Gametogenesis adalah proses pembentukan dan diferensiasi gamet haploid (sperma dan ovum) dari sel germinal primer diploid, gametogonia (spermatogonia dan oogonia) yang terdapat dalam organ seks primer yang disebut gonad (testis pada pria dan ovarium pada wanita).
Gametogenesis terdiri dari dua jenis:
- Spermatogenesis dan
- Oogenesis.
I. Spermatogenesis (Gambar 3.13 A dan 3.14):
Definisi:
Ini adalah pembentukan gamet jantan haploid, mikroskopis dan fungsional, spermatozoa dari sel reproduksi diploid, spermatogonia, hadir dalam testis organisme jantan.
Periode:
Pada hewan kawin musiman, testis menjalani siklus testis di mana testis dan jaringan spermatogeniknya hanya berfungsi pada musim kawin tertentu. Jadi pada beberapa mamalia yang berkembang biak secara musiman seperti kelelawar, berang-berang dan llama, testis membesar, menjadi fungsional dan turun ke dalam skrotum pada musim kawin menjadi lebih berat karena akumulasi sperma, sementara menjadi berkurang, tidak berfungsi dan naik ke perut di tempat lain. musim.
Tetapi pada manusia jantan, singa, banteng, kuda dll, testis terletak secara permanen di dalam skrotum dan spermatogenesis terjadi sepanjang tahun. Pada laki-laki manusia, testis turun ke kantung skrotum masing-masing selama bulan ketujuh pembangunan di bawah stimulasi FSH adenohipofisis.
Tetapi pada beberapa mamalia misalnya gajah, echidna, lumba-lumba, paus, anjing laut dll, testis terletak secara permanen di perut (intra -abdominal) terutama karena adanya blubber (lapisan lemak tebal di bawah kulit). Spermatogenesis adalah proses yang berkelanjutan dan selesai dalam waktu sekitar 74 hari.
Mekanisme:
Spermatogenesis dibagi menjadi dua bagian:
- Pembentukan Spermatid:
Ini dibagi menjadi tiga fase:
- Fase perkalian atau mitosis:
Ini melibatkan pembelahan mitosis yang cepat dari sel germinal primer atau primordial diploid, yang disebut gonosit, terdapat dalam epitel germinal tubulus seminiferus testis. Sel ini tidak berdiferensiasi dan memiliki nukleus yang besar dan kaya kromatin.
Ini membentuk sejumlah besar sel induk sperma diploid dan bulat yang disebut spermatogonia (Bahasa Yunani sperma = benih; hilang = keturunan). Setiap sel spermatogonium berdiameter sekitar 12 malam dan memiliki nukleus yang menonjol. Beberapa spermatogonia bertindak sebagai sel induk (disebut spermatogonia Tipe A) dan terus membelah dan menambah sel baru dengan pembelahan mitosis berulang, sehingga membentuk garis keturunan spermatogenik, tetapi beberapa spermatogonia bergerak ke dalam dan memasuki fase pertumbuhan (disebut spermatogonia Tipe B).
- Fase pertumbuhan:
Ini ditandai dengan spermatositogenesis di mana spermatogonium diploid bertambah besar (sekitar dua kali) dengan akumulasi bahan nutrisi (berasal dari sel germinal dan tidak disintesis) dalam sitoplasma dan replikasi DNA, dan membentuk spermatosit primer diploid. Bahan nutrisi berasal dari sel germinal. Selama ini, spermatosit primer mempersiapkan diri untuk memasuki meiosis. Fase pertumbuhan spermatogenesis memiliki durasi yang jauh lebih pendek daripada fase oogenesis.
- Fase Pematangan atau Meiotik:
Ini ditandai dengan meiosis. Spermatosit primer diploid mengalami meiosis-I (pembelahan reduksi atau heterotipikal) dan membentuk dua sel haploid yang disebut spermatosit sekunder, masing-masing mengandung 23 kromosom.
Segera diikuti oleh meiosis-II (pembelahan sama atau homotipikal) di setiap spermatosit sekunder untuk membentuk dua spermatid haploid, yang masing-masing memiliki 23 kromosom. Jadi setiap spermatogonium diploid menghasilkan 4 spermatid haploid. Berbagai tahapan spermatogenesis saling berhubungan oleh untaian sitoplasma hingga spermiogenesis ketika gamet yang matang dan saling berhubungan terpisah satu sama lain.
