og ikke-strukturelle komponenter, proteiner og enzymer av forskjellige typer, som er viktige for etablering av en intern matrise.
Disse indre komponentene deltar i spredningen av den akrosomale matrisen, i penetreringen av sædcellene gjennom zona pellucida av egget (ekstracellulært dekke) og i samspillet mellom plasmamembranene til begge gametiske celler.
Hvordan dannes akrosomet?
I begynnelsen av spermiogenese, når meiosen er fullført, endrer de avrundede haploide celler formen til den som er karakteristisk for sædcellen.
Under denne prosessen er Golgi-komplekset et fremtredende system med tette pakninger og vesikler som er fordelt i områdene nær polene i kjernen. Noen vesikler avledet fra Golgi-komplekset øker i størrelse og øker deres konsentrasjon av fine granulære komponenter.
Hver finkorn frigjør sitt innhold rik på glykoproteiner inne i disse større vesiklene, og det er dette noen forfattere kaller "det akrosomale systemet i dannelse", hvorfra sædhodehetten og akrosomet blir dannet.
Samtidig med "lasting" -prosessen for granulat, får disse vesiklene også flere glykoproteiner som blir syntetisert og transportert aktivt inn i dem.
Hos gnagere skjer prosessen med dannelse og utvikling av det akrosomale sædsystemet i fire faser under spermiogenese. Den første er kjent som Golgi-fasen, og er når "pro-acrosomal" granuler dannes fra saccules på transoverflaten til Golgi-komplekset.
Deretter smelter disse granulatene sammen for å danne et enkelt akrosomalt granulat, som er langstrakt takket være translokasjon av nye proteiner fra Golgi-komplekset (andre fase). Den tredje fasen er kjent som den akrosomiske fasen og består av den halvkuleformede strukturkonformasjonen til akrosomet.
Den fjerde fasen, også kjent som modningsfasen, har å gjøre med forskjellige forandringer som skjer i kjernefysisk morfologi (akrosomet i formasjonen er i umiddelbar nærhet til kjernen) og med migrasjonen av akrosomet og dets distribusjon gjennom cellen. .
Reaksjon
Som nevnt er akrosomet en vesikkel som skiller seg fra sædets Golgi-kompleks. Prosessen som luminalt innhold av denne vesikelen frigjøres før fusjon mellom egget og sædcellene under seksuell reproduksjon, er kjent som den akrosome reaksjonen.
Denne reaksjonen, så vel som akrosomers morfologi, varierer mye fra en art til en annen, spesielt mellom virveldyr og virvelløse dyr; I begge tilfeller er det imidlertid en meget regulert hendelse.
Akrosom reaksjon (Kilde: Cremaster via Wikimedia Commons)
Bakgrunn
Den akrosomale reaksjonen finner sted bare når sæd frigjøres av en hann i kjønnsorganene til en hunn og reiser til eggstokkene, der eggene befinner seg, noe som innebærer at disse cellene tidligere har gjennomgått to modningsprosesser:
- Overgangen gjennom epididymis (hos mannlige gonader)
- Trening (under transport gjennom kvinnens kjønnsorgan)
Bare trent sæd er i stand molekylært sett til å "gjenkjenne" zona pellucida og gå sammen med det, siden det er en prosess formidlet av karbohydrater som blir gjenkjent av spesifikke reseptorer på sædmembranen.
Når en sæd forenes med zona pellucida av et egg, aktiveres kalsiumavhengige signalveier som utløser akrosomeksocytose, som begynner med fusjon av den ytre akrosomale membranen med sædens plasmamembran.
Befruktning, det vil si fusjon av kvinnelige og hannkjerner i cytosol i eggløsningen er bare mulig gjennom den akrosomiske reaksjonen, siden sædcellene bruker enzymene som er inneholdt i denne vesikelen for å krysse zona pellucida og nå membranen plasma av egget.
enzymer
Det er flere enzymer i det akrosomale lumen; I likhet med de i lysosomer er noen sure glykohydrolaser, proteaser, esteraser, sure fosfataser og arylsulfataser.
Blant de akrosomale proteinaser og peptidaser er akrosin, det mest studerte enzymet i akrosomet, og som er en endoproteinase med egenskaper som ligner de for trypsin i bukspyttkjertelen. Tilstedeværelsen er bekreftet i det minste hos alle pattedyr. Det er til stede i sin inaktive form, proakrosin.
Noe av litteraturen antyder at dette enzymet også kan bli funnet på overflaten av sædceller, der proakrosin / acrosin-komplekset ser ut til å være en av reseptorene som er nødvendige for gjenkjennelse av zona pellucida.
Akrosomer er også rike på glykosidaseenzymer, og det mest kjente er hyaluronidase, som er assosiert med den ytre akrosomale membranen og sædens plasmamembran.
Blant lipaseenzymer som er tilstede i akrosomer, skiller fosfolipase A2 og fosfolipase C. De har også fosfataser som alkalisk fosfatase og noen ATPaser.
referanser
- Abou-Haila, A., & Tulsiani, DR (2000). Pattedyrspermakrosom: dannelse, innhold og funksjon. Arkiv for biokjemi og biofysikk, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G., & Paiardi, C. (2011). Akrosom biogenese: Revisjon av gamle spørsmål for å gi ny innsikt. Spermatogenese, 1 (2), 95-98.
- Dan, JC (1956). Den akrosome reaksjonen. I International review of cytology (Vol. 5, s. 365-393). Academic Press.
- Dan, JC (1967). Akrosomreaksjon og lysiner. I befruktning (s. 237-293). Academic Press.
- Khawar, MB, Gao, H., & Li, W. (2019). Mechanism of Acrosome Biogenesis in Pattals. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (9. utg.). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
- Zaneveld, LJD, & De Jonge, CJ (1991). Pattedyrs spermakrosomale enzymer og den akrosome reaksjonen. I En sammenlignende oversikt over befruktning hos pattedyr (s. 63-79). Springer, Boston, MA.