Acrosome adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan organel vesikular yang mendahului inti sel sperma (spermatozoa) haiwan vertebrata dan invertebrata dan terdiri daripada protein dan enzim yang dikonfigurasi khas.
Sperma adalah gamet atau sel seks lelaki. Mereka mempunyai separuh dari genetik organisme yang menimbulkannya, yaitu, mereka adalah sel haploid, dan fungsi utamanya adalah untuk menyuburkan ovum yang dihasilkan oleh seorang wanita, untuk membentuk individu yang berbeda secara genetik.
Di kebanyakan haiwan, sperma adalah sel bergerak yang tubuhnya terbahagi kepada dua kawasan yang ditentukan dengan baik: kepala dan ekor, keduanya ditutupi oleh membran plasma yang sama. Kepala adalah bahagian yang mengandungi inti dan sebahagian besar sitosol, sedangkan ekor adalah struktur flagel yang berfungsi untuk pergerakan.
Akrosom terletak di kepala sel sperma, khususnya di hujung distal, meliputi hampir seluruh permukaan sel, dan protein yang terdapat dalam vesikel ini mempunyai fungsi khas semasa proses persenyawaan.
Fungsi akrosom
Skematik struktur sperma dan lokasi akrosom (Sumber: Gevictor melalui Wikimedia Commons)
Akrosom mempunyai fungsi utama semasa proses persenyawaan di lokasi pemasangan sperma dengan zona pelucida ovum (yang merupakan penutup luar sel gametik wanita ini), yang telah ditunjukkan oleh beberapa kajian kemandulan yang berkaitan dengan kecacatan pada struktur vesikular ini.
Dalam beberapa artikel ilmiah adalah mungkin untuk menemukan deskripsi organel ini di mana mereka disebut sebagai "mirip dengan lisosom selular", kerana mereka adalah struktur berbentuk sakula yang melayani tujuan pencernaan dan pertahanan intraselular yang berbeza.
Oleh itu, fungsi vesikel sperma ini adalah untuk menurunkan komponen zona pelucida sementara sperma menuju ke ovum untuk menyatu dengan membrannya dan menyuburkannya.
Latihan
Morfologi akrosom sangat berbeza antara spesies, tetapi hampir selalu struktur vesikular berasal dari kompleks Golgi, yang disintesis dan dipasang pada tahap awal spermiogenesis (pembezaan spermatid menjadi sperma).
Vesikel akrosomal dibatasi oleh dua membran yang dikenali sebagai membran akrosom, yang satu dalaman dan satu luaran. Membran ini mengandungi komponen struktur dan bukan struktur, protein dan enzim yang berlainan jenis, yang penting untuk pembentukan matriks dalaman.
Komponen dalaman ini mengambil bahagian dalam penyebaran matriks akrosom, dalam penembusan sperma melalui zona pelucida ovum (penutup ekstraselular) dan dalam interaksi antara membran plasma kedua sel gametik.
Bagaimana akrosom terbentuk?
Pada awal spermiogenesis, ketika meiosis selesai, sel-sel haploid yang bulat mengubah bentuknya menjadi yang menjadi ciri sperma.
Semasa proses ini, kompleks Golgi adalah sistem tubulus dan vesikel yang padat yang tersebar di kawasan berhampiran kutub nukleus. Beberapa vesikel yang berasal dari kompleks Golgi meningkat dalam ukuran dan meningkatkan kepekatan komponen butiran halus.
Setiap butiran halus melepaskan kandungan glikoproteinnya yang kaya di dalam vesikel yang lebih besar ini, dan inilah yang disebut oleh beberapa penulis sebagai "sistem akrosomal dalam pembentukan", dari mana tudung kepala sperma dan akrosom kemudian terbentuk.
Bersamaan dengan proses "pemuatan" butiran, vesikel ini juga menerima banyak glikoprotein yang disintesis dan diangkut secara aktif ke dalamnya.
Pada tikus, proses pembentukan dan evolusi sistem sperma akrosomal berlaku dalam empat fasa semasa spermiogenesis. Yang pertama dikenal sebagai fasa Golgi dan ketika butiran "pro-acrosomal" terbentuk dari sakula wajah trans kompleks Golgi.
Selepas itu, butiran ini menyatu untuk membentuk satu butiran akrosom, yang memanjang berkat translokasi protein baru dari kompleks Golgi (fasa kedua). Fasa ketiga dikenali sebagai fasa akrosomik dan terdiri daripada konformasi struktur hemisfera akrosom.