- Spermiogenesis (Gambar 3.15):
Transformasi spermatid non-motil, bulat dan haploid menjadi spermatozoa fungsional dan motil disebut spermiogenesis atau spermioteliosis. Tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan motilitas sperma dengan mengurangi berat badan dan perkembangan struktur alat gerak.
Ini melibatkan perubahan berikut:
- Nukleus menjadi padat, sempit dan runcing ke depan karena hilangnya bahan seperti RNA, nukleolus, dan sebagian besar protein asam.
- Bagian badan Golgi spermatid membentuk akrosom, sedangkan bagian badan Golgi yang hilang disebut sisa Golgi.
- Sentriol spermatid membentuk leher sperma.
- Sentriol distal menimbulkan aksonem.
- Mitokondria membentuk cincin spiral di belakang leher di sekitar sentriol distal dan bagian proksimal aksonem. Ini disebut nebenkern.
- Sebagian besar sitoplasma hilang tetapi sebagian sitoplasma membentuk selubung ekor sperma.
Spermatid matang menjadi spermatozoa di lipatan dalam sitoplasma sel Sertoli (sel perawat) yang juga menyediakan makanan bagi mereka. Spermatozoa dewasa dilepaskan di lumen tubulus seminiferus, yang disebut spermiasi. Kedua testis dewasa muda membentuk sekitar 120 juta sperma setiap hari.
Perubahan spermatid untuk membentuk sperma selama spermiogenesis.
|
Struktur spermatid |
Perubahan pada sperma |
|
1. Inti 2. Kompleks Golgi 3. Sentriol distal 4. Mitokondria 5. Sitoplasma |
Menciut dan memanjang. Perubahan pada akrosom. Membentuk filamen aksial ekor sperma. Bentuk spiral mitokondria dari selubung yang disebut nebenkem. Umumnya hilang kecuali selaput tipis yang disebut manchette. |
Kontrol:
Pada manusia laki-laki, spermatogenesis dimulai hanya pada usia pubertas karena peningkatan sekresi hormon pelepas gonadotropin (GnRH) dari hipotalamus otak. GnRH menstimulasi adenohipofisis untuk mengeluarkan dua gonadotropin: FSH dan ICSH. ICSH merangsang sel testis Leydig untuk mengeluarkan hormon seks pria, yang disebut androgen, yang paling penting adalah testosteron.
Testosteron merangsang spermatogenesis terutama spermiogenesis. FSH merangsang sel Sertoli testis untuk mengeluarkan faktor-faktor tertentu yang membantu dalam proses spermatogenesis. Ini disebut kontrol fisiologis.
Jenis:
Pada manusia dan sejumlah besar hewan lain yang memiliki mekanisme XY pada pria, ada dua jenis sperma: 50% Gynospermae memiliki Kromosom X dan 50’X) Androspermae memiliki Kromosom Y.
Makna:
(sebuah) Menghasilkan sperma haploid.
(b) Persilangan dapat terjadi selama meiosis-I, sehingga menghasilkan variasi.
(c) Membuktikan hubungan evolusi.
II. Oogenesis (Gbr. 3.13 B):
Definisi:
Ini melibatkan pembentukan gamet betina haploid yang disebut ovum, dari sel induk telur diploid, oogonia, ovarium organisme betina. Ini melibatkan 2 proses biologis: Pemrograman dan pengemasan genetik.
Periode:
Periode oogenesis berbeda pada hewan yang berbeda. Pada wanita manusia, ada sekitar 1.700 sel benih primer dalam gonad wanita yang belum berdiferensiasi pada satu bulan perkembangan janin. Ini berkembang biak untuk membentuk sekitar 600.000 oogonia pada masa kehamilan dua bulan dan pada bulan ke-5, ovarium mengandung lebih dari 7 juta oogonia; namun, banyak yang mengalami atresia (degenerasi sel germinal) sebelum lahir. Pada saat kelahiran, terdapat 2 juta folikel primer, tetapi 50% dari jumlah tersebut adalah atresia.
Atresia berlanjut dan pada saat pubertas setiap ovarium hanya mengandung 60.000-80.000 folikel primer. Oogenesis selesai hanya setelah permulaan pubertas dan hanya satu dari 500 yang distimulasi oleh FSH untuk matang. Jadi oogenesis adalah proses yang terputus-putus dan boros.
