Sel sperma – Pengertian, bentuk, struktur, fungsi

Sel sperma adalah sel reproduksi laki-laki (gamet) pada organisme yang bereproduksi melalui oogami. Spermatozoa biasanya memiliki kemampuan untuk secara aktif bergerak dan berfungsi untuk membuahi gamet betina – sel telur. Biasanya mereka jauh lebih kecil daripada telur, karena mereka tidak mengandung jumlah sitoplasma yang signifikan dan diproduksi oleh tubuh secara bersamaan dalam jumlah yang signifikan.

Struktur khas sperma mencerminkan bentuk leluhur umum hewan dan jamur: organisme uniseluler yang bergerak karena flagel di belakang, menggunakannya seperti ekor. Sekelompok besar organisme yang berasal dari itu termasuk hewan, sebagian besar jamur dan beberapa kelompok protista dan disebut flagela posterior. Kebanyakan eukariota lain dengan flagela memilikinya di depan.

Dalam pengertian luas, secara tradisional, sel-sel kelamin pria juga disebut spermatozoa dalam tumbuhan, serta istilah spermatozoid atau anterozoid (mereka juga diterapkan pada jamur yang secara tradisional dekat dengan tanaman).

Pengertian

Sel sperma adalah gamet jantan, atau sel-sel yang berfungsi dalam reproduksi generatif, sebelum pembuahan. Gamet bergabung dengan gamet lain, dalam hal ini sel telur perempuan, untuk membentuk zigot. Sebuah zigot adalah ovum, atau telur, setelah pembuahan. Sperma adalah singkatan dari spermatozoon, dan spermatozoa dalam bentuk jamak.

Pada mamalia, sel sperma diproduksi di testis laki-laki. Testis, atau testis, menghasilkan lebih dari 4 juta sperma baru setiap jam. Sel-sel sperma yang dihasilkan oleh pembelahan sel yang disebut meiosis, yang menghasilkan masing-masing sel sperma memiliki 23 kromosom, yang merupakan setengah dari kromosom yang ditemukan di setiap sel lainnya dalam tubuh manusia kecuali untuk telur wanita, yang juga mengandung hanya 23.

Ketika bergabung, namun, mereka membuat syarat 46 kromosom, sepasang terdiri dari satu kromosom dari laki-laki dan satu dari perempuan, diperlukan untuk perkembangan yang sehat.

Ada tiga bagian pada sel sperma yang sehat. Ada sebuah kapsul kepala yang berisi inti, bagian tengah disebut mitokondria dan ekor panjang disebut flagel. Inti mengandung materi genetik dari 23 kromosom.

Mitokondria dalam tubuh sel sperma menyediakan energi untuk aktivitas berenang diperlukan untuk sperma untuk mencapai sel telur. Sisi gerakan sisi flagel dimungkinkan oleh kontraksi alternatif dari serat protein yang membentuk ekor, memberikan dorongan untuk mencapai sel telur wanita setelah sperma telah memasuki fagina. Ada antara 200-500000000 sel sperma dalam ejakulasi tunggal.

Tidak semua sel sperma dilepaskan ke dalam fagina akan bertahan berjalanan sampai leher rahim ke saluran tuba. Hanya sel sperma hidup yang sehat dan lurus akan memiliki kesempatan untuk mencapai sel telur, suatu prestasi yang membutuhkan sperma mikroskopis untuk berenang sampai satu jam. Jika tidak ada sel telur untuk dibuahi, sel-sel sperma dapat tetap hidup hingga lima hari atau lebih dalam saluran reproduksi wanita.

Kesuburan pria tergantung pada seberapa sehat sel sperma dan kesehatan sel-sel tergantung untuk sebagian besar pada gaya hidup. Pria yang kelebihan berat badan, tidak mendapatkan cukup latihan atau mengikuti pola makan kurang dalam buah dan sayuran mungkin menemukan bahwa sperma mereka tidak subur seperti biasa. Stres dan polusi juga memainkan peran utama dalam menurunkan kesehatan sperma.

Sperma pada hewan

Pada spesies hewan yang berbeda, spermatozoa disusun secara berbeda, tetapi masih ada fitur struktural yang umum. Pada sperma hewan yang khas, kepala, bagian tengah dan ekor (flagel) diisolasi.

