Akrozóm je termín používaný na opis vezikulárnej organely, ktorá predchádza jadru spermatických buniek (spermatozoa) stavovcov a bezstavovcov a je zložený zo špeciálne nakonfigurovaných proteínov a enzýmov.
Spermie sú gaméty alebo mužské pohlavné bunky. Majú polovicu genetického zaťaženia organizmu, ktorý ich vedie, to znamená, že sú haploidné bunky, a ich hlavnou funkciou je oplodniť vajíčko produkované samičkou, aby sa vytvoril nový geneticky odlišný jedinec.
U väčšiny zvierat sú spermie mobilné bunky, ktorých telo je rozdelené do dvoch presne definovaných oblastí: hlava a chvost, ktoré sú pokryté rovnakou plazmatickou membránou. Hlava je časť, ktorá obsahuje jadro a veľa cytosolu, zatiaľ čo chvost je bičíková štruktúra, ktorá slúži na pohyblivosť.
Akrozóm je umiestnený v hlave spermií, konkrétne na distálnom konci, pokrývajúci prakticky celý povrch bunky, a proteíny obsiahnuté v tomto vezikule majú počas procesu oplodnenia špeciálne funkcie.
Akrozómové funkcie
Schéma štruktúry spermií a polohy akrozómu (Zdroj: Gevictor via Wikimedia Commons)
Akrozómy majú primárnu funkciu počas procesu oplodnenia v mieste pripojenia spermií so zona pellucida vajíčka (čo je vonkajší obal tejto ženskej gametickej bunky), čo bolo preukázané niektorými súvisiacimi štúdiami neplodnosti. s poruchami tejto vezikulárnej štruktúry.
V niektorých vedeckých článkoch je možné nájsť opisy týchto organel, kde sa označujú ako „podobné bunkovým lyzozómom“, pretože ide o štruktúry sukrálneho tvaru, ktoré slúžia na rôzne intracelulárne účely trávenia a obrany.
Úlohou týchto vezikúl spermií je teda degradovať zložky zona pellucida, zatiaľ čo spermie sa dostanú do vajíčka, aby sa spojili s membránou a oplodnili ju.
výcvik
Morfológia akrozómu sa medzi jednotlivými druhmi veľmi líši, ale je to takmer vždy vezikulárna štruktúra odvodená od Golgiho komplexu, ktorý je syntetizovaný a zostavený počas počiatočných štádií spermiogenézy (diferenciácia spermatidov na spermie).
Akrozomálny vezikul je ohraničený dvoma membránami známymi ako acrozomálne membrány, ktoré sú jedna vnútorná a jedna vonkajšia. Tieto membrány obsahujú rôzne štrukturálne a neštrukturálne zložky, proteíny a enzýmy rôznych typov, ktoré sú dôležité pre vytvorenie vnútornej matrice.
Tieto vnútorné zložky sa podieľajú na disperzii akrozomálnej matrice, prenikaní spermií cez zona pellucida vajíčka (extracelulárny obal) a na interakcii medzi plazmovými membránami oboch gametických buniek.
Ako sa tvorí akrozóm?
Na začiatku spermiogenézy, keď je meióza úplná, zaoblené haploidné bunky zmenia svoj tvar na charakteristický pre spermie.
Počas tohto procesu je Golgiho komplex prominentným systémom husto zabalených tubulov a vezikúl, ktoré sú distribuované v oblastiach blízko pólov jadra. Niektoré vezikuly získané z Golgiho komplexu sa zväčšujú a zvyšujú svoju koncentráciu jemných granulovaných zložiek.
Každá jemná granula uvoľňuje svoj obsah bohatý na glykoproteíny vo vnútri týchto väčších vezikúl, a to je to, čo niektorí autori nazývajú „vznikom akrosomálneho systému“, z ktorého sa následne vytvára kapota hlavy spermií a akrozóm.
Súbežne s procesom „nanášania“ granúl tieto vezikuly tiež dostávajú mnohopočetné glykoproteíny, ktoré sa syntetizujú a do nich aktívne transportujú.
U hlodavcov sa proces tvorby a vývoja systému acrosomálnych spermií vyskytuje v štyroch fázach počas spermiogenézy. Prvá je známa ako Golgiho fáza a je, keď sa z pro-akrosomálnych granúl vytvárajú z vakov na transgéli Golgiho komplexu.
Následne sa tieto granuly fúzujú a vytvárajú jednu akrozomálnu granulu, ktorá sa predlžuje vďaka translokácii nových proteínov z Golgiho komplexu (druhá fáza). Tretia fáza je známa ako akrosomická fáza a pozostáva z hemisférickej štrukturálnej konformácie akrozómu.
