Tahapan spermatogenesis dan karakteristiknya



itu spermatogenesis Ini adalah proses yang terdiri dari pembentukan sperma dari sel kuman (spermatogonium). Terjadi pada individu pria dari organisme eukariotik dengan reproduksi seksual.

Agar proses ini dapat dilakukan secara efisien, diperlukan kondisi khusus, di antaranya: pembagian kromosom yang benar dengan ekspresi gen yang tepat dan media hormon yang memadai, untuk menghasilkan jumlah sel fungsional yang tinggi..

Transformasi spermatogonia menjadi gamet dewasa terjadi selama pematangan seksual dalam organisme. Proses ini dipicu oleh akumulasi hormon tertentu seperti gonadotropin hipofisis, seperti HCG (human chorionic gonadotropin), yang terlibat dalam produksi testosteron..

Indeks

  • 1 Apa itu spermatogenesis?
    • 1.1 Elemen genetik yang terlibat
  • 2 Tahapan dan karakteristiknya
    • 2.1 1. Fase Spermatogonik
    • 2.2 2. Fase Spermatositosis
    • 2.3 3. Fase spermiogenik
  • 3 Regulasi hormon
    • 3.1 Pemupukan
  • 4 Karakteristik sperma
  • 5 Perbedaan antara spermatogenesis dan oogenesis
  • 6 Referensi

Apa itu spermatogenesis?

Spermatogenesis terdiri dari pembentukan gamet jantan: sperma.

Produksi sel-sel kelamin ini dimulai pada tubulus seminiferus, yang terletak di testis. Tubulus ini menempati sekitar 85% dari total volume gonad dan di dalamnya terdapat sel kuman yang belum matang atau spermatogoni yang terus menerus dibagi oleh mitosis..

Beberapa spermatogonia ini berhenti bereproduksi dan menjadi spermatosit primer, yang memulai proses meiosis untuk menghasilkan masing-masing sepasang spermatosit sekunder dengan muatan kromosom lengkapnya..

Yang terakhir melengkapi tahap kedua meiosis, akhirnya menimbulkan empat spermatid dengan setengah beban kromosom (haploid).

Kemudian mereka mengalami perubahan morfologis, menghasilkan sperma, yang diarahkan ke epididimis yang terletak di skrotum di sebelah testis. Dalam saluran ini pematangan gamet yang siap untuk mentransmisikan gen individu terjadi.

Proses spermatogenesis tergantung pada regulasi hormon dan genetik. Proses ini tergantung testosteron, sehingga dalam tubulus seminiferus adalah sel khusus (sel Leydig) dalam produksi hormon ini..

Elemen genetik yang terlibat

Beberapa gen penting dalam spermatogenesis adalah gen SF-1, yang bertindak dalam diferensiasi sel Leydig, dan gen SRY, yang menengahi dalam diferensiasi sel Sertoli dan pembentukan tali testis. Gen lain terlibat dalam pengaturan proses ini: RBMY, DBY, USP9Y, dan DAZ.

Yang terakhir ditemukan pada kromosom Y. Bertindak pada pengkodean protein pengikat RNA dan ketidakhadirannya terkait dengan infertilitas pada beberapa individu..

Tahapan dan karakteristiknya

Sel-sel benih primitif (gonosit) terbentuk di kantung kuning telur dan pindah ke puncak genital, membelah antara sel-sel Sertoli, sehingga membentuk tubulus seminiferus. Gonosit ditemukan di dalam, dari mana mereka bermigrasi ke membran basal untuk menimbulkan spermatogonium.

Proliferasi sel kuman primordial dan pembentukan spermatogonia terjadi selama perkembangan embrionik individu. Tak lama setelah kelahiran, proses pembelahan mitosis sel-sel ini berhenti.

Proses memproduksi sperma dewasa dibagi menjadi tiga fase: spermatogonik, spermatositik dan spermiogenik.

1. Fase Spermatogonik

Ketika periode kematangan seksual individu mendekati, peningkatan kadar testosteron mengaktifkan proliferasi spermatogonia. Sel-sel kuman ini membelah untuk menghasilkan serangkaian spermatogonia yang berdiferensiasi menjadi spermatosit primer.

