Spermatogenesis: Pengertian, Tujuan, tahapan, Faktor, regulasi

Spermatogenesis adalah proses di mana sperma diproduksi dari sel kuman primordial manusia (spermatogonias) dengan mekanisme mitosis dan meiosis. Ini adalah mekanisme gametogenesis pada manusia dan berkembang di testis (gonad jantan), meskipun pematangan akhir sperma terjadi di epididimis. Sperma adalah sel reproduksi pria, dimaksudkan untuk pembuahan sel telur; Mereka mengukur dari sepuluh hingga enam puluh mikron panjangnya dan terdiri dari kepala yang berisi bahan kromosom dan ekor atau flagel yang bertindak sebagai propelan.

Spermatogenesis adalah proses pembuatan sel sperma, atau perkembangan sel germinal imatur yang dikenal sebagai spermatogonium menjadi sel sperma matang yang disebut spermatozoa. Sel sperma adalah sel reproduksi laki-laki yang menyuburkan telur wanita dalam reproduksi generatif.

Spermatogenesis adalah proses memproduksi sperma yang mampu membawa jumlah yang tepat kromosom. Oogenesis, di sisi lain, adalah proses menghasilkan ovum. Kemampuan pria untuk bereproduksi tergantung pada kualitas tinggi dan kuantitas sperma; Oleh karena itu, spermatogenesis terjadi terus-menerus dari masa pubertas sampai mati. Tahapan termasuk dalam proses ini adalah spermatositogenesis, spermatogenesis, dan spermiogenesis.

Spermatogenesis dimulai pada tubulus seminiferus, yang, tergantung pada jenis mereka, terlihat seperti mie kecil, lurus atau bengkok pada testis. Bagian dalam tubulus seminiferus dilapisi dengan sel Sertoli dan spermatogonia. Sel-sel Sertoli sering disebut sebagai sel “perawat” karena mereka membantu dalam pengembangan sperma dengan memakan bahan limbah dari spermatogenesis dan mengarahkan sel-sel melalui kanal-kanal tubulus.

Selama spermatositogenesis, spermatogonium membelah melalui mitosis untuk membentuk dua sel diploid disebut spermatosit primer. Mitosis adalah jenis pembelahan sel di mana sel induk tumbuh dan kemudian membagi dua untuk membentuk dua sel anak yang identik. Spermatosit primer, yang memiliki dua kali jumlah bahan genetik dari sel normal, kemudian harus menjalani meiosis I.

Dalam jenis divisi ini, sel induk membelah untuk membentuk dua sel anak diploid, yang memiliki setengah kromosom, atau materi genetik, seperti sel induk. Spermatosit sekunder yang dihasilkan, yang memiliki jumlah kromosom normal, maka harus melalui meiosis II untuk membentuk spermatid. Bagian singkat ini spermatogenesis disebut spermatidogenesis.

Spermatid memiliki hanya setengah jumlah total kromosom. Hal ini karena ketika sperma bergabung dengan telur, yang juga hanya memiliki setengah jumlah kromosom yang diperlukan, mereka membentuk set lengkap kromosom dibuat dari gen laki-laki dan perempuan. Pengurangan separuh acak dan pasangan kromosom meningkatkan variabilitas genetik, merupakan komponen penting dalam evolusi.

Selama spermiogenesis, tahap akhir spermatogenesis, sel sperma tumbuh ekor dan mencapai kematangan penuh. Pada tahap pertama dari proses ini, tahap Golgi, materi genetik spermatid ini menjadi padat bersama untuk membentuk inti dan spermatid yang mengalami perubahan struktural.

Sementara itu sebelumnya melingkar, bagian tengah mulai membuncit dan sel meluas di salah satu ujung untuk membentuk aparatus Golgi, yang menciptakan bahan kimia yang disebut enzim. Selanjutnya, badan Golgi menyelubungi inti untuk membentuk tudung akrosom selama fase cap.