Inti haploid (pembawa kromosom), akrosom (pembawa enzim litik yang diperlukan untuk melarutkan membran telur) dan sentriol, yang membentuk sitoskeleton flagel, terletak di kepala. Antara kepala dan bagian tengah ada penyempitan sel, yang disebut leher. Di bagian tengah adalah mitokondria – mitokondria spiral raksasa. Flagel berfungsi untuk memindahkan sperma.

Pada kebanyakan hewan, sperma memiliki struktur khas yang dijelaskan di atas. Namun ada beberapa pengecualian. Jumlah flagela mungkin lebih dari satu. Jadi di akuarium ikan sperma tetradon membawa dua flagela. Pada beberapa krustasea, sperma membawa beberapa flagela. Pada cacing gelang, spermatozoa benar-benar tanpa flagela (selama evolusi, semua sel hewan jenis ini kehilangan silia dan flagela), mereka memiliki bentuk amoeboid dan bergerak dengan bantuan pseudopoda. Pada kadal, ekor membawa “membran bergelombang” (sirip). Kepala sperma sangat beragam. Pada manusia, kepala sperma berbentuk bulat telur, diratakan lateral. Pada tikus – dalam bentuk kail. Krustasea bagian bawah memiliki sperma berbentuk bola. Dalam beberapa marsupial, spermatozoa digandakan dan bergerak berpasangan, sementara secara bersamaan menyerang ekor mereka. Pemisahan terjadi segera sebelum pembuahan sel telur.

Sperma memiliki dimensi mikroskopis, biasanya, panjang sperma dari beberapa puluh hingga beberapa ratus mikrometer. Ukuran sperma juga sangat bervariasi dan tidak berkorelasi dengan ukuran hewan dewasa. Sebagai contoh, spermatozoa tikus 1,5 kali lebih besar dari spermatozoa manusia. Dan sperma dari triton beberapa kali lebih besar dari sperma manusia.

Sperma manusia

Sel sperma pertama kali dijelaskan oleh mikroskop Belanda Anthony van Levenguk pada tahun 1677. Menurut Levenguk sendiri, tentang “benih hewan” -nya (sebagaimana Levenguk memanggil mereka) ia diberitahu oleh temannya, mahasiswa kedokteran Johann Ham. dan meskipun penemuan formal sperma adalah milik Gam, sperma Levenguk diperiksa, dibuat sketsa dan dijelaskan secara rinci. Yang pertama ditemukan adalah sperma manusia, dan Levenguk segera menggambarkan sperma banyak hewan. Levenguk segera menyarankan agar “benih hewan” ikut serta dalam pembuahan, seperti yang dilaporkan oleh surat khusus kepada British Royal Scientific Society. Namun, selama hampir satu abad, sudut pandang yang berlaku dalam sains adalah  spermatozoa adalah organisme parasit dalam semen, dan cairan mani membuahi dirinya sendiri. Peran sperma dalam pembuahan telah dibuktikan oleh ilmuwan alam Italia Lazzaro Spallanzani. Istilah “sperma” hanya muncul pada awal abad XIX. Itu diperkenalkan oleh akademisi dari St. Petersburg Academy of Sciences, seorang Jerman kelahiran Karl Ernst von Baer.

Struktur dan fungsi

Sperma manusia adalah sel khusus, struktur yang memungkinkannya untuk memenuhi fungsinya: untuk mengatasi saluran genital wanita dan menembus sel telur untuk memasukkan bahan genetik pria ke dalamnya. Sperma, bergabung dengan telur, membuahinya.

Dalam tubuh manusia, sperma adalah sel terkecil dalam tubuh (jika Anda anggap hanya kepala itu sendiri tanpa ekor). Total panjang sperma pada manusia adalah sekitar 55 mikron. Panjang kepala sekitar 5,0 μm, lebar 3,5 μm dan tinggi 2,5 μm, bagian tengah dan ekor masing-masing berukuran sekitar 4,5 dan 45 μm.

Ukuran kecil mungkin diperlukan untuk pergerakan sperma yang cepat. Untuk mengurangi ukuran sel sperma selama pematangannya, transformasi khusus terjadi: nukleus dipadatkan oleh mekanisme kondensasi kromatin yang unik (histon dikeluarkan dari nukleus dan ikatan DNA dengan protein protamin), sebagian besar sitoplasma dikeluarkan dari sperma dalam bentuk apa yang disebut “tetesan sitoplasma”, hanya organel yang paling penting.

