Acrosome هو المصطلح المستخدم لوصف العضية الحويصلية التي تسبق نواة خلايا الحيوانات المنوية (الحيوانات المنوية) للحيوانات الفقارية واللافقارية وتتكون من بروتينات وأنزيمات مكونة بشكل خاص.
الحيوانات المنوية هي الأمشاج أو الخلايا الجنسية الذكرية. لديهم نصف الحمل الجيني للكائن الحي الذي يؤدي إلى ظهورهم ، أي أنهم خلايا أحادية الصيغة الصبغية ، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تخصيب البويضة التي تنتجها أنثى ، من أجل تكوين فرد جديد مختلف وراثيًا.
في معظم الحيوانات ، تكون الحيوانات المنوية خلايا متحركة ينقسم جسمها إلى منطقتين محددتين جيدًا: الرأس والذيل ، وكلاهما مغطى بغشاء البلازما نفسه. الرأس هو الجزء الذي يحتوي على النواة وجزء كبير من العصارة الخلوية ، بينما الذيل عبارة عن بنية سوطية تعمل على الحركة.
يقع الأكروسوم في رأس خلايا الحيوانات المنوية ، وتحديدًا في النهاية البعيدة ، ويغطي عمليا سطح الخلية بالكامل ، والبروتينات الموجودة في هذه الحويصلة لها وظائف خاصة أثناء عملية الإخصاب.
وظائف أكروسوم
رسم تخطيطي لبنية الحيوان المنوي وموقع الجسيم (المصدر: Gevictor عبر ويكيميديا كومنز)
للأكروسومات وظيفة أساسية أثناء عملية الإخصاب في موقع ارتباط الحيوانات المنوية بالمنطقة الشفافة للبويضة (وهي الغطاء الخارجي لهذه الخلية الأنثوية المشيجية) ، وهو ما أظهرته بعض دراسات العقم ذات الصلة مع عيوب في هذا الهيكل الحويصلي.
في بعض المقالات العلمية ، من الممكن العثور على أوصاف لهذه العضيات حيث يُشار إليها على أنها "تشبه الجسيمات الخلوية الخلوية" ، لأنها هياكل على شكل أكياس تخدم أغراضًا دفاعية وهضمية مختلفة داخل الخلايا.
وبالتالي ، فإن وظيفة حويصلات الحيوانات المنوية هذه هي تحطيم مكونات المنطقة الشفافة بينما تشق الحيوانات المنوية طريقها نحو البويضة لتندمج مع غشاءها وتخصيبها.
تدريب
يختلف مورفولوجيا الجسيم بشكل كبير بين الأنواع ، ولكنه دائمًا ما يكون هيكل حويصلي مشتق من مجمع جولجي ، والذي يتم تصنيعه وتجميعه خلال المراحل المبكرة من تكوين الحيوانات المنوية (تمايز الحيوانات المنوية في الحيوانات المنوية).
يتم تحديد الحويصلة الأكرزومية بواسطة غشاءين معروفين باسم الأغشية الأكروسومال ، أحدهما داخلي والآخر خارجي. تحتوي هذه الأغشية على مكونات هيكلية وغير هيكلية مختلفة ، وبروتينات وأنزيمات من أنواع مختلفة ، والتي تعتبر مهمة لإنشاء مصفوفة داخلية.
تشارك هذه المكونات الداخلية في تشتت مصفوفة أكروسومال ، في تغلغل الحيوانات المنوية من خلال المنطقة الشفافة للبويضة (غطاء خارج الخلية) وفي التفاعل بين أغشية البلازما لكل من الخلايا المشيمية.
كيف يتم تشكيل أكروسوم؟
في بداية تكوين النطاف ، عندما يكتمل الانقسام الاختزالي ، تغير الخلايا أحادية الصيغة الصبغية المستديرة شكلها إلى الشكل الذي يميز الحيوانات المنوية.
خلال هذه العملية ، يكون مجمع جولجي عبارة عن نظام بارز من الأنابيب والحويصلات المكدسة بكثافة والتي يتم توزيعها في المناطق القريبة من أقطاب النواة. تزداد بعض الحويصلات المشتقة من مجمع جولجي في الحجم وتزيد من تركيز المكونات الحبيبية الدقيقة.
تطلق كل حبيبة دقيقة محتواها الغني بالبروتينات السكرية داخل هذه الحويصلات الكبيرة ، وهذا ما يسميه بعض المؤلفين "النظام الجسيمي في التكوين" ، والذي من خلاله يتم تشكيل غطاء رأس الحيوانات المنوية والأكروسوم.
بالتزامن مع عملية "تحميل" الحبيبات ، تتلقى هذه الحويصلات أيضًا العديد من البروتينات السكرية التي يتم تصنيعها ونقلها بفعالية.
تحدث عملية تكوين وتطور نظام الحيوانات المنوية في القوارض على أربع مراحل خلال عملية تكوين الحيوانات المنوية. يُعرف الأول باسم طور جولجي وهو عندما تتشكل الحبيبات "المؤيدة للأكروسومال" من أكياس الوجه العابرة لمركب جولجي.
في وقت لاحق ، تندمج هذه الحبيبات لتشكل حبيبة واحدة من الجسيمات ، والتي تطول بفضل انتقال البروتينات الجديدة من مجمع جولجي (المرحلة الثانية). تُعرف المرحلة الثالثة بالمرحلة الأكرومية وتتكون من التشكل الهيكلي نصف الكروي للأكروسوم.
