Akrozom , omurgalı ve omurgasız hayvanların sperm hücrelerinin (spermatozoa) çekirdeğinden önce gelen ve özel olarak yapılandırılmış protein ve enzimlerden oluşan veziküler bir organeli tanımlamak için kullanılan terimdir.
Sperm, gametler veya erkek cinsiyet hücreleridir. Organizmanın kendilerine yol açan genetik yükünün yarısına sahiptirler, yani haploid hücrelerdir ve temel işlevleri, genetik olarak farklı yeni bir birey oluşturmak için dişi tarafından üretilen yumurtayı döllemektir.
Çoğu hayvanda sperm, vücudu iki iyi tanımlanmış bölgeye bölünmüş hareketli hücrelerdir: her ikisi de aynı plazma zarı ile kaplanmış bir kafa ve bir kuyruk. Baş, çekirdeği ve sitozolün büyük bir bölümünü içeren kısımdır, kuyruk ise hareketliliğe hizmet eden flagellar bir yapıdır.
Akrozom, sperm hücrelerinin başında, özellikle de distal uçta bulunur ve pratik olarak tüm hücre yüzeyini kaplar ve bu vezikülün içerdiği proteinlerin döllenme sürecinde özel fonksiyonları vardır.
Akrozom fonksiyonları
Bir spermin yapısının ve akrozomun yerinin şematik (Kaynak: Gevictor, Wikimedia Commons aracılığıyla)
Akrozomlar, spermin yumurtanın zona pellucidası (bu dişi gamet hücresinin dış kaplamasıdır) ile birleştiği yerdeki döllenme sürecinde birincil bir işleve sahiptir; bu, bazı ilgili infertilite çalışmaları ile gösterilmiştir. Bu veziküler yapıdaki kusurlarla.
Bazı bilimsel makalelerde, farklı hücre içi sindirim ve savunma amaçlarına hizmet eden kesecik şekilli yapılar oldukları için bu organellerin "hücresel lizozomlara benzer" olarak anılan tanımlarını bulmak mümkündür.
Bu nedenle, bu sperm veziküllerinin işlevi, zona pellucida bileşenlerini bozarken, sperm, zarıyla kaynaşmak ve onu döllemek için yumurtaya doğru yol almaktır.
Eğitim
Akrozom morfolojisi türler arasında büyük farklılıklar gösterir, ancak hemen hemen her zaman Golgi kompleksinden türetilen ve spermiogenezin erken aşamalarında (spermatidlerin spermlere farklılaşması) sentezlenen ve bir araya getirilen veziküler bir yapıdır.
Akrozomal vezikül, akrozomal membranlar olarak bilinen, biri dahili ve diğeri harici olan iki membran tarafından sınırlandırılmıştır. Bu membranlar, bir iç matrisin oluşturulması için önemli olan farklı yapısal ve yapısal olmayan bileşenleri, farklı tiplerdeki proteinleri ve enzimleri içerir.
Bu iç bileşenler, akrozomal matrisin dispersiyonuna, spermin yumurtanın zona pellucida'sına (hücre dışı kaplama) nüfuz etmesine ve her iki gametik hücrenin plazma zarları arasındaki etkileşime katılır.
Akrozom nasıl oluşur?
Spermiyogenezin başlangıcında, mayoz bölünme tamamlandığında, yuvarlak haploid hücreler şekillerini spermin özelliği olana dönüştürür.
Bu işlem sırasında Golgi kompleksi, çekirdeğin kutuplarına yakın bölgelerde dağılan yoğun şekilde paketlenmiş tübül ve veziküllerden oluşan önemli bir sistemdir. Golgi kompleksinden türetilen bazı veziküller boyut olarak artar ve ince taneli bileşenlerin konsantrasyonlarını arttırır.
Her ince granül, glikoprotein bakımından zengin içeriğini bu daha büyük veziküllerin içinde salar ve bu, bazı yazarların "oluşum halindeki akrozomal sistem" olarak adlandırdığı şeydir, bu sistemden sperm başlığı ve akrozom sonradan oluşur.
Granül "yükleme" süreciyle birlikte, bu veziküller ayrıca sentezlenen ve bunlara aktif olarak taşınan birden çok glikoproteini alır.
Kemirgenlerde, akrozomal sperm sisteminin oluşumu ve evrimi süreci, spermiogenez sırasında dört aşamada gerçekleşir. Birincisi Golgi fazı olarak bilinir ve Golgi kompleksinin trans yüzünün sakküllerinden "pro-akrozomal" granüllerin oluşmasıdır.
Daha sonra bu granüller, Golgi kompleksinden (ikinci faz) yeni proteinlerin translokasyonu sayesinde uzatılan tek bir akrozomal granül oluşturmak üzere birleşir. Üçüncü aşama, akrozomik faz olarak bilinir ve akrozomun yarı küresel yapısal konformasyonundan oluşur.