Enzim-enzim yang dikeluarkan oleh tudung akrosom memecah dinding sel telur wanita selama pembuahan, yang memungkinkan inti sperma memasuki sel telur dan bergabung dengan inti telur.

Sel sperma berkembang melalui proses spermatogenesis.
Sel sperma berkembang melalui proses spermatogenesis.

Pada fase akrosom berikut, sel sperma tumbuh ekor yang membantu untuk bergerak. Sel sperma berputar sendiri sekitar di dinding tubulus seminiferus sehingga ekornya menghadap ke arah lumen, atau ruang bagian dalam, tabung. Dengan bantuan dari hormon yang disebut testosteron, sel-sel Sertoli mengkonsumsi bahan selular kelebihan dalam tahap pematangan.

Dalam proses lain yang dikenal sebagai spermiasi, sel sperma yang matang dilepaskan ke lumen dan didorong ke dalam epididimis, sebuah tabung melingkar kecil yang terletak antara bagian belakang testis dan vas deferens. Di sini, sperma menjadi motil, atau mampu bergerak sendiri, dan siap untuk ejakulasi ke wanita saat berhubungan kelamin.

Pengertian Spermatogenesis

Spermatogenesis adalah proses mengembangkan gamet jantan, yang dikenal sebagai sperma dalam organ reproduksi pria, testis. Dalam proses ini, setiap sperma (haploid, mengandung satu salinan dari masing-masing kromosom. Untuk membuat gamet haploid, sebuah sel menjalani proses meiosis di mana genom direplikasi dan dibagi dua kali untuk menghasilkan empat gamet haploid.

Di dalam organ pria (testis) adalah tubulus seminiferus, saluran melingkar kecil sepanjang 30-60 cm dan diameter masing-masing 0,2 mm. Kedua testis mengandung sekitar seribu tubulus seminiferus. Dalam epitel tubulus ini menetap sel-sel benih atau spermatogonia di mana spermatogenesis dimulai. Proses ini diaktifkan oleh aksi hormon GnRH yang dilepaskan di hipotalamus. Spermatogenesis berlangsung sekitar 62 hingga 75 hari pada spesies manusia dan terdiri dari tiga fase atau tahapan: mitosis atau spermatositogenesis, meiosis, dan spermiogenesis atau spermatohistogenesis. Terkadang itu termasuk atherogenesis dan retrogenesis. Oleh karena itu, spermatogenesis adalah proses lengkap dan spermiogenesis adalah langkah terakhir dalam hal ini, di mana pematangan spermatid ke sperma terjadi.

Sel-sel yang terlibat dalam proses ini memiliki amplop haploid atau diploid, tergantung pada fase spermatogenesis di mana kita menemukan diri kita sendiri. Diploid (2n) adalah spermatogonia dan spermatosit primer, dan haploid (n) adalah spermatosit sekunder, spermatid, dan sperma.

Proses spermatogenesis umumnya terjadi di tubulus seminiferus testis mengikuti tahap yang berbeda. Spermatogenesis diikuti oleh pematangan dalam epididimis di mana mereka disekresikan dalam bentuk semen bersama dengan sekresi kelenjar. Proses spermatogenesis dimulai selama masa pubertas dan berakhir hanya ketika individu tersebut meninggal. Proses lengkap spermatogenesis pada pria dilakukan oleh aksi sel Leydig, hipotalamus, dan kelenjar hipofisis. Jumlah sperma ini secara bertahap berkurang seiring bertambahnya usia dan akhirnya menyebabkan infertilitas.

Tujuan Spermatogenesis

Proses Spermatogenesis bertujuan untuk menciptakan gamet jantan dewasa, yang kemudian membuahi gamet betina untuk membuat zigot, organisme bersel tunggal. Spermatogenesis menghasilkan pembelahan sel dan multiplikasi untuk membuat janin. Untuk keturunan yang sehat, jumlah kromosom harus dipertahankan dengan baik di seluruh tubuh karena kegagalan dapat menyebabkan beberapa kelainan.

