Gametogenesis adalah proses di mana sel haploid (n) terbentuk dari sel diploid (2n) melalui meiosis dan diferensiasi sel. Gametogenesis pada pria dikenal sebagai spermatogenesis dan menghasilkan spermatozoa. Gametogenesis pada wanita dikenal sebagai oogenesis dan menghasilkan pembentukan ovum. Pada artikel ini kita akan melihat spermatogenesis dan oogenesis.
Pengertian Gametogenesis
Gametogenesis adalah produksi sperma dan telur, terjadi melalui proses meiosis. Selama meiosis, dua pembelahan sel memisahkan kromosom berpasangan dalam nukleus dan kemudian memisahkan kromatid yang dibuat selama tahap awal siklus hidup sel, menghasilkan gamet yang masing-masing mengandung setengah jumlah kromosom sebagai induk. Produksi sperma disebut spermatogenesis dan produksi telur disebut oogenesis.
Spermatogenesis
Pria mulai memproduksi sperma ketika mereka mencapai pubertas, yang biasanya berusia 10-16 tahun. Sperma diproduksi dalam jumlah besar (~ 200 juta sehari) untuk memaksimalkan kemungkinan sperma mencapai sel telur. Sperma terus diproduksi karena pejantan perlu siap memanfaatkan jendela kecil kesuburan betina.
Produksi sperma terjadi di testis pria, khususnya di tubulus seminiferus. Tubulus disimpan terpisah dari sirkulasi sistemik oleh sawar darah-testis.
Penghalang darah-testis dibentuk oleh sel-sel Sertoli dan penting dalam mencegah hormon dan konstituen dari sirkulasi sistemik dari mempengaruhi sperma yang sedang berkembang, dan juga dalam mencegah sistem kekebalan tubuh pria untuk mengenali sperma sebagai benda asing – karena sperma secara genetis berbeda dari pria dan akan mengekspresikan antigen permukaan yang berbeda. Sel Sertoli juga memiliki peran dalam mendukung perkembangan spermatozoa.
Spermatogonia adalah kumpulan awal sel diploid yang membelah dengan mitosis untuk menghasilkan dua sel yang identik. Salah satu dari sel-sel ini akan digunakan untuk mengisi kembali kumpulan spermatogonia – sel-sel ini adalah A1 spermatogonia.
Pengisian kembali spermatogonia ini berarti bahwa laki-laki subur sepanjang masa dewasanya. Spermatogonium tipe-B sel lainnya – pada akhirnya akan membentuk sperma yang matang.
Spermatogonia tipe B bereplikasi dengan mitosis beberapa kali untuk membentuk sel diploid identik yang dihubungkan oleh jembatan sitoplasma, sel-sel ini sekarang dikenal sebagai spermatosit primer. Spermatosit primer kemudian mengalami meiosis.
- Meiosis I menghasilkan dua sel haploid yang dikenal sebagai spermatosit sekunder
- Meiosis II menghasilkan empat sel haploid yang dikenal sebagai Spermatid
Jembatan sitoplasma rusak dan spermatid dilepaskan ke dalam lumen tubulus seminiferus – suatu proses yang disebut spermiasi. Spermatid menjalani spermiogenesis (remodeling dan diferensiasi menjadi spermatozoa dewasa) ketika mereka melakukan perjalanan sepanjang tubulus seminiferus sampai mereka mencapai epididimis.
Dari tubulus seminiferus, mereka melakukan perjalanan ke rete testis, yang bertindak untuk “memusatkan” sperma dengan mengeluarkan cairan berlebih, sebelum pindah ke epididimis tempat sperma disimpan dan mengalami tahap akhir pematangan.
Spermatogenesis memakan waktu sekitar 70 hari, oleh karena itu agar produksi sperma terus menerus dan tidak terputus-putus, berbagai proses spermatogenik terjadi secara bersamaan dalam tubulus seminiferus yang sama, dengan kelompok spermatogonia baru yang muncul setiap 16 hari (siklus spermatogenik). Masing-masing populasi sel spermatogenik ini akan berada pada tahap spermatogenesis yang berbeda.
Perhatikan bahwa begitu sperma meninggalkan tubuh pria dan memasuki saluran reproduksi wanita, kondisi di sana menyebabkan sperma mengalami kapasitasi, yang merupakan pengangkatan kolesterol dan glikoprotein dari kepala sel sperma untuk memungkinkannya mengikat ke zona pelusida dari sel telur.