Olgunlaşma aşaması olarak da bilinen dördüncü aşama, nükleer morfolojide meydana gelen farklı değişikliklerle (oluşumdaki akrozom çekirdeğe çok yakındır) ve akrozomun göçü ve hücre içindeki dağılımı ile ilgilidir. .
Reaksiyon
Belirtildiği gibi, akrozom, spermin Golgi kompleksinden farklı bir veziküldür. Bu vezikülün lümen içeriğinin, cinsel üreme sırasında yumurta ile sperm arasında füzyondan önce serbest bırakıldığı süreç, akrozom reaksiyonu olarak bilinir.
Bu reaksiyon ve akrozomların morfolojisi, bir türden diğerine, özellikle omurgalılar ve omurgasızlar arasında büyük ölçüde değişir; ancak, her iki durumda da oldukça düzenlenmiş bir olaydır.
Akrozomik reaksiyon (Kaynak: Cremaster, Wikimedia Commons)
Arka fon
Akrozomal reaksiyon, yalnızca sperm bir erkek tarafından bir dişinin genital sistemine salındığında ve yumurtaların bulunduğu yumurtalıklara gittiğinde gerçekleşir, bu da bu hücrelerin daha önce iki olgunlaşma sürecinden geçtiğini gösterir:
- Epididimden geçiş (erkek gonadlarda)
- Eğitim (kadının genital yolundan geçiş sırasında)
Sadece eğitilmiş spermler, moleküler olarak konuşursak, zona pellucida'yı "tanıma" ve ona katılma yeteneğine sahiptir, çünkü bu, sperm membranındaki spesifik reseptörler tarafından tanınan karbonhidratların aracılık ettiği bir süreçtir.
Bir sperm, bir yumurtanın zona pellucidası ile birleştiğinde, dış akrozomal zarın spermin plazma zarı ile füzyonu ile başlayan akrozom ekzositozu tetikleyen kalsiyuma bağımlı sinyal yolları etkinleştirilir.
Döllenme, yani yumurtanın sitozolünde dişi ve erkek çekirdeklerin füzyonu ancak akrozomik reaksiyonla mümkündür, çünkü sperm, zona pellucida'yı geçmek ve zona ulaşmak için bu vezikülde bulunan enzimleri kullanır. yumurta plazması.
Enzimler
Akrozomal lümende bulunan birkaç enzim vardır; Lizozomlardakilere benzer şekilde, bazı asit glikohidrolazlar, proteazlar, esterazlar, asit fosfatazlar ve arilsülfatazlar vardır.
Akrozomal proteinazlar ve peptidazlar arasında, akrozomda en çok çalışılan enzim olan ve pankreas tripsininkilere benzer özelliklere sahip bir endoproteinaz olan akrosin bulunmaktadır. En azından tüm memelilerde varlığı doğrulanmıştır. Aktif olmayan formunda proakrosin mevcuttur.
Bazı literatür, bu enzimin, proakrosin / akrosin kompleksinin, zona pellucida'nın tanınması için gerekli reseptörlerden biri gibi göründüğü sperm yüzeyinde de bulunabileceğini öne sürmektedir.
Akrozomlar ayrıca glikosidaz enzimleri bakımından zengindir ve en iyi bilineni, dış akrozomal membran ve spermin plazma membranı ile ilişkili olan hiyaluronidazdır.
Akrozomlarda bulunan lipaz enzimleri arasında fosfolipaz A2 ve fosfolipaz C öne çıkarken, ayrıca alkalin fosfataz gibi fosfatazlar ve bazı ATPazlar da vardır.
Referanslar
- Abou-Haila, A. ve Tulsiani, DR (2000). Memeli sperm akrozomu: oluşumu, içeriği ve işlevi. Biyokimya ve biyofizik arşivleri, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G. ve Paiardi, C. (2011). Akrozom biyojenezi: Yeni anlayışlar elde etmek için eski soruları yeniden gözden geçirmek. Spermatogenez, 1 (2), 95-98.
- Dan, JC (1956). Akrozom reaksiyonu. International review of cytology (Cilt 5, sayfa 365-393). Akademik Basın.
- Dan, JC (1967). Akrozom reaksiyonu ve lizinler. Fertilizasyonda (s. 237-293). Akademik Basın.
- Khawar, MB, Gao, H. ve Li, W. (2019). Memelilerde Akrozom Biyogenezinin Mekanizması. Hücre ve Gelişim Biyolojisinde Sınırlar, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR ve Martin, DW (2011). Biyoloji (9. baskı). Brooks / Cole, Cengage Learning: ABD.
- Zaneveld, LJD ve De Jonge, CJ (1991). Memeli spermi akrozomal enzimleri ve akrozom reaksiyonu. Memeli fertilizasyonuna karşılaştırmalı bir genel bakış içinde (sayfa 63-79). Springer, Boston, MA.