Makalah tentang Gametogenesis ( Spermatogenesis dan Oogenesis )

GAMETOGENESIS

Gametogenesis adalah proses pembentukan sel gamet, baik gamet jantan maupun betina. Pembelahan sel pada gametogenesis terjadi secara meiosis. Setelah meiosis, terjadi pematangan sel untuk menjadi sel gamet sesuai spesies makhluk hidup.

Pada hewan gametogenesis terjadi pada organ reproduksi makhluk hidup multiseluler. Pada hewan jantan terjadi organ testis yang disebut spermatogenesis. Pada hewan betina terjadi di organ ovarium yang disebut oogenesis.

Gametogenesis adalah proses pembentukan, pembelahan, dan pematangan sel- sel gamet sampai menjadi sel gamet yang siap berperan dalam proses reproduksi. Pada pria spermatogenesis dan pada wanita oogenesis. Sifat kelamin pria dan wanita ditentukan secara genetik oleh kombinasi kromosom. Pada pria : 46XY (sering disebut juga 44+XY) dan pada wanita : 46XX (sering disebut juga 44+XX). Sel-sel gamet
Sel-sel yang berperan pada peristiwa reproduksi menjadi bakal keturunan selanjutnya. Disebut juga sel benih. Pada pria disebut sel sperma dan pada wanita disebut sel telur / ovum. Tujuan pembelahan sel-sel adalah proses regenerasi (mitosis) dan
proses pengurangan kromosom (meiosis).

Mitosis

· Kromosom melakukan replikasi DNA (2n-4n)

· Stadium : profase - prometafase - metafase - anafase - telofase, pembelahan sentromer

· Jumlah akhir kromosom pada pembelahan mitosis : kromosom sel anak = kromosom sel induk = 2n = 46

(Gambar pembelahan mitosis)

Miosis
Pembelahan miosis pertama :

· Replikasi DNA kromosom (2n-4n).

· Membentuk pasangan homolog.

· Kemudian mengadakan cross-over kromatid.

· Pemisahan membentuk kiasma

· Terjadi pertukaran gen interkromosom homolog

· Jumlah akhir kromosom pada pembelahan miosis pertama : kromosom sel anak = kromosom sel induk = 2n = 23 ganda.

Pembelahan miosis kedua :

· Nonreplikasi.

· Pembelahan pada sentromer.

· Jumlah akhir kromosom pada pembelahan miosis kedua : kromosom sel anak = ½ kromosom sel induk = n = 23 tunggal

(Gambar pembelahan miosis)

Sel-sel benih primordial

Sel benih pria maupun wanita merupakan turunan langsung sel-sel benih primordial (primordial germ cells) yang terbentuk pada masa embrional. Sel benih primordial mulai tampak di dinding yolk sac pada akhir minggu ke-3 pertumbuhan embrio. Dalam perkembangannya sel benih primordial berpindah / migrasi ke arah jaringan gonad, sampai kira-kira minggu ke-5.

Spermatogenesis (Pada Pria)

Pada pria, sel benih primordial tetap berada pada stadium embrionalnya, di dalam jaringan testis, dikelilingi dengan sel-sel penunjang, sampai saat sesudah lahir dan menjelang pubertas. Diferensiasi lanjutan dari sel benih primordial dan penunjangnya baru mulai pada masa pubertas. Pada masa pubertas, sel penunjang berkembang menjadi sel-sel sustentakuler Sertoli untuk nutrisi gamet.

Sel benih primordial berkembang menjadi spermatogonium kemudian menjadi spermatosit primer. Spermatosit primer ini kemudian mengadakan mitosis untuk memperbanyak diri terus menerus. Kemudian hasil akhir pembelahan tersebut menjalani proses miosis pertama menjadi spermatosit sekunder. Setelah itu spermatosit sekunder menjalani proses miosis kedua menjadi spermatid. Perkembangan selanjutnya dari spermatid menjadi sel sperma dewasa disebut sebagai spermiogenesis .

