Acrosomeเป็นคำที่ใช้ในการอธิบายออร์แกเนลล์ถุงที่อยู่ข้างหน้านิวเคลียสของเซลล์อสุจิ (ตัวอสุจิ) ของสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและประกอบด้วยโปรตีนและเอนไซม์ที่กำหนดค่าไว้เป็นพิเศษ
อสุจิเป็นเซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์เพศชาย พวกมันมีภาระทางพันธุกรรมครึ่งหนึ่งของสิ่งมีชีวิตที่ก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตนั่นคือพวกมันเป็นเซลล์เดี่ยวและหน้าที่หลักของพวกมันคือการปฏิสนธิรังไข่ที่ผลิตโดยตัวเมียเพื่อสร้างบุคคลใหม่ที่แตกต่างกันทางพันธุกรรม
ในสัตว์ส่วนใหญ่สเปิร์มเป็นเซลล์เคลื่อนที่ซึ่งร่างกายถูกแบ่งออกเป็นสองบริเวณที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน: ส่วนหัวและส่วนหางซึ่งทั้งสองถูกปกคลุมด้วยเยื่อหุ้มพลาสมาเดียวกัน ส่วนหัวเป็นส่วนที่ประกอบด้วยนิวเคลียสและไซโตซอลส่วนใหญ่ในขณะที่หางเป็นโครงสร้างแฟลเจลลาที่ทำหน้าที่ในการเคลื่อนที่
อะโครโซมตั้งอยู่ที่ส่วนหัวของเซลล์อสุจิโดยเฉพาะที่ส่วนปลายซึ่งครอบคลุมพื้นผิวของเซลล์ทั้งหมดและโปรตีนที่อยู่ในถุงนี้มีหน้าที่พิเศษในระหว่างกระบวนการปฏิสนธิ
ฟังก์ชัน Acrosome
แผนผังโครงสร้างของตัวอสุจิและตำแหน่งของอะโครโซม (ที่มา: Gevictor ผ่าน Wikimedia Commons)
อะโครโซมมีหน้าที่หลักในระหว่างขั้นตอนการปฏิสนธิ ณ บริเวณที่มีการแนบของอสุจิกับโซน่าเพลลูซิดาของไข่ (ซึ่งเป็นส่วนหุ้มด้านนอกของเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย) ซึ่งแสดงโดยการศึกษาภาวะมีบุตรยากบางส่วนที่เกี่ยวข้อง มีข้อบกพร่องในโครงสร้าง vesicular นี้
ในบทความทางวิทยาศาสตร์บางชิ้นมีความเป็นไปได้ที่จะหาคำอธิบายของออร์แกเนลล์เหล่านี้ซึ่งเรียกว่า "คล้ายกับไลโซโซมของเซลล์" เนื่องจากเป็นโครงสร้างที่มีรูปร่างคล้ายกระดูกซึ่งทำหน้าที่ย่อยอาหารและป้องกันภายในเซลล์ที่แตกต่างกัน
ดังนั้นหน้าที่ของถุงอสุจิเหล่านี้คือการย่อยสลายส่วนประกอบของ zona pellucida ในขณะที่ตัวอสุจิเดินไปที่ไข่เพื่อหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์และทำการปฏิสนธิ
การอบรม
สัณฐานวิทยาของอะโครโซมแตกต่างกันอย่างมากระหว่างสายพันธุ์ แต่ส่วนใหญ่มักเป็นโครงสร้างถุงที่ได้มาจากคอมเพล็กซ์กอลจิซึ่งสังเคราะห์และประกอบขึ้นในช่วงแรกของการสร้างอสุจิ (การแตกต่างของสเปิร์มสู่ตัวอสุจิ)
ถุงอะโครโซมอลถูกคั่นด้วยเยื่อสองอันที่เรียกว่าเมมเบรนอะโครโซมัลซึ่งเป็นหนึ่งภายในและภายนอกหนึ่งอัน เยื่อเหล่านี้มีส่วนประกอบที่มีโครงสร้างและไม่มีโครงสร้างโปรตีนและเอนไซม์ประเภทต่างๆซึ่งมีความสำคัญต่อการสร้างเมทริกซ์ภายใน
ส่วนประกอบภายในเหล่านี้มีส่วนร่วมในการกระจายตัวของเมทริกซ์ acrosomal ในการเจาะอสุจิผ่าน zona pellucida ของไข่ (การหุ้มนอกเซลล์) และในปฏิสัมพันธ์ระหว่างเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ gametic ทั้งสอง
อะโครโซมเกิดขึ้นได้อย่างไร?