Mekanisme:
Seperti spermatogenesis, oogenesis terbentuk dari tiga fase:
- Fase perkalian:
Dalam sel benih primer tertentu (berukuran lebih besar dan memiliki inti besar) epitel germinal ovarium mengalami pembelahan mitosis yang cepat untuk membentuk kelompok sel induk telur diploid, oogonia. Masing-masing kelompok awalnya merupakan akord dan disebut tabung telur pfluger yang kemudian membentuk massa bulat, sarang telur (Gbr. 3.13 B).
- Fase pertumbuhan:
Fase pertumbuhan oogenesis berlangsung sangat lama dibandingkan dengan spermatogenesis misalnya, hanya tiga hari pada Drosophila, 6-14 hari pada ayam, 3 tahun pada katak dan bertahun-tahun (12-13 tahun) pada manusia betina. Selama fase pertumbuhan, satu oogonium sarang telur diubah menjadi oosit primer diploid sementara oogonium sarang telur lainnya membentuk epitel folikel nutritif berlapis tunggal di sekitarnya.
Struktur yang terbentuk disebut folikel primer. Kemudian, setiap folikel primer dikelilingi oleh lebih banyak lapisan sel granulosal dan berubah menjadi folikel sekunder. Segera folikel sekunder mengembangkan rongga antral berisi cairan yang disebut antrum, dan disebut folikel tersier. Lebih lanjut berubah untuk membentuk folikel Graafian. Jadi tidak semua oogonia berkembang lebih jauh.
Fase pertumbuhan melibatkan:
(a) Peningkatan ukuran oosit (2000 kali pada katak; 43 kali pada tikus; 90.000 kali pada Drosophila; 200 kali pada ayam dan sekitar 200 kali pada manusia betina) dengan pembentukan dan akumulasi kuning telur (vitellogenesis) oleh mitokondria khusus awan yang terletak dekat dengan inti dan disebut inti kuning telur.
(b) Nukleus membengkak dengan nukleoplasma dan disebut vesikel germinal.
(c) Selaput vitellin tipis disekresikan di sekitar oosit.
(d) Peningkatan jumlah mitokondria, jumlah ER dan badan Golgi.
(e) Pembentukan kromosom sikat lampu pada ikan, amfibi, reptil, burung, serangga, dll. untuk sintesis kuning telur yang cepat.
( f ) Amplifikasi gen atau redundansi gen r-RNA untuk sintesis cepat r-RNA.
- Fase pematangan:
Ini ditandai dengan meiosis. Dalam hal ini, oosit primer diploid dan dewasa penuh mengalami meiosis-I (pembelahan reduksi) untuk membentuk dua sel haploid yang tidak sama. Sel yang lebih kecil disebut badan kutub pertama (Polosit) dan memiliki jumlah sitoplasma yang sangat kecil. Sel yang lebih besar disebut oosit sekunder dan memiliki sebagian besar sitoplasma kaya nutrisi. Keduanya adalah haploid dan masing-masing memiliki 23 kromosom.
Oosit sekunder mengalami meiosis-II (pembelahan sama rata) untuk membentuk dua sel haploid yang tidak sama. Sel yang lebih kecil disebut badan kutub kedua dan memiliki sitoplasma yang sangat sedikit, sedangkan sel yang lebih besar disebut ootid. Ini memiliki hampir seluruh sitoplasma dan berdiferensiasi menjadi sel telur. Sementara itu, badan kutub pertama dapat membelah menjadi dua.
Jadi dalam oogenesis, oogonium diploid membentuk satu ovum haploid dan dua atau tiga badan kutub sedangkan dalam spermatogenesis, spermatogonium diploid membentuk empat sperma haploid. Fungsi utama pembentukan badan kutub adalah untuk membawa haploidy tetapi untuk mempertahankan seluruh sitoplasma dalam satu ovum untuk menyediakan makanan selama perkembangan zigot untuk membentuk embrio. Jumlah ovum berkurang dengan kemampuan betina untuk melahirkan dan membesarkannya.
Pada sebagian besar organisme termasuk manusia perempuan, ovulasi terjadi pada tahap oosit sekunder di mana meiosis-I telah selesai dan badan kutub pertama telah dilepaskan. Meiosis-II selesai hanya pada saat masuknya sperma.
Makna:
(a) Menghasilkan ovum haploid dengan melepaskan 2 atau 3 badan kutub haploid.
(b) Sebagian besar sitoplasma dipertahankan dalam ovum fungsional.
(c) Variasi dapat muncul karena persilangan selama Meiosis-I.
(d) Membuktikan hubungan evolusioner.