Sel sperma yang bersifat haploid (n) dibentuk di dalam testis melewati sebuah proses kompleks yang disebut dengan spermatogenesis. Secara simultan proses ini memproduksi sperma matang di dalam tubulus seminiferus lewat langkah-langkah berikut ini:

                       Gambar : Perbandingan antara gametogenesis pada pria dan wanita

Bila ada sel tubuh kita yang rusak maka akan terjadi proses penggantian dengan sel baru melalui proses pembelahan mitosis, sedangkan sel kelamin atau gamet sebagai agen utama dalam proses reproduksi manusia menggunakan proses pembelahan meiosis. Seperti yang sudah kita ketahui bersama bahwa mitosis menghasilkan sel baru yang jumlah kromosomnya sama persis dengan sel induk yang bersifat diploid (2n) yaitu 23 pasang/ 46 kromosom, sedangkan pada meiosis jumlah kromosom pada sel baru hanya bersifat haploid (n) yaitu 23 kromosom. Gametogenesis dibedakan menjadi 2, yaitu Spermatogenesis dan Oogenesis.

Spermatogenesis adalah proses pembentukan sel spermatozoa (tunggal : spermatozoon) yang terjadi di organ kelamin (gonad) jantan yaitu testis tepatnya di tubulus seminiferus. Sel spermatozoa, disingkat sperma yang bersifat haploid (n) dibentuk di dalam testis melewati sebuah proses kompleks. Spermatogenesis mencakup pematangan sel epitel germinal dengan melalui proses pembelahan dan diferensiasi sel. Pematangan sel terjadi di tubulus seminiferus yang kemudian disimpan dalam epididimis. Tubulus seminiferus terdiri dari sejumlah besar sel germinal yang disebut spermatogonia (jamak). Spermatogonia terletak di dua sampai tiga lapis luar sel-sel epitel tubulus seminiferus. Spermatogonia berdiferensiasi melalui tahap-tahap perkembangan tertentu untuk membentuk sperma.

Pada proses spermatogenesis terjadi proses-proses dalam istilah sebagai berikut :

Proses pembentukan spermatozoa dipengaruhi oleh kerja beberapa hormon, diantaranya:

a)      Kelenjer hipofisis menghasilkan hormon peransang folikel (Folicle Stimulating  Hormon/FSH) dan hormon lutein (Luteinizing Hormon/LH).

b)      LH merangsang sel leydig untuk menghasilkan hormon testosteron. Pada masa pubertas, androgen/testosteron memacu tumbuhnya sifat kelamin sekunder.

c)      FSH merangsang sel Sertoli untuk menghasilkan ABP (Androgen Binding Protein) yang akan memacu spermatogonium untuk memulai spermatogenesis.   

d)     Hormon pertumbuhan, secara khusus meningkatkan pembelahan awal pada spermatogenesis.

Spermatogenesis adalah proses pembentukan dan pemasakan spermatozoa. Spermatogenesis terjadi di tubulus seminiferus. Peralihan dari bakal sel kelamin yang aktif membelah ke sperma yang masak serta menyangkut berbagai macam perubahan struktur yang berlangsung secara berurutan. Spermatogenesis berlangsung pada tubulus seminiferus dan diatur oleh hormone gonadtotropin dan testosterone (Wildan yatim, 1990).

Spermatogenesis terjadi di testis. Didalam testis terdapat tublus seminiferus. Dinding tubulus seminiferus terdiri dari jaringan epitel dan jaringan ikat, pada jaringan epithelium terdapat sel – sel spermatogonia dan sel sertoli yang berfungsi member nutrisi pada spermatozoa. Selain itu pada tubulus seminiferus terdapat pula sel leydig yang mengsekresikan hormone testosterone yang berperan pada proses spermatogenesis.

