Акросома - это термин, используемый для описания везикулярной органеллы, которая предшествует ядру сперматозоидов (сперматозоидов) позвоночных и беспозвоночных животных и состоит из специально сконфигурированных белков и ферментов.
Сперма - это гаметы или мужские половые клетки. Они несут половину генетической нагрузки организма, который их порождает, то есть они являются гаплоидными клетками, и их основная функция - оплодотворение яйцеклетки, произведенной самкой, с целью образования нового генетически отличного человека.
У большинства животных сперматозоиды представляют собой подвижные клетки, тело которых разделено на две четко выраженные области: голову и хвост, покрытые одной и той же плазматической мембраной. Голова - это часть, которая содержит ядро и большую часть цитозоля, а хвост - это жгутиковая структура, которая служит для подвижности.
Акросома расположена в головке сперматозоидов, в частности, на дистальном конце, покрывая практически всю поверхность клетки, и белки, содержащиеся в этом пузырьке, выполняют особые функции во время процесса оплодотворения.
Функции акросомы
Схема структуры сперматозоида и расположения акросомы (Источник: Gevictor через Wikimedia Commons)
Акросомы выполняют основную функцию в процессе оплодотворения в месте прикрепления сперматозоидов к блестящей оболочке яйцеклетки (которая является внешним покрытием этой женской гаметической клетки), что было показано в некоторых связанных исследованиях бесплодия. с дефектами везикулярной структуры.
В некоторых научных статьях можно найти описания этих органелл, где они упоминаются как «похожие на клеточные лизосомы», поскольку они представляют собой мешкообразные структуры, которые служат различным целям внутриклеточного пищеварения и защиты.
Таким образом, функция этих сперматозоидов заключается в разложении компонентов блестящей оболочки, в то время как сперма продвигается к яйцеклетке, чтобы слиться с ее мембраной и оплодотворить ее.
Повышение квалификации
Морфология акросом сильно различается у разных видов, но почти всегда это везикулярная структура, происходящая из комплекса Гольджи, который синтезируется и собирается на ранних стадиях спермиогенеза (дифференциации сперматид в сперматозоиды).
Акросомный пузырек ограничен двумя мембранами, известными как акросомные мембраны, которые являются внутренней и внешней. Эти мембраны содержат различные структурные и неструктурные компоненты, белки и ферменты разных типов, которые важны для создания внутреннего матрикса.
Эти внутренние компоненты участвуют в диспергировании акросомного матрикса, в проникновении сперматозоидов через блестящую оболочку яйцеклетки (внеклеточное покрытие) и во взаимодействии между плазматическими мембранами обеих гаметических клеток.
Как образуется акросома?
В начале спермиогенеза, когда мейоз завершен, округлые гаплоидные клетки меняют свою форму на ту, которая характерна для сперматозоидов.
Во время этого процесса комплекс Гольджи представляет собой выдающуюся систему плотно упакованных канальцев и пузырьков, которые распределены в областях около полюсов ядра. Некоторые везикулы, происходящие из комплекса Гольджи, увеличиваются в размере и увеличивают концентрацию мелких гранулированных компонентов.
Каждая мелкая гранула высвобождает богатое содержание гликопротеина внутри этих более крупных пузырьков, и это то, что некоторые авторы называют «формирующейся акросомной системой», из которой впоследствии образуются головной капюшон сперматозоида и акросома.
Одновременно с процессом «загрузки» гранул эти везикулы также получают несколько гликопротеинов, которые синтезируются и активно транспортируются в них.
У грызунов процесс формирования и эволюции акросомальной системы сперматозоидов происходит в четыре фазы во время спермиогенеза. Первая известна как фаза Гольджи, когда «проакросомальные» гранулы образуются из мешочков трансфокации комплекса Гольджи.
Впоследствии эти гранулы сливаются, образуя единую акросомальную гранулу, которая удлиняется благодаря транслокации новых белков из комплекса Гольджи (вторая фаза). Третья фаза известна как акросомная фаза и состоит из полусферической структурной конформации акросомы.