Proses Spermatogenesis

Proses Spermatogenesis
Proses Spermatogenesis
  • Tahap 1: Diploid spermatogonia terletak di tubulus seminiferus yang mencakup dua kali jumlah total kromosom. Ini bereplikasi secara mitosis dalam interfase sebelum metode meiosis 1 untuk membuat 46 pasangan kromatid.
  • Tahap 2: Dalam hal ini, kromatid memungkinkan pertukaran informasi genetik melalui proses sinapsis. Hal ini dilakukan sebelum membelah menjadi spermatosit haploid melalui meiosis.
  • Tahap 3: Dalam pembagian ini, dua sel anak baru akan lebih lanjut membelah menjadi 4 spermatid, memiliki kromosom unik yang kira-kira setengah jumlahnya ke spermatogonium asli.
  • Tahap 4: Pada tahap ini, sel-sel bergerak dari lumen testis ke epididimis. Mereka menjadi dewasa dan berkembang menjadi empat sel sperma dengan pertumbuhan mikrotubulus pada sentriol untuk mengembangkan aksonem. Sentriol yang tersisa memanjang dan berkembang menjadi ekor sperma.

Faktor Yang Mempengaruhi Spermatogenesis

Proses spermatogenesis tampaknya sangat sensitif dan dapat dengan mudah dipengaruhi oleh perubahan kecil pada tingkat hormon. Misalnya- testosteron dikembangkan melalui hipotalamus, sel Leydig, dan kelenjar hipofisis. Proses spermatogenesis sangat sensitif terhadap perubahan suhu, defisiensi dalam diet, alkoholisme, paparan obat-obatan dan adanya penyakit dapat mempengaruhi laju pembentukan sperma secara merugikan.

Spermatogenesis atau spermatositogenesis

Sperma adalah sel haploid yang memiliki setengah kromosom daripada sel somatik, bersifat mobile, dan sangat berdiferensiasi. Pengurangan dalam mereka terjadi melalui pembelahan sel yang aneh, meiosis di mana sel diploid (2n) akan mengalami dua pembelahan sel berturut-turut tanpa langkah duplikasi DNA antara pembelahan ini, dengan kemampuan untuk menghasilkan empat sel haploid (n ). Dalam proses ini, perlu untuk berpindah dari sel diploid, tidak bergerak dan tidak berdiferensiasi, ke sel haploid lain, bergerak dan sangat berdiferensiasi.

Fakta penting yang perlu diperhatikan adalah bahwa sementara divisi reduktif meiosis dipertahankan di setiap kerajaan eukariotik, regulasi meiosis pada mamalia berbeda secara dramatis antara pria dan wanita; Di antara perbedaan-perbedaan ini ada enam:

  • Meiosis yang diprakarsai terus-menerus dari populasi sel induk yang sesuai.
  • Empat gamet diproduksi per siklus, sedangkan dalam oogenesis hanya ada satu (satu telur fungsional dan tiga badan kutub).
  • Meiosis selesai dalam beberapa hari atau bahkan beberapa minggu
  • Meiosis dan diferensiasi terjadi terus menerus tanpa menghalangi siklus sel.
  • Diferensiasi gamet terjadi di bawah prekursor haploid, setelah meiosis berakhir.
  • Kromosom kelamin dikecualikan dari rekombinasi dan transkripsi selama profase meiotik pertama.

Spermatogenesis, pada spesies manusia, terjadi dalam gelombang di seluruh tubulus seminiferus, sehingga daerah-daerah yang berdekatan dari tubulus yang sama menunjukkan spermatocytogenesis dan spermiogenesis pada berbagai tahap. Jadi, proses dimulai ketika sel-sel tubulus seminiferus testis yang tidak berdiferensiasi berlipat ganda. Agar spermatogenesis terjadi secara serempak, sel-sel penghubung sitoplasma terbentuk di antara sel-sel yang memungkinkan semua sel yang terletak di bagian melintang yang sama dari tubulus seminiferus berkembang pada waktu yang sama dan sinyal diferensiasi tidak mempengaruhi sel yang berbeda.

