Akrosom adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan organel vesikuler yang mendahului inti sel sperma (spermatozoa) dari hewan vertebrata dan invertebrata dan terdiri dari protein dan enzim yang dikonfigurasi secara khusus.
Sperma adalah gamet atau sel kelamin jantan. Mereka memiliki setengah dari beban genetik organisme yang melahirkan mereka, yaitu mereka adalah sel-sel haploid, dan fungsi utamanya adalah membuahi sel telur yang diproduksi oleh betina, untuk membentuk individu baru yang berbeda secara genetik.
Pada kebanyakan hewan, sperma adalah sel-sel yang bergerak yang tubuhnya terbagi menjadi dua wilayah yang jelas: kepala dan ekor, keduanya ditutupi oleh membran plasma yang sama. Kepala adalah bagian yang mengandung inti dan sebagian besar sitosol, sedangkan ekor adalah struktur flagela yang berfungsi untuk motilitas.
Akrosom terletak di kepala sel sperma, khususnya di ujung distal, menutupi hampir seluruh permukaan sel, dan protein yang terkandung dalam vesikel ini memiliki fungsi khusus selama proses pembuahan.
Fungsi akrosom
Skema struktur sperma dan lokasi akrosom (Sumber: Gevictor via Wikimedia Commons)
Akrosom memiliki fungsi utama selama proses pembuahan di lokasi perlekatan sperma dengan zona pelusida sel telur (yang merupakan penutup luar dari sel gametik betina ini), yang telah ditunjukkan oleh beberapa studi infertilitas terkait. dengan cacat pada struktur vesikuler ini.
Dalam beberapa artikel ilmiah adalah mungkin untuk menemukan deskripsi organel ini di mana mereka disebut sebagai "mirip dengan lisosom seluler", karena mereka adalah struktur berbentuk sakul yang melayani tujuan pencernaan dan pertahanan intraseluler yang berbeda.
Jadi, vesikula sperma ini berfungsi untuk mendegradasi komponen zona pelusida sementara sperma menuju ke sel telur untuk menyatu dengan membran dan membuahinya.
Latihan
Morfologi akrosom sangat bervariasi antar spesies, tetapi hampir selalu merupakan struktur vesikuler yang berasal dari kompleks Golgi, yang disintesis dan dirakit selama tahap awal spermiogenesis (diferensiasi spermatid menjadi sperma).
Vesikel akrosom dibatasi oleh dua membran yang dikenal sebagai membran akrosom, yaitu satu internal dan satu eksternal. Membran ini mengandung komponen struktural dan non-struktural yang berbeda, protein dan enzim dari berbagai jenis, yang penting untuk pembentukan matriks internal.
Komponen internal ini berpartisipasi dalam penyebaran matriks akrosom, dalam penetrasi sperma melalui zona pelusida sel telur (penutup ekstraseluler) dan dalam interaksi antara membran plasma kedua sel gametik.
Bagaimana akrosom terbentuk?
Pada awal spermiogenesis, ketika meiosis selesai, sel haploid bulat berubah bentuk menjadi karakteristik sperma.
Selama proses ini, kompleks Golgi adalah sistem menonjol dari tubulus dan vesikel padat yang didistribusikan di daerah dekat kutub inti. Beberapa vesikel yang berasal dari kompleks Golgi bertambah besar dan meningkatkan konsentrasi komponen butiran halusnya.
Setiap butiran halus melepaskan kandungannya yang kaya akan glikoprotein di dalam vesikula yang lebih besar ini, dan inilah yang oleh beberapa penulis disebut sebagai "sistem akrosom dalam pembentukan", dari mana tudung kepala sperma dan akrosom kemudian terbentuk.
Bersamaan dengan proses "pemuatan" granul, vesikel ini juga menerima beberapa glikoprotein yang disintesis dan secara aktif diangkut ke dalamnya.
Pada hewan pengerat, proses pembentukan dan evolusi sistem sperma akrosom terjadi dalam empat fase selama spermiogenesis. Yang pertama dikenal sebagai fase Golgi dan adalah ketika butiran "pro-akrosom" terbentuk dari sakul pada permukaan trans kompleks Golgi.
Selanjutnya, butiran ini bergabung untuk membentuk butiran akrosom tunggal, yang diperpanjang berkat translokasi protein baru dari kompleks Golgi (fase kedua). Fase ketiga dikenal sebagai fase akrosomik dan terdiri dari konformasi struktural hemispherical dari akrosom.