Четвертая фаза, также известная как фаза созревания, связана с различными изменениями, которые происходят в морфологии ядра (формирующаяся акросома находится в непосредственной близости от ядра) и с миграцией акросомы и ее распределением по клетке. ,
реакция
Как уже упоминалось, акросома - это везикула, которая отличается от комплекса Гольджи сперматозоидов. Процесс, посредством которого содержимое просвета этого пузырька высвобождается до слияния яйцеклетки и сперматозоидов во время полового размножения, известен как акросомная реакция.
Эта реакция, а также морфология акросом широко варьируются от одного вида к другому, особенно между позвоночными и беспозвоночными; однако в обоих случаях это строго регулируемое мероприятие.
Акросомная реакция (Источник: Cremaster через Wikimedia Commons)
Задний план
Акросомальная реакция имеет место только тогда, когда сперматозоид выпускается самцом в половые пути самки и попадает в яичники, где находятся яйца, что означает, что эти клетки ранее прошли два процесса созревания:
- прохождение через придатки яичка (в мужских гонадах)
- Тренировка (при прохождении через половые пути женщины)
С молекулярной точки зрения только обученные сперматозоиды способны «распознавать» пеллюцидную зону и присоединяться к ней, поскольку это процесс, опосредованный углеводами, которые распознаются специфическими рецепторами на мембране сперматозоидов.
Когда сперматозоид соединяется с прозрачной оболочкой яйцеклетки, активируются кальций-зависимые сигнальные пути, которые запускают экзоцитоз акросомы, который начинается со слияния внешней акросомной мембраны с плазматической мембраной сперматозоида.
Оплодотворение, то есть слияние женского и мужского ядер в цитозоле семяпочки, возможно только посредством акросомной реакции, поскольку сперматозоид использует ферменты, содержащиеся в этом пузырьке, чтобы пересечь блестящую оболочку и достичь мембраны. плазма плодного яйца.
Ферменты
В просвете акросомы содержится несколько ферментов; Сходными с лизосомами являются некоторые кислые гликогидролазы, протеазы, эстеразы, кислые фосфатазы и арилсульфатазы.
Среди акросомных протеиназ и пептидаз есть акрозин, наиболее изученный фермент в акросоме, который представляет собой эндопротеиназу со свойствами, аналогичными свойствам трипсина поджелудочной железы. Его присутствие подтверждено, по крайней мере, у всех млекопитающих. Он присутствует в неактивной форме проакрозин.
В некоторых литературных источниках предполагается, что этот фермент также можно найти на поверхности сперматозоидов, где комплекс проакрозин / акрозин, по-видимому, является одним из рецепторов, необходимых для распознавания блестящей оболочки.
Акросомы также богаты ферментами гликозидазы, и самой известной из них является гиалуронидаза, которая связана с внешней акросомной мембраной и плазматической мембраной сперматозоидов.
Среди липазных ферментов, присутствующих в акросомах, выделяются фосфолипаза А2 и фосфолипаза С. Они также содержат фосфатазы, такие как щелочная фосфатаза, и некоторые АТФазы.
Ссылки
- Абу-Хайла, А., Тулсиани, Д.Р. (2000). Акросома сперматозоидов млекопитающих: образование, состав и функции. Архивы биохимии и биофизики, 379 (2), 173-182.
- Беррути, Г., и Пайарди, К. (2011). Биогенез акросом: пересмотр старых вопросов для получения новых идей. Сперматогенез, 1 (2), 95-98.
- Дэн, JC (1956). Акросомная реакция. В Международном обзоре цитологии (Том 5, стр. 365-393). Академическая пресса.
- Дэн, JC (1967). Акросомная реакция и лизины. В оплодотворении (стр. 237-293). Академическая пресса.
- Хавар, МБ, Гао, Х., и Ли, В. (2019). Механизм биогенеза акросом у млекопитающих. Границы клеточной биологии и биологии развития, 7, 195.
- Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
- Заневельд, LJD, и Де Йонге, CJ (1991). Акросомные ферменты сперматозоидов млекопитающих и акросомная реакция. В сравнительном обзоре оплодотворения млекопитающих (стр. 63-79). Спрингер, Бостон, Массачусетс.