Pada manusia, beberapa jenis morfologis spermatogonia dibedakan:

Spermatogonios iklan: Terletak di sebelah sel interstitial tubulus seminiferus. Mereka menderita divisi mitosis yang menghasilkan sepasang jenis iklan yang pada gilirannya masih membelah, atau sepasang jenis Ap.

Spermatogonios Ap: Mereka mengikuti proses diferensiasi untuk menghasilkan sperma, membelah secara berurutan dengan mitosis.

Spermatogonium B. Produk dari divisi mitotik dari spermatogonia Ap. Mereka menyajikan inti spheroidal dan kekhasan terhubung satu sama lain oleh "jembatan sitoplasma".

Mereka membentuk semacam sinkytium yang bertahan pada tahap-tahap berikutnya, terpisah dalam diferensiasi sperma, ketika spermatozoa dilepaskan dalam lumen tubulus seminiferus..

Penyatuan sitoplasma antara sel-sel ini memungkinkan pengembangan disinkronkan setiap pasang spermatogonia dan bahwa masing-masing memperoleh informasi genetik lengkap yang diperlukan untuk fungsinya sejak bahkan setelah meiosis, sel-sel ini terus berkembang.

2. Fase spermatositik

Pada fase ini, spermatogonia B telah dibagi mitóticamente, membentuk espermatocitos I (primer) yang menggandakan kromosom mereka, alasan mengapa setiap sel mengambil dua permainan kromosom, membawa dua kali lipat dari jumlah biasanya informasi genetik.

Selanjutnya, pembelahan meiosis dari spermatosit ini dilakukan, sehingga bahan genetik di dalamnya mengalami reduksi hingga mencapai karakter haploid..

Mitosis I

Pada pembelahan meiosis pertama, kromosom terkondensasi dalam profase, dan dalam kasus manusia, 44 autosom dan dua kromosom (X dan Y), masing-masing dengan seperangkat kromatid, terkondensasi..

Kromosom homolog digabungkan bersama sambil menyelaraskan di lempeng khatulistiwa metafase. Pengaturan ini disebut tetrads karena mengandung dua pasang kromatid.

Tetrads bertukar bahan genetik (crossing-over) dengan mengatur ulang kromatid dalam struktur yang disebut kompleks synaptonemic.

Dalam proses ini, diversifikasi genetik terjadi ketika informasi dipertukarkan antara kromosom homolog yang diwarisi dari ayah dan ibu, memastikan bahwa semua spermatid yang dihasilkan dari spermatosit berbeda..

Pada akhir persimpangan, kromosom terpisah, bergerak ke kutub berlawanan dari spindel meiosis, "melarutkan" struktur tetrads, kromatid yang direkombinasi dari masing-masing kromosom yang tinggal bersama..

Cara lain untuk menjamin keragaman genetik sehubungan dengan orang tua adalah dengan distribusi acak kromosom yang berasal dari ayah dan ibu menuju kutub gelendong. Pada akhir pembelahan meiotik ini, spermatosit II (sekunder) diproduksi.

Meiosis II

Spermatosit sekunder memulai proses meiosis kedua segera setelah terbentuk, tanpa mensintesis DNA baru. Sebagai akibatnya, setiap spermatosit memiliki setengah muatan kromosom dan masing-masing kromosom memiliki sepasang kromatid dengan duplikasi DNA.

Dalam metafase, kromosom didistribusikan dan disejajarkan di lempeng khatulistiwa, dan kromatid bermigrasi secara terpisah menuju sisi berlawanan dari spindel meiotik.

Setelah menyusun ulang membran nuklir, spermatid haploid diperoleh dengan setengah dari kromosom (23 pada manusia), kromatid, dan salinan informasi genetik (DNA).

3. Fase spermiogenik

Spermiogenesis adalah fase terakhir dari proses spermatogenesis, dan tidak ada pembelahan sel, tetapi perubahan morfologis dan metabolisme yang memungkinkan diferensiasi sel untuk sperma haploid dewasa.