Fasa keempat, juga dikenal sebagai fasa pematangan, berkaitan dengan perubahan yang berlainan yang berlaku dalam morfologi nuklear (pembentukan akrosom berada dekat dengan nukleus) dan dengan migrasi akrosom dan penyebarannya ke seluruh sel. .
Tindak balas
Seperti disebutkan, akrosom adalah vesikel yang berbeza dari kompleks Golgi sperma. Proses di mana kandungan luminal vesikel ini dilepaskan sebelum penyatuan antara ovum dan sperma semasa pembiakan seksual dikenali sebagai reaksi akrosom.
Tindak balas ini, serta morfologi akrosom, sangat berbeza dari satu spesies ke spesies yang lain, terutama antara vertebrata dan invertebrata; namun, dalam kedua kes ini adalah peristiwa yang sangat diatur.
Reaksi akrosomik (Sumber: Cremaster melalui Wikimedia Commons)
Latar belakang
Reaksi akrosom hanya berlaku apabila sperma dilepaskan oleh lelaki ke saluran kemaluan wanita dan bergerak ke ovari, di mana telur berada, yang menunjukkan bahawa sel-sel ini sebelumnya telah menjalani dua proses pematangan:
- Peralihan melalui epididimis (dalam gonad lelaki)
- Latihan (semasa transit melalui saluran kemaluan wanita)
Hanya sperma terlatih yang mampu, secara molekul, "mengenali" zona pelucida dan bergabung dengannya, kerana ia adalah proses yang dimediasi oleh karbohidrat yang dikenali oleh reseptor tertentu pada membran sperma.
Apabila sperma bersatu dengan zona pelucida telur, jalur isyarat yang bergantung pada kalsium diaktifkan yang mencetuskan eksositosis akrosom, yang bermula dengan peleburan membran akrosom luar dengan selaput plasma sperma.
Pemupukan, iaitu, peleburan inti betina dan lelaki di sitosol ovul hanya mungkin dilakukan melalui reaksi akrosomik, kerana sperma menggunakan enzim yang terkandung dalam vesikel ini untuk menyeberangi zona pelucida dan mencapai membran plasma ovum.
Enzim
Terdapat beberapa enzim yang terdapat di dalam lumen akrosomal; Sama seperti yang terdapat di lisosom adalah beberapa glikohidrolase asid, protease, esterase, asid fosfatase, dan arilsulfatase.
Antara proteinase akrosa dan peptidase adalah akrosin, enzim yang paling banyak dikaji dalam akrosom dan yang merupakan endoproteinase dengan sifat yang serupa dengan trypsin pankreas. Kehadirannya telah disahkan sekurang-kurangnya pada semua mamalia. Ia terdapat dalam bentuknya yang tidak aktif, proacrosin.
Sebilangan literatur menunjukkan bahawa enzim ini juga dapat dijumpai di permukaan sperma, di mana kompleks proacrosin / acrosin sepertinya merupakan salah satu reseptor yang diperlukan untuk pengecaman zona pelucida.
Akrosom juga kaya dengan enzim glikosidase dan yang paling terkenal adalah hyaluronidase, yang dikaitkan dengan membran akrosomal luar dan membran plasma sperma.
Di antara enzim lipase yang terdapat dalam akrosom, fosfolipase A2 dan fosfolipase C. menonjol. Mereka juga mempunyai fosfatase seperti fosfatase alkali dan beberapa ATPase.
Rujukan
- Abou-Haila, A., & Tulsiani, DR (2000). Akrosom sperma mamalia: pembentukan, kandungan, dan fungsi. Arkib biokimia dan biofizik, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G., & Paiardi, C. (2011). Biogenesis akrosom: Mengkaji semula soalan lama untuk menghasilkan pandangan baru. Spermatogenesis, 1 (2), 95-98.
- Dan, JC (1956). Tindak balas akrosom. Dalam tinjauan antarabangsa mengenai sitologi (Jilid 5, hlm. 365-393). Akhbar Akademik.
- Dan, JC (1967). Tindak balas akrosom dan lisin. Dalam Persenyawaan (hlm. 237-293). Akhbar Akademik.
- Khawar, MB, Gao, H., & Li, W. (2019). Mekanisme Biogenesis Acrosome pada Mamalia. Sempadan dalam Biologi Sel dan Perkembangan, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Pembelajaran: Amerika Syarikat.
- Zaneveld, LJD, & De Jonge, CJ (1991). Enzim akrosomal sperma mamalia dan tindak balas akrosom. Dalam gambaran keseluruhan perbandingan persenyawaan mamalia (hlm. 63-79). Springer, Boston, MA.