Spermatogenesis mencakup pematangan sel epitel germinal melalui proses pembelahan dan diferensiasi sel, yang bertujuan untuk membentuk sperma fungsional. Pematangan sel terjadi di tubulus seminiferus yang kemudian disimpan di epididimis. Dinding tubulus seminiferus tersusun dari jaringan ikat dan jaringan epitelium germinal (jaringan epitelium benih) yang berfungsi pada saat spermatogenesis. Pintalan-pintalan tubulus seminiferus terdapat di dalam ruang-ruang testis (lobulus testis). Satu testis umumnya mengandung sekitar 250 lobulus testis. Tubulus seminiferus terdiri dari sejumlah besar sel epitel germinal (sel epitel benih) yang disebut spermatogonia (spermatogonium = tunggal). Spermatogonia terletak di dua sampai tiga lapisan luar sel-sel epitel tubulus seminiferus. Spermatogonia terus-menerus membelah untuk memperbanyak diri, sebagian dari spermatogonia berdiferensiasi melalui tahap-tahap perkembangan tertentu untuk membentuk sperma.
Pada tubulus seminiferus terdapat sel-sel induk spermatozoa atau spermatogonium, sel Sertoli, dan sel Leydig. Sel Sertoli berfungsi memberi makan spermatozoa sedangkan sel Leydig yang terdapat di antara tubulus seminiferus berfungsi menghasilkan testosteron.

Gametogenesis pada Hewan Jantan (Spermatogenesis)

Pada hewan jantan, proses meiosis dan pembentukan sel kelamin jantan dinamakan spermatogenesis. Sel diploid yang akan menjadi sel induk sperma (spermatogonium) menjadi besar sebelum membelah secara meiosis. Sel demikian disebut spermatosit primer. Sel ini kemudian membelah pada tahap meiosis I menjadi dua spermatosit sekunder. Selanjutnya, kedua sel tersebut membelah pada meiosis II menghasilkan empat sel spermatid. Sel spermatid kemudian berkembang menjadi sperma (gamet jantan yang siap membuahi).

TAHAP – TAHAP SPERMATOGENESIS

Pada testis, spermatogenesis terjadi di tubulus seminiferus.berikut adalah skema tahapan spermatogenesis :

· Pada dinding tubulus seminiferus telah ada calon sperma(spermatogonium/spermatogonia) yang berjumlah ribuan.

· Setiap spermatogonia melakukan pembelahan mitosis kemudian mengakhiri sel somatisnya membentuk spermatosit primer yang siap miosis.

· Spermatosit primer (2n) melakukan pembelahan meiosis pertama membentuk 2
spermatosit sekunder (n)

· Tiap spermatosit sekunder melakukan pembelahan meiosis kedua, menghasilkan 2 spermatid yang bersifat haploid. (n)

· Keempat spermatid ini berkembang menjadi sperma matang yang bersifat haploid yang semua fungsional , yang berbeda dengan oogenesis yang hanya 1 yang fungsional.

· Sperma yang matang akan menuju epididimis , kemudian ke vas deferens- vesicula seminalis - urethra dan berakhir dengan ejakulasi.

Struktur sperma matang terdiri dari :

· kepala

Pada bagian ini sperma mengandung suau lapisan tipis sitoplasma dan sebuah inti berbentuk lonjong dan dan hampi mengisi seluruh bagian dari kepala sperma. Bagian depan disebut acrosom( memiliki enzim hydrolytic yang terdiri dari acrosin dan hyaluronidase yang dibutuhkan saat fertilisasi ) dan bagian belakang dinamakan sentriol. Serta bagian ini juga mempuyai inti sel yang mempuyai arati pentin dalam masalah reproduksi

· Leher

Daerah ini merupakan bagian yang genting dan mengndung sentriol depan dan bagian depan filament poros.

· Badan

Bagian badan dari sperma mengandung filament poros mitochondria dan sentriol belakang berbentuk cincin, sehingga sering disebut bagian badan ini sebagai tenaga pusat sperma karena mitokondria memiliki enzim yang menggerakkan asam trikakboksilat dan transport electron serta fosfolirasi oksidatif, yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP.

· Ekor

Ekor sperma memeiliki 2 bagian : bagian utama dan bagian ujung. Ekor ini mengandung banyak sekali filament poros / flagellum tetapi sedikit mengandung sitoplasma.terdapat 2 sentriol terletak di bagian tengah dari. Fibril-fibril yang seperti cilia tersebar dalam ekor dan dikelilingi oleh cincin yang terdiri dari 9 pasangan fibril perifer. Fibril ini berfungsi menimbulkan gerakan ekor sperma.

