Akrosom är termen som används för att beskriva en vesikulär organell som föregår kärnan i spermierna (spermatozoa) hos ryggradsdjur och ryggradsdjur och består av speciellt konfigurerade proteiner och enzymer.
Sperm är gamet eller manliga könsceller. De har hälften av den genetiska belastningen på organismen som ger upphov till dem, det vill säga de är haploida celler, och deras huvudfunktion är att befrukta ägget som produceras av en kvinna för att bilda en ny genetiskt annorlunda individ.
I de flesta djur är spermier rörliga celler vars kropp är uppdelad i två väldefinierade regioner: ett huvud och en svans, båda täckta av samma plasmamembran. Huvudet är den del som innehåller kärnan och en stor del av cytosolen, medan svansen är en flagellstruktur som tjänar till rörlighet.
Akrosomen är belägen i spermacellens huvud, speciellt i den distala änden, och täcker praktiskt taget hela cellytan, och proteinerna i denna vesikel har speciella funktioner under befruktningsprocessen.
Akrosomfunktioner
Schematisk struktur av en spermier och platsen för akrosomet (Källa: Gevictor via Wikimedia Commons)
Akrosomerna har en primär funktion under befruktningsprocessen på platsen för att spermierna fästs med äggets zona pellucida (som är den yttre täckningen av denna kvinnliga gameticell), vilket har visats av några relaterade infertilitetsstudier med defekter i denna vesikulära struktur.
I vissa vetenskapliga artiklar är det möjligt att hitta beskrivningar av dessa organeller där de kallas "liknar cellulära lysosomer", eftersom det är sacculformade strukturer som tjänar olika intracellulära matsmältnings- och försvarsändamål.
Således är funktionen hos dessa spermierblåsor att förstöra komponenterna i zona pellucida medan spermierna gör sin väg mot ägget för att smälta samman med sitt membran och befrukta den.
Träning
Akrosommorfologin varierar kraftigt mellan arter, men det är nästan alltid en vesikulär struktur härrörande från Golgi-komplexet, som syntetiseras och monteras under de tidiga stadierna av spermiogenes (differentiering av spermatider till spermier).
Den akrosomala vesikeln avgränsas av två membran kända som de akrosomala membranen, som är en inre och en yttre. Dessa membran innehåller olika strukturella och icke-strukturella komponenter, proteiner och enzymer av olika typer, som är viktiga för upprättandet av en intern matris.
Dessa inre komponenter deltar i spridningen av den akrosomala matrisen, i penetrationen av spermierna genom zona pellucida i ägget (extracellulär täckning) och i interaktionen mellan plasmamembranen i båda gametiska cellerna.
Hur bildas akrosomen?
I början av spermiogenes, när meiosen är klar, ändrar de rundade haploida cellerna sin form till den som är karakteristisk för spermierna.
Under denna process är Golgi-komplexet ett framträdande system med täta packade rör och vesiklar som är fördelade i regionerna nära kärnans poler. Vissa vesiklar härrörande från Golgi-komplexet ökar i storlek och ökar deras koncentration av fina granulära komponenter.
Varje fina granulat släpper sitt rika glykoproteininnehåll inuti dessa större vesiklar, och det är vad vissa författare kallar ”det akrosomala systemet i bildning”, från vilket spermhuvudet och akrosomen bildas.
Samtidigt med "laddnings" -processen för granulat får dessa vesiklar också flera glykoproteiner som syntetiseras och transporteras aktivt in i dem.
I gnagare förekommer processen för bildning och utveckling av det akrosomala spermisystemet i fyra faser under spermiogenes. Den första är känd som Golgi-fasen och är när "pro-acrosomal" granulat bildas från sacculerna på transytan på Golgi-komplexet.
Därefter smälter dessa granuler till bildning av en enda akrosomal granul, som förlängs tack vare omlokalisering av nya proteiner från Golgi-komplexet (andra fasen). Den tredje fasen är känd som den akrosomiska fasen och består av den halvsfäriska strukturella konformationen av akrosomen.