Perubahan sel terjadi ketika spermatid melekat pada membran plasma sel Sertoli, dan dapat dijelaskan dalam empat fase:

Fase Golgi

Ini adalah proses dimana aparat Golgi memunculkan akrosom, dengan akumulasi granula proacrosomal atau PAS (Peryodic acid-Schiff reactive) di kompleks Golgi.

Butiran-butiran ini membuka ke dalam vesikel akrosom yang terletak di sebelah nukleus dan posisinya menentukan bagian anterior spermatozoon.

Sentriol bergerak menuju bagian posterior spermatid, menyelaraskan tegak lurus dengan membran plasma dan mengarang kembar dua yang memadukan mikrotubulus aksonem pada dasar flagel sperma..

Fase topi

Vesikel akrosom tumbuh dan meluas ke bagian anterior inti yang membentuk akrosom atau tutup akrosom. Dalam fase ini, kandungan nuklir terkondensasi dan bagian dari nukleus yang terletak di bawah akrosom mengental, kehilangan pori-porinya..

Fase akrosom

Nukleus memanjang dari bundar ke elips, dan flagel diorientasikan sehingga ujung anteriornya melekat pada sel Sertoli yang menunjuk ke arah lamina basal tubulus seminiferus, di mana flagela dalam formasi meluas..

Sitoplasma bergerak ke arah posterior sel dan mikrotubulus sitoplasma terakumulasi dalam selubung silinder (manchette) yang bergerak dari tutup akrosom ke bagian posterior spermatid..

Setelah mengembangkan flagel, sentriol bergerak kembali ke nukleus, menempel pada alur di bagian posterior nukleus, dari mana sembilan serat tebal yang mencapai mikrotubulus aksonem muncul; dengan cara ini nukleus dan flagel dihubungkan. Struktur ini dikenal sebagai daerah leher.

Mitokondria bergerak menuju daerah posterior leher, mengelilingi serat tebal dan diatur dalam selubung heliks ketat membentuk daerah antara ekor sperma. Sitoplasma bergerak untuk menutupi flagel yang sudah terbentuk, dan "manchette" larut.

Fase pematangan

Sitoplasma berlebih difagositosis oleh sel Sertoli, membentuk tubuh residual. Jembatan sitoplasma yang terbentuk di spermatogonia B tetap berada di tubuh residual, sehingga spermatid dipisahkan.

Akhirnya, spermatid dilepaskan dari sel Sertoli, membebaskan diri dalam lumen tubulus seminiferus dari tempat mereka diangkut melalui tabung lurus, rete testis dan saluran eferen ke epididimis..

Peraturan hormon

Spermatogenesis adalah proses yang diatur dengan baik oleh hormon, terutama testosteron. Pada manusia proses lengkap dipicu dalam pematangan seksual, oleh pelepasan dalam hipotalamus hormon GnRH yang mengaktifkan produksi dan akumulasi gonadotropin hipofisis (LH, FSH dan HCG).

Sel-sel Sertoli mensintesis testosteron transport protein (PBL) dengan stimulasi FSH, dan bersama-sama dengan testosteron yang dilepaskan oleh sel Leydig (distimulasi oleh LH), memastikan konsentrasi tinggi hormon tersebut dalam tubulus seminiferus..

Dalam sel Sertoli, estradiol juga disintesis, yang campur tangan dalam pengaturan aktivitas sel Leydig.

Pemupukan

Epididimis terhubung dengan vas deferens yang berakhir di uretra, akhirnya memungkinkan sperma keluar, yang kemudian mencari sel telur untuk dibuahi, melengkapi siklus reproduksi seksual..

Setelah dilepaskan, sperma dapat mati dalam beberapa menit atau beberapa menit, menemukan gamet betina sebelum ini terjadi.

Pada manusia sekitar 300 juta sperma dilepaskan di setiap ejakulasi selama hubungan intim, tetapi hanya sekitar 200 yang bertahan sampai mereka mencapai daerah di mana mereka dapat kawin..