Berikut adalah penjelasan mengenai jalur sperma yang telah matang : Dari testis kiri dan kanan, sperma bergerak ke dalam epididimis (suatu saluran berbentuk gulungan yang terletak di puncak testis menuju ke testis belakang bagian bawah) dan disimpan di dalam epididimis sampai saat terjadinya ejakulasi .Jadi epididimis ini agar sperma menjadi matang / mature sehingga siap bergerak ke vas deferens .Dari epididimis, sperma bergerak ke vas deferens dan duktus ejakulatorius. Di dalam duktus ejakulatorius, cairan yang dihasilkan oleh vesikula seminalis , kelenjar prostata dan bulbo uretra ditambahkan pada sperma sehinngga sperma dinamai dengan semen ( benih), yang kemudian mengalir menuju ke uretra dan dikeluarkan ketika ejakulasi.


FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI SPERMATOGENESIS

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi spermatogenesis sehingga bisa terjadi kemandulan:

Peningkatan suhu di dalam testis akibat demam berkepanjangan atau akibat panas yang berlebihan bisa menyebabkan berkurangnya jumlah sperma, berkurangnya pergerakan sperma dan meningkatkan jumlah sperma yang abnormal di dalam semen.Pembentukan sperma yang paling efsisien adalah pada suhu 33,5° (lebih rendah dari suhu tubuh). Testis bisa tetap berada pada suhu tersebut karena terletak di dalam skrotum (kantung zakar) yang berada diluar rongga tubuh.

Faktor lain yang mempengaruhi jumlah sperma adalah pemakaian marijuana atau obat-obatan (misalnya simetidin, spironolakton dan nitrofurantoin).
Penyakit serius pada testis atau penyumbatan atau tidak adanya vas deferens (kiri dan kanan) bisa menyebabkan azospermia (tidak terbentuk sperma sama sekali.
Varikokel merupakan kelainan anatomis yang paling sering ditemukan pada kemandulan pria. Varikokel adalah varises (pelebaran vena) di dalam skrotum.Varikokel bisa menghalangi pengaliran darah dari testis dan mengurangi laju pembentukan sperma.

Proses spermatogenesis pada tubulus semiferus testis

HORMON YANG BERPERAN DALM PROSES PEMBENTUKAN SPERMATOZOA

Proses pembentukan spermatozoa dipengaruhi oleh kerja beberapa hormon yang dihasilkan kelenjar hipofisis yaitu:

· LH (Luteinizing Hormone)

LH (Luteinizing Hormone) merupakan hormon yang merangsang sel Leydig untuk menghasilkan hormon testosteron. Pada masa pubertas, androgen / testosteron memacu tumbuhnya sifat kelamin sekunder.

· FSH (Folicle Stimulating Hormone)

FSH (Folicle Stimulating Hormone) merupakan hormon merangsang sel Sertoli untuk menghasilkan ABP (Androgen Binding Protein) yang akan memacu spermatogonium untuk memulai proses spermatogenesis. Proses pemasakan spermatosit menjadi spermatozoa disebut spermiogenesis. Spermiogenesis terjadi di dalam epididimis dan membutuhkan waktu selama 2 hari.

· Hormon Testosteron

Hormon testosteron (androgen) merupakan hormon yang dihasilkan oleh testis Hormon ini berfungsi merangsang perkembangan organ Seks primer pada saat embrio dan mendorong spermatogenesis. Selain itu, mempengaruhi perkembangan alat reproduksi danciri kelamin sekunder, seperti tumbuh bulu dan kumis, dan dada menjadi bidang.

KECACATAN PADA SPERMATOGENESIS

• Nondisjunction

Misalnya pada SyndromTurner. Penyebab kelainan sindrom turner iniadalah tidak mendapatkan kromosom Y; terjadi karenaada nondisjunction pada spermatogenesis sehingga sperma yang dihasilkan adalah sperma XY dan sperma O. Sperma O (tidak mempunyai kromosom kelamin) kemudian membuahi ovum X, maka terbentuklah individu 44 A + X.‡

• Sperma berkepala dua

Ancaman lingkungan dapat mengubah proses pembentukan sperma normal. Sebagai contoh, beberapa antibiotik umum seperti penisilin dan tetrasiklin dapat menekan pembentukan sperma. Radiasi, timbal, pestisida tertentu, ganja, tembakau, dan alkohol yang berlebihan dapat menyebabkan produksi sperma yang abnormal (dua berkepala, dll beberapa ekor).

