Acrosome là thuật ngữ được sử dụng để mô tả một bào quan dạng mụn nước có trước nhân của tế bào sinh tinh (tinh trùng) của động vật có xương sống và không xương sống và được cấu tạo bởi các protein và enzym có cấu hình đặc biệt.
Tinh trùng là các giao tử hoặc tế bào sinh dục đực. Chúng có một nửa tải trọng di truyền của sinh vật tạo ra chúng, tức là chúng là tế bào đơn bội, và chức năng chính của chúng là thụ tinh cho noãn do con cái tạo ra, để hình thành một cá thể mới về mặt di truyền.
Ở hầu hết các loài động vật, tinh trùng là những tế bào di động mà cơ thể được chia thành hai vùng xác định rõ: đầu và đuôi, cả hai đều được bao phủ bởi cùng một màng sinh chất. Đầu là phần chứa nhân và một phần lớn của dịch bào, trong khi đuôi là cấu trúc hình sao phục vụ cho nhu động.
Acrosome nằm ở phần đầu của tế bào sinh tinh, đặc biệt là ở đầu xa, bao phủ gần như toàn bộ bề mặt tế bào, và các protein chứa trong túi này có chức năng đặc biệt trong quá trình thụ tinh.
Chức năng acrosome
Sơ đồ cấu trúc của tinh trùng và vị trí của acrosome (Nguồn: Gevictor qua Wikimedia Commons)
Các acrosomes có chức năng chính trong quá trình thụ tinh tại vị trí gắn kết của tinh trùng với zona pellucida của noãn (là lớp bọc bên ngoài của tế bào giao tử cái này), điều này đã được chỉ ra bởi một số nghiên cứu vô sinh liên quan. với các khuyết tật trong cấu trúc dạng mụn nước này.
Trong một số bài báo khoa học, có thể tìm thấy mô tả về các bào quan này, nơi chúng được gọi là "tương tự như lysosome tế bào", vì chúng là cấu trúc hình túi phục vụ các mục đích tiêu hóa và phòng thủ nội bào khác nhau.
Do đó, chức năng của những túi tinh trùng này là làm suy giảm các thành phần của zona pellucida trong khi tinh trùng tiến về phía buồng trứng để hợp nhất với màng của nó và thụ tinh.
Đào tạo
Hình thái acrosome rất khác nhau giữa các loài, nhưng nó hầu như luôn là cấu trúc dạng túi có nguồn gốc từ phức hợp Golgi, được tổng hợp và lắp ráp trong giai đoạn đầu của quá trình hình thành tinh trùng (biệt hóa tinh trùng thành tinh trùng).
Túi acrosomal được phân định bởi hai lớp màng được gọi là màng acrosomal, một bên trong và một bên ngoài. Các màng này chứa các thành phần cấu trúc và phi cấu trúc khác nhau, các protein và enzym thuộc các loại khác nhau, rất quan trọng để thiết lập một chất nền bên trong.
Các thành phần bên trong này tham gia vào sự phân tán của chất nền acrosomal, trong sự xâm nhập của tinh trùng qua các zona pellucida của noãn (bao bọc ngoại bào) và trong sự tương tác giữa các màng sinh chất của cả hai tế bào giao tử.
Acrosome được hình thành như thế nào?
Khi bắt đầu quá trình sinh tinh, khi quá trình meiosis hoàn tất, các tế bào đơn bội tròn trịa sẽ thay đổi hình dạng của chúng thành hình dạng đặc trưng của tinh trùng.
Trong quá trình này, phức hệ Golgi là một hệ thống nổi bật của các ống và túi dày đặc phân bố ở các vùng gần các cực của nhân. Một số mụn nước có nguồn gốc từ phức hợp Golgi tăng kích thước và tăng nồng độ các thành phần hạt mịn của chúng.
Mỗi hạt mịn giải phóng hàm lượng giàu glycoprotein của nó bên trong các túi lớn hơn này, và đây là cái mà một số tác giả gọi là “hệ thống acrosomal đang hình thành”, từ đó nắp đầu tinh trùng và acrosome sau đó được hình thành.
Đồng thời với quá trình “tải” hạt, các túi này cũng nhận được nhiều glycoprotein được tổng hợp và vận chuyển tích cực vào chúng.
Ở loài gặm nhấm, quá trình hình thành và tiến hóa của hệ thống tinh trùng acrosomal xảy ra theo 4 giai đoạn trong quá trình sinh tinh. Giai đoạn đầu tiên được gọi là giai đoạn Golgi và là khi các hạt “pro-acrosomal” được hình thành từ các saccules của mặt trans của phức hợp Golgi.
Sau đó, các hạt này hợp nhất để tạo thành một hạt acrosomal duy nhất, được kéo dài ra nhờ sự chuyển vị của các protein mới từ phức hợp Golgi (pha thứ hai). Giai đoạn thứ ba được gọi là giai đoạn acrosomic và bao gồm cấu trúc hình bán cầu của acrosome.