Sel-sel germinal ini memunculkan sel-sel induk sperma, dari mana sel-sel muncul yang akan berdiferensiasi menjadi spermatosit primer setelah mitosis sel-sel tipe A. yang bersesuaian mitosis mereka menghasilkan spermatogonia baru dan dengan demikian mempertahankan cadangan sel. Sel-sel ini ditandai dengan memiliki inti bulat atau oval kromatin terkondensasi, di mana inti perifer dan vakuola nuklir dapat ditemukan. Produksi spermatogonia tipe A menandai awal spermatogenesis, di mana semua sel ini diploid.

Ada beberapa jenis spermatogonia tipe A tergantung pada penampilan inti sel mereka:

  • Spermatogonias gelap, yang hanya membelah ketika terjadi pengurangan sperma secara drastis, dan sel-sel ini juga diyakini mewakili sel-sel induk sistem, dan pembelahan mitosisnya menghasilkan lebih banyak sel tipe-Ad dan beberapa sel tipe-Ap.
  • Spermatogonias pucat p, yang memunculkan lebih banyak spermatogonia dari tipe yang sama atau spermatogonia tipe B. Yang pertama, menimbulkan sel anak yang dihubungkan bersama oleh jembatan sitoplasmik, sedangkan yang kedua berasal dari pematangan yang sebelumnya.

Spermatogonia tipe B membelah dengan mitosis yang menghasilkan lebih banyak sel dari jenisnya; sel-sel ini matang oleh kelompok-kelompok sekitar 100 spermatogonia yang memproduksi spermatosit primer dan akhirnya sperma; Perlu juga dicatat bahwa spermatogonia jenis ini ditandai oleh kurangnya vakuola nuklir. Belum diketahui apa yang menyebabkan jenis spermatogonia ini mengikuti jalur menuju diferensiasi sel, sebelum pembaruan diri; Juga tidak diketahui apa yang merangsang sel-sel ini untuk memasuki pembelahan meiosis dan bukan mitosis.

Spermatogenesis pria atau gametogenesis adalah proses yang terjadi ketika individu mencapai kematangan seksual, yaitu, ketika tahap pubertas dimulai. Proses ini terutama diatur oleh ekspresi berlebihan dari protein BMP8b yang diperlukan untuk inisiasi dan pemeliharaan sel induk garis kuman. Protein ini disintesis dalam spermatogonia. Proses dimulai ketika ekspresi berlebihan dari BMP8b terjadi. Tubulus seminiferus yang sampai sekarang ditutup, terbuka pada tahap ini.

Pengaruh suhu pada spermatogenesis

Seluruh proses terjadi di testis, dan melalui epididimis mencapai penis yang mengarah ke luar. Testis adalah kelenjar sekresi yang tergantung di kantong kulit longgar, yang disebut kantong skrotum. Kantung ini sebagian besar permukaannya bersentuhan dengan bagian luar tubuh, bukannya dikelilingi oleh organ pelindung lain seperti yang terjadi pada organ sekretori lainnya. Kerugian dari kurangnya perlindungan dikompensasi oleh suhu sekitar 3 ℃ lebih rendah dari kasus yang berlawanan. Ini penting karena aktivitas enzimatik dari polimerase yang terlibat dalam spermatogenesis optimal pada suhu sekitar 34 ℃.

Oleh karena itu, disimpulkan bahwa pada sebagian besar mamalia, suhu memiliki efek penghambatan pada spermatogenesis, dengan mempengaruhi faktor-faktor berikut:

  • Menghalangi pematangan sperma pada suhu tubuh.
  • Β-polimerase dan spermatogenik recombinase memiliki suhu operasi yang optimal sedikit lebih rendah (1-3 ° C) daripada suhu tubuh. Temperatur yang lebih tinggi dan optimal menghambat aktivitasnya secara signifikan.
  • Skrotum bebas lemak dan otot Anda bereaksi terhadap panas dengan meregangkan atau mengerutkan kulit.
  • Sistem arteri (panas) dan vena (dingin) juga terlibat dalam pengaturan suhu skrotum.