• Sperma tanpa akrosom

• Oligospermia

Oligospermia adalah suatu keadaan dimana sel sperma berkurang dalam cairan semen . Paling sering oligospermia disebabkan oleh karena varicocele , diet yang terlalu ketat , merokok , minum alkohol , menggunakan obat-obat psikotropika , menggunakan pakaian dalam yang terlalu ketat , stress , terlalu sering melakukan hubungan seksual sehingga kuaalitas sperma kurang baik (normalnya seminggu 1-2 kali terutama pada saat wanita sedang masa subur ) , hindari menggunakan pelumas pada saat berhubungan karena dapat mempengaruhi kondisi sperma .‡

• Azoospermia

Azoospermia adalah tidak adanya spermatozoa pada cairan ejakulasi (semen). 1-5 Azoospermia ditemukan dalam 10% dari kasus infertilitas pria.1,3,4 Azoospermia terjadi karena adanya obstruksi saluran reproduksi / vas deferens (azoospermia obstruksi) atau adanya kegagalan testis memproduksi spermatozoa (azoospermianon-obstruksi).  

Gametogenesis pada hewan betina disebut oogenesis. Umumnya tahap-tahap oogenesis serupa dengan spermatogenesis. Sel induk telur (oogonium) menjad besar sebelum membelah secara meiosis. Sel yang menjadi besar ini disebut oosit primer. Akan tetapi, dibandingkan spermatogenesis, ada dua perbedaan utama pada oogenesis. Pertama, sel oosit primer jauh lebih besar karena mengandung komponen sitoplasmik lebih banyak. Kedua, dua oosit sekunder (hasil pembelahan meiosis I) berbeda ukuran dan fungsi. Salah satu sel oosit sekunder memiliki ukuran lebih besar.

Sel oosit sekunder yang berukuran lebih besar ini akan melakukan meiosis II yang hanya akan menghasilkan satu uvum (sel telur) yang sehat dan fungsional dan satu badan kutub yang akan mengalami degenerasi. Sedangkan sel oosit sekunder yang berukuran lebih kecil (badan kutub pertama) juga mengalami degenerasi (mati). Dengan demikian, dari total empat sel haploid hanya satu sel haploid saja yang fungsional menjadi sel ovum, sedangkan tiga sel lainnya mengalami degenerasi.

Proses oogenesis di ovarium

Oogenesis (Pada Wanita)

Pada wanita, setelah tiba di gonad, sel benih primordial segera berdiferensiasi menjadi oogonium. Oogonium kemudian mengalami beberapa kali mitosis, dan pada akhir perkembangan embrional bulan ketiga setiap oogonium dikelilingi oleh selapis sel epitel yang berasal dari permukaan jaringan gonad, yang nantinya menjadi sel folikuler. Sebagian besar oogonium terus mengalami mitosis, sebagian lain berdiferensiasi dan tumbuh membesar menjadi oosit primer.

Oogenesis merupakan proses pematangan ovum di dalam ovarium. Tidak seperti spermatogenesis yang dapat menghasilkan jutaan spermatozoa dalam waktu yang bersamaan, oogenesis hanya mampu menghasilkan satu ovum matang sekali waktu. Mari kita simak prosesnya lebih lanjut:

1. Oogonium yang merupakan prekursor dari ovum tertutup dalam folikel di ovarium.

2. Oogonium berubah menjadi oosit primer, yang memiliki 46 kromosom. Oosit primer melakukan meiosis , yang menghasilkan dua sel anak yang ukurannya tidak sama.

3. Sel anak yang lebih besar adalah oosit sekunder yang bersifat haploid. Ukurannya dapat mencapai ribuan kali lebih besar dari yang lain karena berisi lebih banyak sitoplasma dari oosit primer.

