Acrosoma: reacción, función y definición

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El viaje de un esperma

Seamos honestos: los espermatozoides tienen un trabajo difícil. Primero, tienen que encontrar un óvulo para fertilizar. E incluso después de nadar largas distancias a través de condiciones traicioneras, la gran mayoría de estas pequeñas células de corta vida no encuentran un huevo.

Los pocos espermatozoides que encuentran un óvulo no están terminados; todavía tienen que cruzar la capa protectora del huevo y fusionar su propia membrana con la membrana plasmática del huevo, un proceso que requiere una reacción acrosómica (más sobre eso en un minuto).

En casi todos los casos, solo uno de los millones de espermatozoides liberados logra hacer esto. El núcleo y el material genético de este espermatozoide afortunado ingresan al óvulo y comienza el desarrollo de un nuevo organismo.

Anatomía de un esperma

Para comprender la reacción del acrosoma, primero debemos comprender los diferentes componentes involucrados.

Aquí hay un diagrama básico de la anatomía de un espermatozoide. La cola es, por supuesto, para nadar y la cabeza contiene un núcleo, una piscina de actina y un acrosoma . Entonces, ¿para qué son estas piezas?

El acrosoma es una vesícula colocada cerca de la membrana plasmática en la punta de la cabeza del esperma. Esta vesícula contiene enzimas proteolíticas solubles (representadas en el diagrama como contenido rosa) y proteínas de la membrana interna, como bindina (representada como puntos de color cian). El núcleo (representado en verde) contiene el material genético que los espermatozoides intentan transmitir, un genoma haploide porque contiene solo una copia de cada cromosoma.

Delante del núcleo y detrás del acrosoma, los espermatozoides almacenan actina (representada en púrpura). La actina es una proteína citoesquelética que existe en dos formas principales en las células: globular o G-actina y filamentosa o F-actina. Las proteínas G-actina son monómeros que pueden polimerizarse en filamentos largos de F-actina, que pueden cambiar la forma de la célula. Como veremos, esto es importante durante la reacción del acrosoma.

La reacción del acrosoma

La reacción del acrosoma es la exocitosis del acrosoma o la fusión de la membrana acrosómica con la membrana plasmática del esperma. Este proceso libera el contenido acrosómico hacia el exterior de los espermatozoides y expone las proteínas de la membrana acrosómica interna en la membrana plasmática externa del esperma.

La función de la reacción del acrosoma es ayudar a los espermatozoides a atravesar la capa protectora del óvulo y permitir que las membranas plasmáticas del espermatozoide y el óvulo se fusionen. Esto coloca ambos núcleos haploides (uno del esperma y otro del óvulo) en la misma célula, donde forman el genoma diploide del nuevo organismo.

La reacción del acrosoma se inicia mediante la unión de los espermatozoides a las moléculas de la capa protectora del óvulo. Esta unión provoca un influjo de calcio en el citosol de los espermatozoides, que estimula la exocitosis del acrosoma. Esto tiene tres consecuencias importantes: la liberación de enzimas proteolíticas, la extensión del proceso acrosómico y la exposición de proteínas de membrana. Veamos cada uno de estos con más detalle.

Liberación de enzimas proteolíticas

Cuando se liberan las enzimas proteolíticas del acrosoma , comienzan a degradar la capa protectora rica en proteínas del huevo. Esto crea un camino para que los espermatozoides naden en su camino hacia la membrana plasmática del óvulo.

¿Qué es esta capa protectora de huevos a la que seguimos refiriéndonos? Es diferente en los mamíferos que en los organismos marinos, como los erizos de mar, cuyo proceso de fertilización externa se ha estudiado a menudo. En los erizos de mar, la membrana plasmática del huevo está rodeada por una envoltura vitelina delgada y porosa hecha de matriz extracelular y una capa gelatinosa más gruesa que la rodea. En los mamíferos, la membrana plasmática del huevo está rodeada por una capa gruesa de zona pelúcida hecha de matriz extracelular y una capa de cúmulos gelatinosos que la rodea.

Tanto en los organismos marinos como en los mamíferos, la capa del huevo protege al huevo del daño y ayuda a prevenir la fertilización entre especies, lo que podría resultar en una descendencia inviable. En un ambiente marino, esto es especialmente importante porque hay muchos óvulos y espermatozoides en el agua que han sido liberados por diferentes organismos. La capa del óvulo también desempeña un papel en la prevención de la poliespermia o la fertilización por más de un espermatozoide, lo que también daría lugar a una descendencia inviable.

Extensión y exposición

La G-actina en el citosol del esperma se polimeriza en F-actina, creando una proyección extendida en la punta de la cabeza del esperma. Esta proyección puntiaguda se llama proceso acrosómico y es la parte de la membrana del esperma que se fusionará con la membrana plasmática del óvulo.

Debido a la exocitosis del acrosoma, las proteínas de la membrana que estaban en la membrana acrosómica interna quedan expuestas en el exterior de la membrana plasmática del esperma, rodeando el proceso acrosómico. Algunas de estas proteínas de membrana ayudan a que los espermatozoides se mantengan unidos a la capa protectora del óvulo para que siga excavando.

Una vez que los espermatozoides atraviesan la capa protectora y alcanzan la membrana plasmática, otras proteínas de la membrana, como la bindina, se unen a los receptores de la membrana plasmática del óvulo. Esta unión desencadena la fusión de las membranas plasmáticas del óvulo y el esperma. Los receptores de unión de esperma y de unión de huevo son específicos de especie; solo interactuarán adecuadamente si tanto el óvulo como el esperma son de la misma especie, por lo que esta interacción es otro bloqueo para la fertilización entre especies.

Resumen de la lección

Para repasar, veamos este diagrama de la reacción acrosómica en el contexto de un huevo de erizo de mar que está siendo fertilizado:

Cuando el esperma se une a la capa protectora del óvulo, el acrosoma se exocita. Las enzimas proteolíticas del interior del acrosoma digieren las proteínas de la capa del huevo. El proceso acrosómico se forma cuando la G-actina se polimeriza en filamentos de F-actina. Las proteínas de la membrana acrosómica ayudan a los espermatozoides a permanecer unidos a la capa del óvulo a medida que se abren paso y también lo ayudan a unirse y fusionarse con la membrana plasmática del óvulo una vez que llega allí. Una vez que se fusionan las membranas plasmáticas, el núcleo del espermatozoide entra en el citosol del óvulo y, por fin, el trabajo del esperma está terminado.

Glosario

El esperma solitario encuentra un óvulo para la fertilización

Los resultados del aprendizaje

Al memorizar los detalles de esta lección, podrá:

• Cuenta el viaje del esperma
• Recordar los componentes anatómicos de un espermatozoide
• Discutir la función del acrosoma y el papel de la reacción del acrosoma en la fertilización.
• Describir las características y funciones de la capa protectora de los óvulos en mamíferos y organismos marinos.
• Explica la forma en que el esperma se fusiona con el óvulo.

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