Sperma jantan memiliki struktur yang khas dan terdiri dari kepala, bagian tengah dan ekor.

Kepala sperma manusia memiliki bentuk ellipsoid, yang dikompresi secara lateral, di satu sisi terdapat fossa kecil, jadi kadang-kadang mereka berbicara tentang bentuk “seperti sendok” kepala sperma pada manusia. Struktur sel berikut terletak di kepala sperma:

  • Sebuah nukleus membawa satu set kromosom. Nukleus semacam itu disebut haploid. Setelah fusi sperma dan sel telur (nukleusnya juga haploid), zigot terbentuk – organisme diploid baru yang membawa kromosom ibu dan ayah. Selama spermatogenesis (perkembangan sperma), dua jenis sperma terbentuk:  kromosom X dan kromosom Y. Ketika sel telur dibuahi dengan sperma yang mengandung X, embrio wanita terbentuk. Ketika sel telur dibuahi dengan sperma yang mengandung Y, embrio jantan terbentuk. Nukleus sperma jauh lebih kecil daripada nukleus sel-sel lain, ini sebagian besar disebabkan oleh organisasi unik dari struktur kromatin sperma (lihat protamin). Karena kondensasi yang kuat, kromatin tidak aktif – RNA tidak disintesis dalam inti sperma.
  • Akrosom adalah badan Golgi yang dimodifikasi – vesikel membran yang membawa enzim litik – zat yang melarutkan kulit telur. Akrosom menempati sekitar setengah volume kepala dan kira-kira berukuran sama dengan nukleus. Itu terletak di depan nukleus dan menutupi setengah dari nukleus (oleh karena itu, akrosom sering dibandingkan dengan topi). Setelah kontak dengan sel telur, akrosom membuang enzim-enzimnya ke luar dan melarutkan sebagian kecil sel telur, menghasilkan “jalan” kecil untuk penetrasi sperma. Akrosom mengandung sekitar 15 enzim litik, yang utamanya adalah akrosin.
  • Sentrosom adalah pusat organisasi mikrotubulus yang menyediakan pergerakan ekor sperma, dan juga dianggap terlibat dalam pendekatan inti zigot dan pembelahan sel pertama zigot.

Di belakang kepala adalah apa yang disebut “bagian tengah” dari sperma. Bagian tengah dipisahkan dari kepala dengan penyempitan kecil – “leher”. Di belakang bagian tengah adalah ekor. Flagelum sitoskeleton, yang terdiri dari mikrotubulus, melewati seluruh bagian tengah sperma. Di bagian tengah di sekitar sitoskeleton flagel, ada mitokondria, yang terdiri dari 28 mitokondria. Mitokondria memiliki bentuk spiral dan melingkari sitoskeleton flagel. Mitokondria melakukan fungsi sintesis ATP dan dengan demikian memastikan pergerakan flagel.

Sel sperma
Ekor, atau flagel, terletak di belakang bagian tengah. Ini lebih tipis dari bagian tengah dan lebih panjang dari itu. Ekor adalah organ pergerakan sperma. Strukturnya khas flagela sel eukariotik.

Gerakan sperma manusia

Sperma manusia bergerak dengan flagel. Selama gerakan, sperma biasanya berputar di sekitar porosnya. Kecepatan sperma manusia bisa mencapai 0,1 mm per detik atau lebih dari 30 cm per jam. Pada seorang wanita, sekitar 1-2 jam setelah koitus dengan ejakulasi, spermatozoa pertama mencapai bagian ampul tuba fallopi (bagian di mana pembuahan terjadi).

Pada pria, sperma tidak aktif, gerakan flagela mereka tidak signifikan. Pergerakan sperma melalui saluran genital pria (tubulus seminiferus, duktus epididimis, vas deferens) terjadi secara pasif karena kontraksi peristaltik pada otot-otot duktus dan pemukulan silia sel-sel dinding duktus. Sel sperma menjadi aktif setelah ejakulasi karena terpapar enzim prostat.

