Akrosomi on termi, jota käytetään kuvaamaan vesikulaarista organelliä, joka edeltää selkärankaisten ja selkärangattomien eläinten spermasoluja (siittiöitä) ja joka koostuu erityisesti konfiguroiduista proteiineista ja entsyymeistä.
Siittiöt ovat sukusolut tai miespuoliset sukupuolet. Heillä on puolet niitä synnyttävän organismin geneettisestä kuormituksesta, ts. Ne ovat haploidisia soluja, ja niiden päätehtävä on naisen tuottaman munasolun hedelmöittäminen uuden geneettisesti erilaisen yksilön muodostamiseksi.
Useimmissa eläimissä sperma on liikkuvia soluja, joiden ruumis on jaettu kahteen hyvin määriteltyyn alueeseen: pää ja häntä, jotka molemmat peitetään samalla plasmamembraanilla. Pää on osa, joka sisältää ytimen ja suuren osan sytosolista, kun taas häntä on siipirakenne, joka palvelee liikkuvuutta.
Akrosomi sijaitsee siittiösolujen päässä, erityisesti distaalisessa päässä, peittäen käytännössä koko solun pinnan, ja tämän vesikkelin sisältämillä proteiineilla on erityiset toiminnot hedelmöitysprosessin aikana.
Acrosome-toiminnot
Kaavio siittiön rakenteesta ja akrosomin sijainnista (Lähde: Gevictor Wikimedia Commonsin kautta)
Akrosomeilla on ensisijainen tehtävä hedelmöitysprosessin aikana siemennesteen kiinnittymispaikassa munasolun zona pellucidassa (joka on tämän naispuolisen gameettisen solun ulkopinta), mikä on osoitettu joissain asiaan liittyvissä hedelmättömyystutkimuksissa joilla on puutteita tässä vesikulaarisessa rakenteessa.
Joistakin tieteellisistä artikkeleista on mahdollista löytää kuvauksia näistä organelleista, joissa niihin viitataan "samanlaisina kuin solun lysosomit", koska ne ovat sakkulin muotoisia rakenteita, jotka palvelevat erilaisia solunsisäisiä ruuansulatus- ja puolustustarkoituksia.
Siten näiden siittiöiden vesikkeleiden tehtävänä on hajottaa zona pellucida -komponentteja samalla kun siittiöt kulkevat munasolua kohti sulautuakseen membraaniinsa ja hedelmöittää sitä.
koulutus
Akrosomin morfologia vaihtelee suuresti lajeittain, mutta se on melkein aina vesikulaarinen rakenne, joka on johdettu Golgi-kompleksista, joka syntetisoidaan ja kootaan spermiogeneesin varhaisvaiheissa (siittiöiden eriyttäminen siittiöiksi).
Akrosomaalinen vesikkeli on rajoitettu kahdella membraanilla, joita kutsutaan akrosomaalisiksi membraaneiksi, jotka ovat yksi sisäinen ja toinen ulkoinen. Nämä kalvot sisältävät erilaisia rakenteellisia ja ei-rakenteellisia komponentteja, erityyppisiä proteiineja ja entsyymejä, jotka ovat tärkeitä sisäisen matriisin muodostamiselle.
Nämä sisäiset komponentit osallistuvat akrosomaalisen matriisin hajoamiseen, sperman tunkeutumiseen munasolun zona pellucidan läpi (solunulkoinen peite) ja molempien gamettisolujen plasmamembraanien vuorovaikutukseen.
Kuinka akrosomi muodostuu?
Kun spermageneesi alkaa, kun meioosi on valmis, pyöristetyt haploidit solut muuttavat muotoaan siihen, mikä on spermalle ominaista.
Tämän prosessin aikana Golgi-kompleksi on näkyvä järjestelmä tiheästi pakattuista putkista ja vesikkeleistä, jotka jakautuvat alueille lähellä ytimen napoja. Jotkut Golgi-kompleksista johdetut vesikkelit kasvavat kooltaan ja lisäävät hienorakeisten komponenttien pitoisuutta.
Jokainen hieno rae vapauttaa rikkaiden glykoproteiinipitoisuuksiensa näiden suurempien rakkuloiden sisällä, ja tämä on se, mitä jotkut kirjoittajat kutsuvat ”muodostuneeksi akrosomaaliseksi järjestelmäksi”, josta sperman päänpeite ja akrosomi muodostuvat myöhemmin.
Rae "lataus" -prosessin kanssa nämä vesikkelit vastaanottavat myös useita glykoproteiineja, jotka syntetisoidaan ja kuljetetaan aktiivisesti niihin.
Jyrsijöillä akrosomaalisen siittiösysteemin muodostumis- ja evoluutioprosessi tapahtuu neljässä vaiheessa spermiogeneesin aikana. Ensimmäinen tunnetaan nimellä Golgi-faasi ja on silloin, kun ”pro-akrosomaaliset” rakeet muodostetaan Golgi-kompleksin transpinnan sakkuloista.
Myöhemmin nämä rakeet sulautuvat yhdeksi akrosomaaliseksi raeksi, jota pidennetään uusien proteiinien siirtämisen ansiosta Golgi-kompleksista (toinen vaihe). Kolmas vaihe tunnetaan akrosomisena faasina ja koostuu akrosomin puolipallomaisesta rakennemuodosta.