Oogenesis
Oogenesis berbeda dari spermatogenesis karena dimulai pada janin sebelum kelahiran. Sel-sel benih primordial (yang berasal dari kantung kuning telur dari embrio) bergerak untuk menjajah korteks gonad primordial dan mereplikasi dengan mitosis hingga mencapai puncaknya pada sekitar 7 juta pada pertengahan kehamilan (~ 20 minggu).
Kematian sel terjadi setelah puncak ini meninggalkan 2 juta sel yang memulai meiosis I sebelum lahir dan dikenal sebagai oosit primer. Oleh karena itu, seorang wanita manusia dilahirkan dengan sekitar 2 juta oosit primer yang ditangkap pada meiosis dan ini merupakan persediaan yang terbatas dari potensi sel telur.
Oosit primer tersusun dalam gonad dalam kelompok yang dikelilingi oleh sel epitel pipih yang disebut sel folikuler dan ini membentuk folikel primordial. Oosit primer ditangkap pada tahap profase meiosis I.
Selama masa kanak-kanak, atresia lebih lanjut (kematian sel) terjadi, meninggalkan ~ 40.000 sel telur pada masa pubertas.
Begitu pubertas dimulai, sejumlah oosit primer (15-20) mulai matang setiap bulan, meskipun hanya satu di antaranya yang mencapai pematangan penuh untuk menjadi oosit.
Oosit primer mengalami 3 tahap:
- Pra-antral
- Antral
- Preovulasi
Tahap Pra-antral
Oosit primer tumbuh secara dramatis sementara masih ditahan di meiosis I. Sel-sel folikel tumbuh dan berkembang biak untuk membentuk epitel berbentuk kubus bertingkat. Sel-sel ini sekarang dikenal sebagai sel granulosa dan mengeluarkan glikoprotein untuk membentuk zona pelusida di sekitar oosit primer.
Sel-sel jaringan ikat yang mengelilinginya juga berdiferensiasi menjadi theca folliculi, lapisan khusus sel-sel di sekitarnya yang responsif terhadap LH dan dapat mengeluarkan androgen di bawah pengaruhnya.
Tahap Antral
Ruang berisi cairan terbentuk di antara sel-sel granulosa, ini akhirnya bergabung bersama untuk membentuk ruang berisi cairan sentral yang disebut antrum. Folikel sekarang disebut folikel sekunder. Dalam setiap siklus bulanan salah satu folikel sekunder ini menjadi dominan dan berkembang lebih lanjut di bawah pengaruh FSH, LH dan estrogen.
Tahap Pra-Ovulasi
Lonjakan LH menginduksi tahap ini dan meiosis saya sekarang lengkap. Dua sel haploid terbentuk di dalam folikel, tetapi mereka berukuran tidak sama. Salah satu sel anak menerima sitoplasma jauh lebih sedikit daripada yang lain dan membentuk tubuh kutub pertama, yang tidak akan melanjutkan untuk membentuk sel telur.
Sel haploid lainnya dikenal sebagai oosit sekunder. Kedua sel anak kemudian menjalani meiosis II, tubuh kutub pertama akan direplikasi untuk memberikan dua tubuh kutub tetapi penangkapan oosit sekunder dalam metafase meiosis II, 3 jam sebelum ovulasi.
Ovulasi
Ukuran folikel telah tumbuh dan sekarang matang – disebut folikel Graafia. Lonjakan LH meningkatkan aktivitas kolagenase sehingga dinding folikel melemah, ini dikombinasikan dengan kontraksi otot dinding ovarium yang mengakibatkan ovum dilepaskan dari ovarium dan dibawa ke tuba falopi melalui fimbriae (proyeksi seperti jari dari otak). tuba fallopi).
Fertilisasi
Oosit sekunder hanya akan menyelesaikan meiosis II pada fertilisasi, mengeluarkan badan kutub ketiga setelah meiosis II selesai dan telur yang dibuahi. Jika pembuahan tidak pernah terjadi, oosit akan merosot 24 jam setelah ovulasi, tetap ditahan pada meiosis II.
Namun, jika sel telur dibuahi, gerakan peristaltik tuba falopi memindahkan telur ke rahim di mana ia dapat ditanamkan ke dinding uterus posterior.