Fase keempat, juga dikenal sebagai fase pematangan, berkaitan dengan perubahan berbeda yang terjadi pada morfologi inti (akrosom dalam formasi dekat dengan nukleus) dan dengan migrasi akrosom dan distribusinya ke seluruh sel. .
Reaksi
Seperti yang disebutkan, akrosom adalah vesikel yang berbeda dari kompleks Golgi sperma. Proses di mana kandungan luminal vesikel ini dilepaskan sebelum fusi antara sel telur dan sperma selama reproduksi seksual dikenal sebagai reaksi akrosom.
Reaksi ini, serta morfologi akrosom, sangat bervariasi dari satu spesies ke spesies lainnya, terutama antara vertebrata dan invertebrata; namun, dalam kedua kasus ini adalah peristiwa yang diatur dengan ketat.
Reaksi akrosomik (Sumber: Cremaster via Wikimedia Commons)
Latar Belakang
Reaksi akrosom hanya terjadi ketika sperma dilepaskan oleh laki-laki ke saluran genital perempuan dan melakukan perjalanan ke ovarium, tempat telur berada, yang menyiratkan bahwa sel-sel ini sebelumnya telah mengalami dua proses pematangan:
- Transit melalui epididimis (pada gonad jantan)
- Pelatihan (selama transit melalui saluran genital wanita)
Hanya sperma terlatih yang mampu, secara molekuler, "mengenali" zona pelusida dan bergabung dengannya, karena ini adalah proses yang dimediasi oleh karbohidrat yang dikenali oleh reseptor spesifik pada membran sperma.
Ketika sperma bersatu dengan zona pelusida telur, jalur pensinyalan yang bergantung pada kalsium diaktifkan yang memicu eksositosis akrosom, yang dimulai dengan fusi membran akrosom luar dengan membran plasma sperma.
Fertilisasi, yaitu fusi inti betina dan jantan dalam sitosol ovula hanya dimungkinkan melalui reaksi akrosomik, karena sperma menggunakan enzim yang terkandung dalam vesikel ini untuk melintasi zona pelusida dan mencapai membran. plasma sel telur.
Enzim
Ada beberapa enzim yang terkandung di dalam lumen akrosom; Mirip dengan yang ada di lisosom adalah beberapa glikohidrolase asam, protease, esterase, fosfatase asam, dan arilsulfatases.
Di antara proteinase dan peptidase akrosom adalah akrosin, enzim yang paling banyak dipelajari dalam akrosom dan yang merupakan endoproteinase dengan sifat yang mirip dengan tripsin pankreas. Keberadaannya telah dikonfirmasi setidaknya pada semua mamalia. Itu hadir dalam bentuk tidak aktifnya, proacrosin.
Beberapa literatur menunjukkan bahwa enzim ini juga dapat ditemukan di permukaan spermatozoa, di mana kompleks proakrosin / akrosin tampaknya menjadi salah satu reseptor yang diperlukan untuk mengenali zona pellucida.
Akrosom juga kaya akan enzim glikosidase dan yang paling terkenal adalah hyaluronidase, yang berhubungan dengan membran akrosom luar dan membran plasma sperma.
Di antara enzim lipase yang ada dalam akrosom, fosfolipase A2 dan fosfolipase C. Mereka juga memiliki fosfatase seperti alkali fosfatase dan beberapa ATPase.
Referensi
- Abou-Haila, A., & Tulsiani, DR (2000). Akrosom sperma mamalia: pembentukan, isi, dan fungsi. Arsip biokimia dan biofisika, 379 (2), 173-182.
- Berruti, G., & Paiardi, C. (2011). Biogenesis akrosom: Meninjau kembali pertanyaan lama untuk menghasilkan wawasan baru. Spermatogenesis, 1 (2), 95-98.
- Dan, JC (1956). Reaksi akrosom. Dalam tinjauan internasional tentang sitologi (Vol. 5, hlm 365-393). Pers Akademik.
- Dan, JC (1967). Reaksi akrosom dan lisin. Dalam Pemupukan (hlm. 237-293). Pers Akademik.
- Khawar, MB, Gao, H., & Li, W. (2019). Mekanisme Biogenesis Akrosom pada Mamalia. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 7, 195.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Belajar: USA.
- Zaneveld, LJD, & De Jonge, CJ (1991). Enzim akrosom sperma mamalia dan reaksi akrosom. Dalam gambaran perbandingan pemupukan mamalia (hlm. 63-79). Springer, Boston, MA.