Penyaluran sperma di testis

Selama proses penyaluran sperma terjadi peristiwa berikut:

  • Kontraksi seminiferus, eferen, dan vas deferens.
  • Peningkatan cairan luminal dan tekanannya. Cairan luminal dalam vas deferens memiliki peptida ikat besar untuk memungkinkan kontraksi.
  • Kontraksi kapsul testis.

Sperma mengikuti rute berikut ke uretra:

  • Saluran eferen: Testis terhadap epididimis.
  • Vas deferens: Epididimis terhadap uretra.

Epididimis bertanggung jawab untuk pematangan dan aktivasi mobilitas sperma (pelatihan, yang diperlukan bagi mereka untuk mendapatkan mobilitas). Diperlukan sekitar dua minggu bagi sperma untuk melewatinya, dan mereka disimpan baik di bagian akhir epididimis dan di vas deferens sebelum ejakulasi.

Regulasi hormonal

Regulasi spermatogenesis hormon dilakukan oleh sumbu hipotalamus-hipofisis-gonad. Ini dikendalikan oleh mekanisme umpan balik negatif, yang berarti bahwa produk hormon yang disintesis oleh jaringan target menghambat pelepasan produk awal atau menengah dari sumbu. Hormon yang bertanggung jawab untuk pengaturan spermatogenesis adalah:

  • GnRH atau hormon pelepas gonadotropin. Ini dilepaskan di hipotalamus dan merangsang sekresi gonadotropin (LH dan FSH) oleh hipofisis.
  • LH atau hormon luteinisasi. Ini dirilis oleh hipofisis sebagai respons terhadap GnRH dan bekerja pada sel Leydig untuk mensekresi testosteron. Pada gametogenesis wanita hormon ini mengaktifkan corpus luteum untuk menghasilkan progesteron.
  • FSH atau hormon perangsang folikel. Ini dirilis oleh hipofisis sebagai respons terhadap GnRH. Kerjanya pada sel Sertoli untuk menghasilkan inhibin dan pada tubulus seminiferus untuk merangsang produksi sperma. Dalam gametogenesis wanita itu memicu pertumbuhan folikel.
  • Testosteron. Ini berdenyut disintesis oleh sel-sel Leydig sebagai respons terhadap LH. Ini bertanggung jawab atas karakteristik seksual pria. Hormon ini juga disekresikan oleh medula korteks adrenal, tetapi dalam jumlah yang lebih kecil, dibandingkan dengan testis. Ini juga disekresi pada wanita, meskipun dalam jumlah minimal. Melalui mekanisme umpan balik negatif, testosteron menghambat sintesis gonadotropin di hipofisis dan GnRH di hipotalamus.
  • Inhibin. Ini dirilis oleh sel Sertoli sebagai respons terhadap FSH. Dengan mekanisme umpan balik negatif, ia menghambat pelepasan gonadotrofin di hipofisis.
  • Estrogen. Dibentuk dari testosteron oleh aksi sel Sertoli aromatases ketika distimulasi oleh hormon perangsang folikel.
  • Hormon pertumbuhan. Penting untuk mengontrol fungsi metabolisme dasar testis. Ini mempromosikan pembagian spermatogonia awal. Dalam ketiadaannya, seperti pada dwarfisme hipofisis, spermatogenesis sangat buruk atau tidak ada, yang menyebabkan masalah sterilitas.

Tahapan Metamorfosis semut, kupu kupu dan katak
Contoh Ekologi: Tujuan, jenis, peranan, cabang
10 Ciri-ciri Nematoda yang penting berikut ini
Siklus hidup Bakteriofag: Pengertian, struktur, terapi