المرحلة الرابعة ، والمعروفة أيضًا باسم مرحلة النضج ، لها علاقة بالتغيرات المختلفة التي تحدث في التشكل النووي (يكون الجسيم في التكوين قريبًا جدًا من النواة) وبهجرة الجسيم الطولي وتوزيعه في جميع أنحاء الخلية..
رد فعل
كما ذكرنا ، فإن الأكروسوم عبارة عن حويصلة تختلف عن مجمع جولجي للحيوانات المنوية. تُعرف العملية التي يتم من خلالها إطلاق المحتوى اللمعي لهذه الحويصلة قبل الاندماج بين البويضة والحيوانات المنوية أثناء التكاثر الجنسي باسم تفاعل الأكروسوم.
هذا التفاعل ، بالإضافة إلى مورفولوجيا الأكروسومات ، يختلف بشكل كبير من نوع إلى آخر ، خاصة بين الفقاريات واللافقاريات ؛ ومع ذلك ، في كلتا الحالتين هو حدث منظم للغاية.
تفاعل Acrosomic (المصدر: Cremaster عبر ويكيميديا كومنز)
خلفية
يحدث رد الفعل الجسيمي فقط عندما يطلق الذكر الحيوانات المنوية في الجهاز التناسلي للأنثى وتنتقل إلى المبايض ، حيث توجد البويضات ، مما يعني أن هذه الخلايا خضعت سابقًا لعمليتي نضج:
- العبور عبر البربخ (في الغدد التناسلية الذكرية)
- التدريب (أثناء العبور عبر الجهاز التناسلي للأنثى)
فقط الحيوانات المنوية المدربة قادرة ، من الناحية الجزيئية ، على "التعرف" على المنطقة الشفافة وربطها ، لأنها عملية تتوسط فيها الكربوهيدرات التي تتعرف عليها مستقبلات معينة على غشاء الحيوانات المنوية.
عندما يتحد الحيوان المنوي مع المنطقة الشفافة للبويضة ، يتم تنشيط مسارات الإشارات المعتمدة على الكالسيوم والتي تؤدي إلى خروج الخلايا الجسيمية ، والذي يبدأ مع اندماج الغشاء الخارجي مع غشاء البلازما في الحيوانات المنوية.
الإخصاب ، أي اندماج نواة الأنثى والذكور في العصارة الخلوية للبويضة لا يمكن تحقيقه إلا من خلال التفاعل الأكروسومي ، حيث تستخدم الحيوانات المنوية الإنزيمات الموجودة في هذه الحويصلة لعبور المنطقة الشفافة والوصول إلى الغشاء بلازما البويضة.
الانزيمات
هناك العديد من الإنزيمات الموجودة في التجويف الأخرسي ؛ على غرار تلك الموجودة في الجسيمات الحالة ، توجد بعض الجليكوهيدرولازات الحمضية ، البروتياز ، الإستراتز ، الفوسفاتازات الحمضية ، والأريل سلفاتاز.
من بين البروتينات و peptidases acrosomal acrosin ، الإنزيم الأكثر دراسة في acrosome وهو بروتين داخلي له خصائص مشابهة لتلك الخاصة بـ trypsin البنكرياس. تم تأكيد وجوده على الأقل في جميع الثدييات. إنه موجود في شكله غير النشط ، proacrosin.
تشير بعض الأدبيات إلى أنه يمكن أيضًا العثور على هذا الإنزيم على سطح الحيوانات المنوية ، حيث يبدو أن مركب proacrosin / acrosin هو أحد المستقبلات اللازمة للتعرف على المنطقة الشفافة.
كما أن الأكروسومات غنية أيضًا بإنزيمات الجليكوزيداز وأشهرها هيالورونيداز ، والذي يرتبط بالغشاء الخارجي والأغشية البلازمية للحيوانات المنوية.
من بين إنزيمات الليباز الموجودة في الأكروسومات ، يبرز الفوسفوليباز A2 و phospholipase C. كما أن لديهم الفوسفاتازات مثل الفوسفاتاز القلوي وبعض ATPases.
المراجع
- أبو هيله ، أ. ، وتولسياني ، د. (2000). الحيوانات المنوية في الثدييات: التكوين والمحتويات والوظيفة. محفوظات الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية ، 379 (2) ، 173-182.
- Berruti، G.، & Paiardi، C. (2011). التكاثر الحيوي Acrosome: إعادة النظر في الأسئلة القديمة للحصول على رؤى جديدة. تكوين الحيوانات المنوية، 1 (2) ، 95-98.
- دان ، جي سي (1956). تفاعل أكروسوم. في المراجعة الدولية لعلم الخلايا (المجلد 5 ، ص 365-393). الصحافة الأكاديمية.
- دان ، جي سي (1967). رد فعل أكروسوم والليسين. في الإخصاب (ص 237-293). الصحافة الأكاديمية.
- Khawar، MB، Gao، H.، & Li، W. (2019). آلية التكوُّن الحيوي للأكروسوم في الثدييات. الحدود في الخلية والبيولوجيا التنموية ، 7 ، 195.
- سولومون ، إي بي ، بيرج ، إل آر ، ومارتن ، دي دبليو (2011). علم الأحياء (التاسع إدن). بروكس / كول ، Cengage Learning: USA.
- Zaneveld، LJD، & De Jonge، CJ (1991). إنزيمات أجسام الحيوانات المنوية للثدييات وتفاعل أكروسوم. في نظرة عامة مقارنة لتخصيب الثدييات (ص 63-79). سبرينغر ، بوسطن ، ماساتشوستس.