Pergerakan sperma melalui saluran genital wanita bersifat independen dan dilakukan terhadap pergerakan cairan. Untuk melakukan pembuahan, sperma perlu menutup jalur sekitar 20 cm (saluran serviks sekitar 2 cm, rongga rahim sekitar 5 cm, saluran tuba sekitar 12 cm).

Lingkungan intim wanita berakibat fatal bagi sperma, cairan mani menetralkan asam-asam ini dan menekan sebagian sistem kekebalan wanita terhadap sperma. Dari bagian intim ini, sperma bergerak menuju serviks. Arah pergerakan sperma menentukan, memahami pH lingkungan. Bergerak ke arah penurunan keasaman; pH pagina sekitar 6,0, pH serviks sekitar 7,2. Sebagai aturan, sebagian besar sperma tidak dapat mencapai leher rahim dan mati di fagina (sesuai dengan kriteria WHO yang digunakan dalam tes postcoital, 2 jam setelah koitus, tidak ada sperma yang tersisa di dalam vagina). Bagian dari saluran serviks sulit untuk sperma, karena adanya lendir serviks di dalamnya.

Setelah melewati leher rahim, spermatozoa muncul di dalam rahim, lingkungan yang menguntungkan bagi sperma, dan di dalam rahim mereka dapat mempertahankan motilitas mereka untuk waktu yang lama (sperma individu hingga 3-4 hari). Lingkungan uterus memiliki efek pengaktifan pada sperma, mobilitasnya meningkat secara signifikan. Fenomena ini disebut “kapasitasi.” Untuk pembuahan yang berhasil, setidaknya 10 juta sperma harus masuk ke rahim.

Dari rahim, sperma dikirim ke tuba falopii, ke arah mana dan di dalam mana sperma ditentukan oleh aliran cairan. Telah ditunjukkan bahwa sperma memiliki rheotaxis, yaitu kemampuan untuk bergerak melawan aliran. Aliran cairan dalam tuba fallopi menciptakan silia epitel, serta kontraksi peristaltik dari dinding otot tuba.

Sebagian besar sperma tidak dapat mencapai ujung tuba fallopi – yang disebut “corong,” atau “ampula,” tempat pembuahan terjadi. Dari beberapa juta sperma yang memasuki rahim, hanya beberapa ribu yang mencapai bagian ampula tuba fallopi. Bagaimana sperma manusia mencari sel telur di saluran tuba fallopi masih belum jelas. Kehadiran kemotaksis dalam spermatozoa manusia telah terbukti – gerakan menuju atlit yang disekresikan oleh telur.

Pengamatan in vitro menunjukkan bahwa pergerakan sperma adalah kompleks – sperma dapat melewati rintangan dan secara aktif mencari.

Rentang hidup sperma manusia

Setelah periode pematangan sekitar 64 hari, sperma dapat bertahan dalam tubuh pria hingga satu bulan. Dalam ejakulasi, mereka mampu bertahan tergantung pada kondisi lingkungan (cahaya, suhu, kelembaban) hingga 24 jam. Di genital wanita, sperma mati dalam beberapa jam. Di serviks, uterus dan tuba falopii, spermatozoa tetap hidup hingga 3 hari.

Sperma di dunia tumbuhan

Dalam kebanyakan kasus, sperma tanaman sangat kecil; pengecualian adalah sperma cycas: pada beberapa spesies mereka terlihat dengan mata kasar, mencapai diameter 0,3 mm. Inti sperma tumbuhan biasanya besar, dengan sejumlah kecil sitoplasma. Sperma tumbuhan juga disebut anterozoid. Organ tumbuhan tempat spermatozoa terbentuk disebut anteridia.

Anabiosis hewan

Karena pergerakan yang ditangguhkan, konsumsi sumber daya energi untuk proses vital sperma dan akumulasi produk metabolisme sangat terhambat, yang meningkatkan masa hidup mereka di luar tubuh. Karena itu, fenomena ini banyak digunakan dalam inseminasi buatan. Saat ini, beberapa metode diketahui untuk membuat penangguhan gerakan sperma buatan:

  • Menurunkan suhunya ke 2-4 derajat Celcius.
  • Pendinginan sperma yang dalam (hingga -196 derajat Celcius).
  • Penurunan pH sperma menjadi 6,3-6,4 menggunakan asam organik.
  • Penggunaan zat kimiawi penghambat proses metabolisme pada sperma.

Related Posts