Giai đoạn thứ tư, còn được gọi là giai đoạn trưởng thành, liên quan đến những thay đổi khác nhau xảy ra trong hình thái hạt nhân (acrosome khi hình thành nằm gần nhân) và với sự di chuyển của acrosome và sự phân bố của nó khắp tế bào. .
Phản ứng
Như đã đề cập, acrosome là một túi khác với phức hợp Golgi của tinh trùng. Quá trình mà thành phần bên trong của túi này được giải phóng trước khi hợp nhất giữa noãn và tinh trùng trong quá trình sinh sản hữu tính được gọi là phản ứng acrosome.
Phản ứng này, cũng như hình thái của acrosomes, rất khác nhau giữa các loài này với loài khác, đặc biệt là giữa động vật có xương sống và động vật không xương sống; tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, nó là một sự kiện được quản lý chặt chẽ.
Phản ứng acrosomic (Nguồn: Cremaster qua Wikimedia Commons)
Lý lịch
Phản ứng acrosomal chỉ xảy ra khi tinh trùng được nam giới phóng thích vào đường sinh dục của nữ giới và di chuyển đến buồng trứng, nơi chứa trứng, điều này có nghĩa là các tế bào này trước đó đã trải qua hai quá trình trưởng thành:
- Quá trình vận chuyển qua mào tinh hoàn (ở tuyến sinh dục nam)
- Huấn luyện (trong quá trình vận chuyển qua đường sinh dục của phụ nữ)
Về mặt phân tử, chỉ những tinh trùng đã qua đào tạo mới có khả năng "nhận ra" zona pellucida và tham gia vào nó, vì đó là một quá trình qua trung gian của cacbohydrat được các thụ thể cụ thể trên màng tinh trùng nhận ra.
Khi tinh trùng kết hợp với zona pellucida của trứng, các con đường tín hiệu phụ thuộc vào canxi sẽ được kích hoạt để kích hoạt quá trình xuất bào acrosome, bắt đầu bằng sự hợp nhất của màng ngoài acrosomal với màng sinh chất của tinh trùng.
Sự thụ tinh, nghĩa là sự hợp nhất của nhân cái và nhân đực trong dịch bào của noãn chỉ có thể thực hiện được thông qua phản ứng acrosomic, vì tinh trùng sử dụng các enzym có trong túi này để vượt qua zona pellucida và đến được màng huyết tương của noãn.
Enzyme
Có một số enzym chứa trong lòng ống đệm; Tương tự như trong lysosome là một số acid glycohydrolase, protease, esterase, acid phosphatase và arylsulfatases.
Trong số các proteinase và peptidase của acrosomal có acrosin, loại enzyme được nghiên cứu nhiều nhất trong acrosome và là một endoproteinase có các đặc tính tương tự như trypsin của tuyến tụy. Sự hiện diện của nó đã được xác nhận ít nhất ở tất cả các loài động vật có vú. Nó hiện diện ở dạng không hoạt động của nó, Regirosin.
Một số tài liệu cho thấy rằng enzym này cũng có thể được tìm thấy trên bề mặt của tinh trùng, nơi phức hợp chủ động / acrosin dường như là một trong những thụ thể cần thiết để nhận biết zona pellucida.
Các acrosom cũng rất giàu các enzym glycosidase và được biết đến nhiều nhất là hyaluronidase, liên kết với màng ngoài acrosomal và màng sinh chất của tinh trùng.
Trong số các enzym lipase có trong acrosomes, nổi bật là phospholipase A2 và phospholipase C. Chúng cũng có các phosphatase như phosphatase kiềm và một số ATPase.
Người giới thiệu
- Abou-Haila, A., & Tulsiani, DR (2000). Tinh trùng động vật có vú: sự hình thành, nội dung và chức năng. Lưu trữ hóa sinh và lý sinh, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G., & Paiardi, C. (2011). Tạo sinh học acrosome: Xem lại các câu hỏi cũ để mang lại hiểu biết mới. Sinh tinh, 1 (2), 95-98.
- Dan, JC (1956). Phản ứng acrosome. Trong Tổng quan quốc tế về tế bào học (Tập 5, trang 365-393). Báo chí Học thuật.
- Dan, JC (1967). Phản ứng acrosome và lysin. Trong Thụ tinh (trang 237-293). Báo chí Học thuật.
- Khawar, MB, Gao, H., & Li, W. (2019). Cơ chế phát sinh Acrosome ở Động vật có vú. Biên giới trong sinh học tế bào và phát triển, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Sinh học (xuất bản lần thứ 9). Brooks / Cole, Cengage Learning: Hoa Kỳ.
- Zaneveld, LJD, & De Jonge, CJ (1991). Các enzym acrosomal của tinh trùng động vật có vú và phản ứng acrosome. Trong Tổng quan so sánh về quá trình thụ tinh của động vật có vú (trang 63-79). Springer, Boston, MA.