ในช่วงเริ่มต้นของการสร้างตัวอสุจิเมื่อไมโอซิสเสร็จสมบูรณ์เซลล์ haploid ที่โค้งมนจะเปลี่ยนรูปร่างเป็นลักษณะของตัวอสุจิ
ในระหว่างกระบวนการนี้คอมเพล็กซ์กอลจิเป็นระบบที่โดดเด่นของ tubules และถุงบรรจุหนาแน่นซึ่งกระจายอยู่ในบริเวณใกล้ขั้วของนิวเคลียส ถุงบางส่วนที่ได้มาจาก Golgi complex จะเพิ่มขนาดและเพิ่มความเข้มข้นของส่วนประกอบที่เป็นเม็ดละเอียด
เม็ดละเอียดแต่ละเม็ดจะปล่อยเนื้อหาไกลโคโปรตีนที่อุดมสมบูรณ์ออกมาภายในถุงขนาดใหญ่เหล่านี้และนี่คือสิ่งที่ผู้เขียนบางคนเรียกว่า“ ระบบอะโครโซมอลในการสร้าง” ซึ่งต่อมาจะมีการก่อตัวของหัวอสุจิและอะโครโซม
เมื่อใช้ร่วมกับกระบวนการ "โหลด" ที่เป็นเม็ดเล็ก ๆ ถุงเหล่านี้ยังได้รับไกลโคโปรตีนหลายชนิดที่ถูกสังเคราะห์และขนส่งอย่างแข็งขัน
ในสัตว์ฟันแทะกระบวนการสร้างและวิวัฒนาการของระบบอสุจิอะโครโซมัลเกิดขึ้นในสี่ขั้นตอนระหว่างการสร้างอสุจิ ขั้นแรกเรียกว่าระยะ Golgi และเกิดขึ้นเมื่อแกรนูล "โปร - อะโครโซมอล" ถูกสร้างขึ้นจากถุงของหน้าทรานส์ของกอลจิคอมเพล็กซ์
ต่อจากนั้นแกรนูลเหล่านี้จะหลอมรวมกันเป็นเม็ดอะโครโซมอลเดี่ยวซึ่งจะถูกยืดออกไปเนื่องจากการย้ายตำแหน่งของโปรตีนใหม่จากคอมเพล็กซ์กอลจิ (ระยะที่สอง) ระยะที่สามเรียกว่าเฟสอะโครโซมิกและประกอบด้วยโครงสร้างทางซีกของอะโครโซม
ระยะที่สี่หรือที่เรียกว่าระยะการสุกจะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกันที่เกิดขึ้นในสัณฐานวิทยานิวเคลียร์ (อะโครโซมในการก่อตัวอยู่ใกล้กับนิวเคลียส) และการย้ายถิ่นของอะโครโซมและการกระจายไปทั่วเซลล์ .
ปฏิกิริยา
ดังที่กล่าวไว้อะโครโซมเป็นถุงที่แตกต่างจากกอลจิคอมเพล็กซ์ของตัวอสุจิ กระบวนการที่ปริมาณลูมินัลของถุงนี้ถูกปล่อยออกมาก่อนที่จะมีการหลอมรวมระหว่างไข่และอสุจิในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเรียกว่าปฏิกิริยาอะโครโซม
ปฏิกิริยานี้เช่นเดียวกับสัณฐานวิทยาของอะโครโซมแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละสปีชีส์โดยเฉพาะระหว่างสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง อย่างไรก็ตามในทั้งสองกรณีเป็นเหตุการณ์ที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด
ปฏิกิริยา Acrosomic (ที่มา: Cremaster ผ่าน Wikimedia Commons)
พื้นหลัง
ปฏิกิริยาอะโครโซมอลจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออสุจิถูกปล่อยออกมาจากตัวผู้เข้าไปในอวัยวะเพศของตัวเมียและเดินทางไปยังรังไข่ซึ่งเป็นที่ตั้งของไข่ซึ่งหมายความว่าเซลล์เหล่านี้เคยผ่านกระบวนการเจริญเติบโตมาแล้วสองขั้นตอน:
- การขนส่งผ่านหลอดน้ำอสุจิ (ในอวัยวะเพศชาย)
- การฝึกอบรม (ระหว่างการเคลื่อนย้ายผ่านอวัยวะเพศหญิง)
สเปิร์มที่ได้รับการฝึกฝนเท่านั้นที่มีความสามารถในการพูดในระดับโมเลกุลของการ "รับรู้" zona pellucida และเข้าร่วมเนื่องจากเป็นกระบวนการที่เป็นสื่อกลางโดยคาร์โบไฮเดรตที่รับรู้โดยตัวรับเฉพาะบนเยื่อหุ้มอสุจิ