Den fjärde fasen, även känd som mognadsfasen, har att göra med olika förändringar som inträffar i kärnmorfologin (akrosomen i bildningen ligger i nära närhet till kärnan) och med migrationen av akrosomen och dess fördelning genom cellen. .
Reaktion
Som nämnts är akrosomet en vesikel som skiljer sig från sperma Golgi-komplexet. Processen genom vilken luminalinnehållet i denna vesikel frigörs före fusion mellan ägget och spermierna under sexuell reproduktion kallas akrosomreaktionen.
Denna reaktion, liksom morfologin hos akrosomer, varierar mycket från en art till en annan, särskilt mellan ryggradsdjur och ryggradslösa djur; emellertid är det i båda fallen en mycket reglerad händelse.
Akrosomisk reaktion (Källa: Cremaster via Wikimedia Commons)
Bakgrund
Den akrosomala reaktionen äger rum endast när spermier frigörs av en hane i könsorganens könsorgan och reser till äggstockarna, där äggen finns, vilket innebär att dessa celler tidigare har genomgått två mognadsprocesser:
- Övergången genom epididymis (hos manliga gonader)
- Träning (under transitering genom kvinnans könsorgan)
Endast tränad spermier kan, molekylärt sett, "erkänna" zona pellucida och sammanfoga den, eftersom det är en process förmedlad av kolhydrater som känns igen av specifika receptorer på spermamembranet.
När ett spermier förenas med zona pellucida i ett ägg aktiveras kalciumberoende signalvägar som utlöser akrosom exocytos, vilket börjar med fusionen av det yttre akrosomala membranet med spermas plasmamembran.
Befruktning, det vill säga fusionen av kvinnliga och manliga kärnor i cytosolen i ägglossningen är endast möjlig genom den akrosomiska reaktionen, eftersom spermierna använder enzymerna i denna vesikel för att korsa zona pellucida och nå membranet plasma av ägg.
enzymer
Det finns flera enzymer i det akrosomala lumen; Liknar de i lysosomer är några sura glykohydrolaser, proteaser, estaser, sura fosfataser och arylsulfataser.
Bland de akrosomala proteinaserna och peptidaserna är akrosin, det mest studerade enzymet i akrosomet och som är ett endoproteinas med egenskaper liknande de för trypsin i bukspottkörteln. Dess närvaro har bekräftats åtminstone hos alla däggdjur. Det finns i sin inaktiva form, proakrosin.
En del av litteraturen antyder att detta enzym också kan hittas på ytan av spermier, där proakrosin / acrosin-komplexet verkar vara en av de receptorer som är nödvändiga för att erkänna zona pellucida.
Akrosomer är också rika på glykosidasenzymer och det mest kända är hyaluronidas, som är förknippat med det yttre akrosomala membranet och spermas plasmamembran.
Bland de lipasenzymer som finns i akrosomer skiljer sig fosfolipas A2 och fosfolipas C. De har också fosfataser såsom alkaliskt fosfatas och vissa ATPaser.
referenser
- Abou-Haila, A., & Tulsiani, DR (2000). Däggdjurens spermakrosom: bildning, innehåll och funktion. Arkiv för biokemi och biofysik, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G., & Paiardi, C. (2011). Akrosom biogenes: Översyn av gamla frågor för att ge ny insikt. Spermatogenesis, 1 (2), 95-98.
- Dan, JC (1956). Akrosomreaktionen. I International review of cytology (Vol. 5, sid. 365-393). Academic Press.
- Dan, JC (1967). Akrosomreaktion och lysiner. I befruktning (s. 237-293). Academic Press.
- Khawar, MB, Gao, H., & Li, W. (2019). Mechanism of Acrosome Biogenesis in däggdjur. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (9: e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
- Zaneveld, LJD, & De Jonge, CJ (1991). Däggdjurs spermakrosomala enzymer och akrosomreaktionen. I En jämförande översikt över befruktning från däggdjur (s. 63-79). Springer, Boston, MA.