Sperma harus melalui proses pelatihan dalam saluran reproduksi wanita di mana mereka memperoleh mobilitas flagel yang lebih besar dan mempersiapkan sel untuk reaksi akrosom. Karakteristik ini diperlukan untuk membuahi ovula.

Pelatihan sperma

Di antara perubahan yang ada spermatozoa adalah modifikasi biokimia dan fungsional, seperti hiperpolarisasi membran plasma, peningkatan pH sitosol, perubahan lipid dan protein, dan aktivasi reseptor membran yang memungkinkan mereka untuk dikenali oleh zona pellucida untuk bergabung dengan ini.

Wilayah ini berfungsi sebagai penghalang kimia untuk menghindari kawin silang antar spesies, karena tidak mengenali reseptor spesifik tidak melakukan pemupukan.

Ovula memiliki lapisan sel granular dan dikelilingi oleh asam hialuronat konsentrasi tinggi yang membentuk matriks ekstraseluler. Untuk menembus lapisan sel ini, sperma memiliki enzim hyaluronidase.

Setelah bersentuhan dengan zona pelusida, reaksi akrosom dipicu, di mana isi tutup akrosom (seperti enzim hidrolitik) dilepaskan, yang membantu sperma untuk melintasi daerah dan bergabung dengan membran plasma ovula, melepaskan di dalamnya ada kandungan sitoplasmik, organel, dan nukleus.

Reaksi kortikal

Pada beberapa organisme, depolarisasi selaput plasma sel telur terjadi ketika bersentuhan dengan sperma, mencegah lebih dari satu orang untuk membuahinya..

Mekanisme lain untuk mencegah polispermia adalah reaksi kortikal, di mana enzim dilepaskan yang mengubah struktur zona pellucida, menghambat glikoprotein ZP3 dan mengaktifkan ZP2, membuat wilayah ini tidak dapat ditembus untuk sperma lain.

Karakteristik sperma

Gamet jantan memiliki karakteristik yang membuatnya sangat berbeda dari gamet betina dan sangat diadaptasi untuk menyebarkan gen individu ke generasi berikutnya..

Berbeda dengan ovula, sel sperma adalah sel terkecil yang ada dalam tubuh dan memiliki flagel yang memungkinkan mereka bergerak untuk mencapai gamet betina (yang tidak memiliki mobilitas seperti itu) untuk membuahinya. Flagel ini terdiri dari leher, daerah tengah, daerah utama dan daerah terminal.

Di leher adalah sentriol, dan di daerah menengah adalah mitokondria, yang bertanggung jawab untuk menyediakan energi yang diperlukan untuk mobilitas mereka.

Secara umum, produksi sperma sangat tinggi, menjadi sangat kompetitif di antara mereka karena hanya sekitar 25% yang akan membuahi gamet betina.

Perbedaan antara spermatogenesis dan oogenesis

Spermatogenesis memiliki karakteristik yang membedakannya dari oogenesis:

-Sel-sel melakukan meiosis terus menerus dari pematangan seksual individu, menghasilkan masing-masing sel empat gamet dewasa bukannya satu.

-Sperma matang setelah proses kompleks yang dimulai setelah meiosis.

-Untuk produksi sperma, pembelahan sel dua kali lebih banyak terjadi dalam pembentukan sel telur.

Referensi

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008).Biologi Molekuler Sel. Ilmu Garland, Grup Taylor dan Francis.
  2. Creighton, T. E. (1999). Ensiklopedia biologi molekuler. John Wiley and Sons, Inc.
  3. Hill, R.W., Wyse, G.A., & Anderson, M. (2012). Fisiologi Hewan. Penerbit Sinauer Associates, Inc..
  4. Kliman, R. M. (2016). Ensiklopedia Biologi Evolusi. Pers Akademik.
  5. Marina, S. (2003) Kemajuan dalam pengetahuan tentang Spermatogenesis, Implikasi Klinis. Majalah Kesuburan Iberoamerika. 20(4), 213-225.
  6. Ross, M. H., Pawlina, W. (2006). Histologi. Editorial Panamericana Medical.