Štvrtá fáza, známa tiež ako fáza dozrievania, má čo do činenia s rôznymi zmenami, ktoré sa vyskytujú v jadrovej morfológii (vznik akrozómu je v tesnej blízkosti jadra) a migráciou akrozómu a jeho distribúciou v bunke. ,
reakcie
Ako už bolo uvedené, akrozóm je vezikula, ktorá sa líši od Golgiho komplexu spermií. Proces, ktorým sa luminálny obsah tohto vezikula uvoľňuje pred fúziou medzi vajíčkom a spermiou počas sexuálnej reprodukcie, sa označuje ako akrozómová reakcia.
Táto reakcia, ako aj morfológia akrozómov, sa medzi jednotlivými druhmi veľmi líšia, najmä medzi stavovcami a bezstavovcami; v oboch prípadoch je to však vysoko regulovaná udalosť.
Akrozomálna reakcia (Zdroj: Cremaster prostredníctvom Wikimedia Commons)
Pozadie
Akrozomálna reakcia nastáva iba vtedy, keď samec uvoľňuje spermie do genitálneho traktu ženy a cestuje do vaječníkov, kde sa nachádzajú vajíčka, čo znamená, že tieto bunky predtým prešli dvoma procesmi dozrievania:
- Tranzit cez epididymis (u mužských pohlavných žliaz)
- odborná príprava (počas tranzitu cez ženské pohlavné ústrojenstvo)
Iba vyškolené spermie sú molekulárne vzaté schopné „rozoznať“ zónu pellucida a pripojiť sa k nemu, pretože je to proces sprostredkovaný sacharidmi, ktoré sú rozpoznávané špecifickými receptormi na spermatickej membráne.
Keď sa spermie spojí so zona pellucida vajíčka, aktivujú sa signálne dráhy závislé od vápnika, ktoré spúšťajú akrozómovú exocytózu, ktorá začína fúziou vonkajšej akrozomálnej membrány s plazmatickou membránou spermy.
Hnojenie, to znamená, že fúzia samičích a mužských jadier v cytosóle vajíčka je možná iba akrosomickou reakciou, pretože spermie používajú enzýmy obsiahnuté v tomto vezikule na prechod zona pellucida a dosiahnutie membrány. plazma vajíčka.
enzýmy
V akrozomálnom lúmene je obsiahnutých niekoľko enzýmov; Podobné ako v lyzozómoch sú niektoré kyslé glykohydrolasy, proteázy, esterázy, kyslé fosfatázy a arylsulfatázy.
Medzi akrozomálne proteinázy a peptidázy patrí akrozín, najštudovanejší enzým v akrozóme a ktorý je endoproteináza s vlastnosťami podobnými vlastnostiam pankreatického trypsínu. Jeho prítomnosť bola potvrdená aspoň u všetkých cicavcov. Je prítomná vo svojej neaktívnej forme, proakrosínu.
Niektoré z literatúry naznačujú, že tento enzým možno nájsť aj na povrchu spermií, kde sa proakrozín / acrozínový komplex javí ako jeden z receptorov potrebných na rozpoznanie zona pellucida.
Akrozómy sú tiež bohaté na glykozidázové enzýmy a najznámejšou je hyaluronidáza, ktorá je asociovaná s vonkajšou acrozomálnou membránou a plazmatickou membránou spermií.
Medzi lipázové enzýmy prítomné v akrozómoch vynikajú fosfolipáza A2 a fosfolipáza C. Fungujú tiež fosfatázy, ako je alkalická fosfatáza a niektoré ATPázy.
Referencie
- Abou-Haila, A., & Tulsiani, DR (2000). Akrozóm cicavcov: tvorba, obsah a funkcia. Archív biochémie a biofyziky, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G. a Paiardi, C. (2011). Akrozómová biogenéza: Opakovanie starých otázok s cieľom získať nové poznatky. Spermatogenéza, 1 (2), 95-98.
- Dan, JC (1956). Akrozómová reakcia. V International review of cytology (zv. 5, str. 365-393). Academic Press.
- Dan, JC (1967). Akrozómová reakcia a lyzíny. Pri hnojení (str. 237 až 293). Academic Press.
- Khawar, MB, Gao, H. & Li, W. (2019). Mechanizmus biosyntézy akrozómov u cicavcov. Hranice v bunkovej a vývojovej biológii, 7. 195.
- Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biológia (9. vydanie). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
- Zaneveld, LJD, a De Jonge, CJ (1991). Cicavčie enzýmy spermií spermií a akrozómová reakcia. V Porovnávacom prehľade oplodnenia cicavcov (s. 63 - 79). Springer, Boston, MA.