Struktury morfologiczne plemnika – funkcje fizjologiczne


Struktury
morfologiczne
plemnika  funkcje
fizjologiczne
Karolina Augustowska
Paweł Omyła
Główne funkcje
Plemniki charakteryzują się dwiema wyspecjalizowanymi
funkcjami fizjologicznymi: zdolnością zapłodnienia komórki
jajowej oraz zdolnością ruchu.
Plemnik składa się z główki wraz z akrosomem, szyjki,
wstawki i witki. Główka plemnika i związany z nią akrosom- to
przede wszystkim zródło i magazyn informacji genetycznej
oraz enzymów ułatwiających przejście plemników przez
osłony komórki jajowej. Wstawka i witka- to z kolei struktury
związane z biochemicznym mechanizmem ruchu plemnika
oraz jego metabolizmem.
Plazmolema - obok funkcji strukturalnej ochrania plemnik
przed wpływem niekorzystnych czynników środowiskowych,
reguluje transport substancji oraz spełnia specyficzną rolę
związaną z zapłodnieniem jaja.
Budowa plemnika
Plazmolema
Podstawowymi składnikami są fosfolipidy, białka i węglowodany. Błona
zawiera znaczne ilości kwasu sjalowego którego obecność warunkuje
ujemny ładunek elektryczny błony. Na powierzchni plazmolemy są
wiązane liczne białka plazmy nasienia: laktoferyny, inhibitory proteinaz
oraz czynnik dekpacytacyjny (DF). Wymienione substancje o
właściwościach immunogennych są nazywane białkami antygenowymi
opłaszczającymi plemniki.
Odgrywa rolę w utrzymaniu ruchliwości plemników przez udział w
zachowaniu zróżnicowanego gradientu stężeń po ubu stronach błony.
W transporcie jonów wapnia uczestniczą kalmodulina oraz zależna od
Ca2+ Mg2+ ATPaza.
Plazmolema reguluje stężenie jonów wapniowych które uczestniczą w
inicjacji i przebiegu reakcji akrosomowej oraz aktywacji aparatu ruchu
plemników.
Na całej powierzchni plazmolemy obecna jest cyklaza adenylanowa.
Fosforylacji białek plazmolemmy zależna od cAMP odgrywa ważną rolę
w regulacji funkcji biochemicznej rozrodu.
Akrosom plemnika
Z błoną zewnętrzną akrosomu związana jest
aktywność:
Hialuronidaza
Neuraminidaza
Fosfataza kwaśna
Arylaza
Arylamidaza
arylosulfataza
Enzym penetracji komórek wieńca promienistego
Peptydaza
Aspartyloamidaza
Akrozyna
Hialuronidaza
Enzym ten posiadają wszystkie gatunki z wyjątkiem ptaków.
Aktywowany przez jony Na+ K+, w mniejszym stopniu przez
jony Mg2+ Mn2+ Ca2+.
Hydrolizuje wiązania pomiędzy 2-acetamido-2dezoksy-D-
glukozą i resztami D-glukuronianu kwasu hialuronowego,
głównego składnika komórek wzgórka jajonośnego.
Bierze udział w modyfikacji przestrzennej osłony przejrzystej
komórki jajowej uczulając ją na działanie akrozyny.
Ma właściwości antygenowe. Na różnych etapach rozrodu
pojawiają się różne przeciwciała przeciwko enzymowi tkanki
jądrowej powodując obniżenie zdolności zapładniającej
plemników. Mogą wpływać na rozwój zarodkowy.
Neuraminidaza
Glikozydaza hydrolizująca wiązania
między kwasami sjalowymi a resztami 2-
acetamido-2-dezoksky-D-galaktozy w
sjaloglikoproteinach. Budowę
sjaloglikoproteinową posiada osłona
przejrzysta jaja.
Akrozyna
Proteinaza serynowa hydrolizująca wiązania peptydowe
utworzone przez grupy karboksylowe argininy lub lizyny.
W akrosomach występuje w formie zymogenu 
proakrozyny, stanowiącego kompleks akrozyna-inhibitor
akrozyny.
Rozpad kompleksu następuje przy pH kwaśnym, czemu
towarzyszy wzrost aktywności akrozyny.
Akrozyna ułatwia przejście plemnika przez osłonę
przejrzystą jaja. Enzym hydrolizuje wiązania arginylowe i
lizolowe, co powoduje zmiany konformacyjne receptorów
osłony i zapobiega polispermii.
Główka plemnika
Nukleoproteina składająca się z DNA i białek zasadowych
oraz RNA stanowiące 0,2% ogólnej ilości DNA.
Najlepiej poznanymi białkami zasadowymi są protaminy
w plemnikach ryb np. w plemnikach śledzia na 1
cząsteczkę DNA przypada 100 cząsteczek protamin. U
ssaków występują kreatyno podobne białka histonowe
plemników. Powstały kompleks DNA-protamina zwija się
wokół hipotetycznego walca a następnie dzięki siłą van
der Waalsa ulega spłaszczeniu i powstaje struktura
przypominająca  obrączkę . Fragmenty DNA nie
związane z protaminami tworzą tzw. Domeny pętlowe.
Odpowiednia organizacja genomu plemników zapewnia
prawidłowy proces zapłodnienia i rozwoju zarodkowego.
Witka plemnika
Część witkowa plemnika, obejmująca
szyjkę, wstawkę i witkę zasadniczą, jest
pokryta plazmolemą.
W szyjce znajdują się dwie centriole:
bliższa i dalsza których budowa chemiczna
nie jest poznana.
Od centrioli dalszej odchodzą mikrotubule tworzące
włókno osiowe. Składa się ono z podwójnych
mikrotubuli umiejscowionych obwodowo (9+9) oraz
centralnie (1).
Mikrotubula centralna i obwodowe dzięki wzajemnym
wiązanią tworzą nić osiową witki plemnika która we
wstawce jest otoczona  spiralą mitochondrialną -
zestaw enzymów wewnątrz i
zewnątrzmitochondrialnych (heksokinaza,
dehydrogenaza mleczanowa).
W składzie mikrotubuli obwodowych znajdują się
dyneina i tubulina.
Dyneina i tubulina
Tubulina występuje w połączeniu z GDP,
reguluje skurcz witki plemników poprzez
fosforylację w obecności, stymulowanej
przez cAMP, kinazy białkowe.
Dyneina jest ATPazą aktywowaną przez
jony Mg2+ i Ca2+.
Funkcje dyneiny i tubuliny
Funkcja biochemiczna obu białek
polega na reakcji transfosforylacji
pomiędzy wolnym ATP a tubuliną
związaną z GDP, katalizowaną przez
kinazę nukleozydodifosforanową, oraz
reakcji defosforylacji ATP do ADP,
katalizowana przez ATPazę dyneiny.
Mechanizm działania cAMP
Poziom ATP we wstawce jest decydującym czynnikiem w regulacji
ruchliwości plemników. Mechanizmy regulujące poziom ATP związane z
kontrolą tempa metabolizmu. Ważną funkcję odgrywają tutaj cAMP oraz
cGMP, są one syntetyzowane z udziałem specyficznych cyklaz
umiejscowionych w plazmolemie. Ich aktywność kontrolowana jest przez
hormony steroidowe, katecholaminy, gonadotropiny.
Enzym fosfdiestraza kontroluje poziom cAMP i cGMP rozkładając je do AMP
lub GMP. Obecność cAMP stymuluje wzrost ruchliwości plemników, spadek
ilości ATP oraz przyspieszenie metabolizmu komórkowego.


Wyszukiwarka