4. Sel anak yang lebih kecil disebut badan polar pertama yang kemudian membelah lagi.

5. Oosit sekunder meninggalkan folikel ovarium menuju tuba Fallopi. Apabila oosit sekunder difertilisasi, maka akan mengalami pembelahan meiosis yang kedua . begitu pula dengan badan polar pertama membelah menjadi dua badan polar kedua yang akhirnya mengalami degenerasi. Namun apabila tidak terjadi fertilisasi, menstruasi dengan cepat akan terjadi dan siklus oogenesis diulang kembali.

6. Selama pemebelahan meiosis kedua, oosit sekunder menjadi bersifat haploid dengan 23 kromosom dan selanjutnya disebut dengan ootid. Ketika inti nukleus sperma dan ovum siap melebur menjadi satu, saat itu juga ootid kemudian mencapai perkembangan finalnya menjadi ovum yang matang.

7. Kedua sel haploid (sperma dan ovum) bersatu membentuk sel zygot yang bersifat dipoid (2n).

Oogenesis adalah proses pembentukan sel telur (ovum) di dalam ovarium. Oogenesis dimulai dengan pembentukan bakal sel-sel telur yang disebut oogonia (tunggal: oogonium). Pembentukan sel telur pada manusia dimulai sejak di dalam kandungan, yaitu di dalam ovari fetus perempuan. Pada akhir bulan ketiga usia fetus, semua oogonia yang bersifat diploid telah selesai dibentuk dan siap memasuki tahap pembelahan. Semula oogonia membelah secara mitosis menghasilkan oosit primer. Pada perkembangan fetus selanjutnya, semua oosit primer membelah secara miosis, tetapi hanya sampai fase profase. Pembelahan miosis tersebut berhenti hingga bayi perempuan dilahirkan, ovariumnya mampu menghasilkan sekitar 2 juta oosit primer mengalami kematian setiap hari sampai masa pubertas. Memasuki masa pubertas, oosit melanjutkan pembelahan miosis I. hasil pembelahan tersebut berupa dua sel haploid, satu sel yang besar disebut oosit sekunder dan satu sel berukuran lebih kecil disebut badan kutub primer.

Pada tahap selanjutnya, oosit sekunder dan badan kutub primer akan mengalami pembelahan miosis II. Pada saat itu, oosit sekunder akan membelah menjadi dua sel, yaitu satu sel berukuran normal disebut ootid dan satu lagi berukuran lebih kecil disebut badan polar sekunder. Badan kutub tersebut bergabung dengan dua badan kutub sekunder lainnya yang berasal dari pembelahan badan kutub primer sehingga diperoleh tiga badan kutub sekunder. Ootid mengalami perkembangan lebih lanjut menjadi ovum matang, sedangkan ketiga badan kutub mengalami degenerasi (hancur). Dengan demikian dapat disimpulkan  bahwa pada oogenesis hanya menghasilkan satu ovum. 

Proses pembentukan oogenesis dipengaruhi oleh kerja beberapa hormon, diantaranya:

Pada wanita usia reproduksi terjadi siklus menstruasi oleh aktifnya aksis hipothalamus-hipofisis-ovarium. Hipothalamus menghasilkan hormon GnRH (gonadotropin releasing hormone) yang menstimulasi hipofisis mensekresi hormon FSH (follicle stimulating hormone) dan LH (lutinuezing hormone). FSH dan LH menyebabkan serangkaian proses di ovarium sehingga terjadi sekresi hormon estrogen dan progesteron. LH merangsang  korpus luteum untuk menghasilkan hormon progesteron dan meransang ovulasi. Pada masa pubertas, progesteron memacu tumbuhnya sifat kelamin sekunder.FSH merangsang ovulasi dan meransang folikel untuk membentuk estrogen, memacu perkembangan folikel. Hormon prolaktin merangsang produksi susu.

Mekanisme umpan balik positif dan negatif aksis hipothalamus hipofisis ovarium. Tingginya kadar FSH dan LH akan menghambat sekresi hormon GnRH oleh hipothalamus. Sedangkan peningkatan kadar estrogen dan progesteron dapat menstimulasi (positif feedback, pada fase folikuler) maupun menghambat (inhibitory/negatif feedback, pada saat fase luteal) sekresi FSH dan LH di hipofisis atau GnRH di hipothalamus.