Neljäs vaihe, jota kutsutaan myös kypsymisvaiheeksi, liittyy erilaisiin muutoksiin, joita tapahtuu ydinmorfologiassa (muodostuva akrosomi on lähellä ydintä) ja akrosomin muuttoliikkeeseen ja sen jakautumiseen soluun..
reaktio
Kuten mainittiin, akrosomi on vesikkeli, joka eroaa siittiön Golgi-kompleksista. Prosessia, jolla tämän vesikkelin luminalus vapautetaan ennen fuusioitumista munasolun ja sperman välillä seksuaalisen lisääntymisen aikana, kutsutaan akrosomireaktioksi.
Tämä reaktio, samoin kuin akrosomien morfologia, vaihtelee suuresti lajeittain, erityisesti selkärankaisten ja selkärangattomien välillä; molemmissa tapauksissa se on kuitenkin hyvin säännelty tapahtuma.
Akrosominen reaktio (Lähde: Cremaster Wikimedia Commonsin kautta)
Tausta
Akrosomaalinen reaktio tapahtuu vasta, kun mies vapauttaa spermat naisen sukuelimiin ja kulkee munasarjoihin, joissa munat sijaitsevat, mikä tarkoittaa, että nämä solut ovat aiemmin käyneet läpi kaksi kypsytysprosessia:
- kulku olkaluun (miespuolisten sukurauhasten) kautta
- Harjoittelu (kuljetuksen aikana naisen sukupuolielinten kautta)
Vain koulutetut siittiöt kykenevät molekyylisesti ottaen "tunnistamaan" zona pellucidan ja liittymään siihen, koska se on prosessi, jota välittävät hiilihydraatit, jotka tunnistavat spesifiset reseptorit siittiöiden kalvolla.
Kun siittiö yhdistyy munan zona pellucidaan, aktivoituvat kalsiumista riippuvat signalointireitit, jotka laukaisevat akrosomien eksosytoosin, joka alkaa ulkoisen akrosomaalisen kalvon fuusioitumisesta siittiön plasmamembraaniin.
Hedelmöitys, ts. Naaras- ja miespuolisten ytimien fuusio munasolun sytosoliin, on mahdollista vain akrosomisen reaktion kautta, koska siittiö käyttää tämän vesikkelin sisältämiä entsyymejä ylittääksesi zona pellucidan ja saavuttaakseen kalvon munasolun plasma.
entsyymit
Akrosomaalisessa ontelossa on useita entsyymejä; Samanlaisia kuin lysosomeissa, ovat joitakin happamia glykohydrolaaseja, proteaaseja, esteraaseja, happamia fosfataaseja ja aryylisulfataaseja.
Akrosomaalisten proteinaasien ja peptidaasien joukossa on akrosiini, akrosomin tutkituin entsyymi ja joka on endoproteinaasi, jolla on samanlaiset ominaisuudet kuin haiman trypsiinillä. Sen esiintyminen on varmistettu ainakin kaikilla nisäkkäillä. Se on läsnä inaktiivisessa muodossaan proakrosiinina.
Jotkut kirjallisuudesta viittaavat siihen, että tämä entsyymi löytyy myös siittiöiden pinnalta, missä proakrosiini / akrosiinikompleksi näyttää olevan yksi reseptoreista, joita tarvitaan zona pellucidan tunnistamiseen.
Akrosomit ovat myös runsaasti glykosidaasientsyymeistä ja tunnetuin on hyaluronidaasi, joka liittyy sperman ulkoiseen akrosomaaliseen kalvoon ja plasmamembraaniin.
Akrosomeissa läsnä olevien lipaasientsyymien joukosta erottuvat fosfolipaasi A2 ja fosfolipaasi C. Niillä on myös fosfataaseja, kuten alkalinen fosfataasi ja jotkut ATPaasit.
Viitteet
- Abou-Haila, A., ja Tulsiani, DR (2000). Nisäkkäiden siittiöiden akrosomi: muodostuminen, sisältö ja toiminta. Biokemian ja biofysiikan arkistot, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G., ja Paiardi, C. (2011). Akrosomien biogeneesi: Vanhojen kysymysten uudelleenarviointi uusien oivalluksien saamiseksi. Spermatogeneesi, 1 (2), 95 - 98.
- Dan, JC (1956). Akrosomireaktio. Kansainvälisessä sytologian katsauksessa (osa 5, sivut 365-393). Academic Press.
- Dan, JC (1967). Akrosomireaktio ja lysiinit. Lannoitteessa (s. 237 - 293). Academic Press.
- Khawar, MB, Gao, H., & Li, W. (2019). Akrosomien biogeneesin mekanismi nisäkkäillä. Piirit solu- ja kehitysbiologiassa, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR, ja Martin, DW (2011). Biologia (9. edn). Brooks / Cole, Cengage-oppiminen: Yhdysvallat.
- Zaneveld, LJD, ja De Jonge, CJ (1991). Nisäkkään sperman akrosomaaliset entsyymit ja akrosomireaktio. Vertailevassa katsauksessa nisäkkäiden hedelmöitykseen (s. 63-79). Springer, Boston, MA.