เมื่อสเปิร์มรวมตัวกับ zona pellucida ของไข่จะมีการเปิดใช้งานเส้นทางการส่งสัญญาณที่ขึ้นกับแคลเซียมซึ่งกระตุ้นให้เกิดการผลัดเซลล์ผิวแบบอะโครโซมซึ่งเริ่มต้นด้วยการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์อะโครโซมด้านนอกกับเยื่อพลาสมาของอสุจิ
การปฏิสนธินั่นคือการหลอมรวมของนิวเคลียสของเพศหญิงและเพศชายในไซโตซอลของรังไข่จะเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาอะโครโซมิกเท่านั้นเนื่องจากสเปิร์มใช้เอนไซม์ที่มีอยู่ในถุงนี้เพื่อข้ามโซน่าเพลลูซิดาและไปถึงเยื่อหุ้มเซลล์ พลาสมาของไข่
เอนไซม์
มีเอนไซม์หลายชนิดที่มีอยู่ในลูเมนอะโครโซม เช่นเดียวกับในไลโซโซมคือกรดไกลโคไฮโดรเลสโปรตีเอสเอสเทเรสกรดฟอสฟาเตสและอะริลซัลเฟต
ในบรรดาโปรตีนอะโครโซมอลและเปปไทด์ ได้แก่ อะโครซินซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ศึกษามากที่สุดในอะโครโซมและเป็นเอนโดโปรตีนที่มีคุณสมบัติคล้ายกับทริปซินของตับอ่อน การปรากฏตัวของมันได้รับการยืนยันอย่างน้อยที่สุดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด มีอยู่ในรูปแบบที่ไม่ใช้งาน proacrosin
วรรณกรรมบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าเอนไซม์นี้สามารถพบได้บนพื้นผิวของตัวอสุจิซึ่ง proacrosin / acrosin complex ดูเหมือนจะเป็นหนึ่งในตัวรับที่จำเป็นสำหรับการรับรู้ zona pellucida
อะโครโซมยังอุดมไปด้วยเอนไซม์ไกลโคซิเดสและที่รู้จักกันดีคือไฮยาลูโรนิเดสซึ่งเกี่ยวข้องกับเมมเบรนอะโครโซมด้านนอกและเมมเบรนในพลาสมาของตัวอสุจิ
ในบรรดาเอนไซม์ไลเปสที่มีอยู่ในอะโครโซมมีฟอสโฟลิเปส A2 และฟอสโฟลิเปสซีที่โดดเด่นนอกจากนี้ยังมีฟอสฟาเทสเช่นอัลคาไลน์ฟอสฟาเทสและ ATPases บางชนิด
อ้างอิง
- Abou-Haila, A. , & Tulsiani, DR (2000) อะโครโซมของอสุจิสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: การสร้างเนื้อหาและการทำงาน จดหมายเหตุชีวเคมีและชีวฟิสิกส์, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G. , & Paiardi, C. (2011). Acrosome biogenesis: ทบทวนคำถามเก่า ๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ การสร้างอสุจิ, 1 (2), 95-98.
- แดนเจซี (2499) ปฏิกิริยาอะโครโซม ใน International review of cytology (Vol. 5, pp. 365-393) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- แดนเจซี (2510) ปฏิกิริยาอะโครโซมและไลซิน ในการปฏิสนธิ (หน้า 237-293) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Khawar, MB, Gao, H. , & Li, W. (2019). กลไกการสร้าง Acrosome Biogenesis ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Frontiers in Cell and Developmental Biology, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011) ชีววิทยา (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: สหรัฐอเมริกา
- Zaneveld, LJD และ De Jonge, CJ (1991) เอนไซม์อะโครโซมอลของอสุจิสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและปฏิกิริยาอะโครโซม ในภาพรวมเปรียบเทียบของการปฏิสนธิของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (หน้า 63-79) สปริงเกอร์บอสตันแมสซาชูเซตส์