SPERMATOGENESIS: TAHAP DAN CIRI-CIRINYA - BIOLOGI - 2026

The spermatogenesis adalah proses pembentukan spermatozoa dari sel germ (spermatogonia). Ia berlaku pada individu lelaki organisma eukariotik dengan pembiakan seksual.

Agar proses ini dapat dijalankan dengan efisien, ia memerlukan kondisi khusus, termasuk: pembelahan kromosom yang betul dengan ekspresi gen yang tepat dan medium hormon yang mencukupi, untuk menghasilkan sejumlah besar sel berfungsi.

Sumber: Jangkar207

Transformasi spermatogonia kepada gamet matang berlaku semasa pematangan seksual pada organisma. Proses ini dicetuskan kerana pengumpulan hormon tertentu dari jenis pituitari gonadotropin, seperti HCG (human chorionic gonadotropin) yang mengganggu pengeluaran testosteron.

Apa itu spermatogenesis?

Spermatogenesis terdiri daripada pembentukan gamet lelaki: sperma.

Pengeluaran sel seks ini bermula di tubulus seminiferus, yang terletak di testis. Tubulus ini menempati sekitar 85% daripada jumlah gonad dan di dalamnya adalah sel-sel kuman yang belum matang atau spermatogonia yang terus membelah oleh mitosis.

Sebilangan spermatogonia ini berhenti membiak dan menjadi spermatosit primer, yang memulakan proses meiosis sehingga masing-masing menghasilkan sepasang spermatosit sekunder dengan beban kromosom penuh mereka.

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

Kemudian mereka mengalami perubahan morfologi, menghasilkan sperma, yang menuju ke epididimis yang terletak di skrotum di sebelah testis. Dalam saluran ini pematangan gamet berlaku yang siap untuk menghantar gen individu.

Proses spermatogenesis bergantung pada peraturan hormon dan genetik. Proses ini bergantung pada testosteron, jadi sel khusus (sel Leydig) terdapat dalam tubulus seminiferus dalam penghasilan hormon ini.

Elemen genetik yang terlibat

Beberapa gen penting dalam spermatogenesis adalah gen SF-1, yang bertindak dalam pembezaan sel Leydig, dan gen SRY, yang memberi campur tangan dalam pembezaan sel Sertoli dan pembentukan tali testis. Gen lain terlibat dalam mengatur proses ini: RBMY, DBY, USP9Y, dan DAZ.

Yang terakhir dijumpai pada kromosom Y. Ia bertindak dalam pengekodan protein pengikat RNA dan ketiadaannya dikaitkan dengan kemandulan pada beberapa individu.

Tahap dan ciri-cirinya

Tubul semifinal dengan sperma matang. Nefron

Sel-sel kuman primordial (gonosit) terbentuk di dalam kantung kuning telur dan bergerak ke puncak genital, membelah antara sel-sel Sertoli, sehingga membentuk tubulus seminiferus. Gonosit dijumpai di dalam, dari mana mereka berhijrah ke membran bawah tanah untuk menimbulkan spermatogonia.

Percambahan sel kuman primordial dan pembentukan spermatogonia berlaku semasa perkembangan embrio individu. Tidak lama selepas kelahiran, pembahagian mitosis sel-sel ini berhenti.

Proses di mana sperma matang dihasilkan dibahagikan kepada tiga fasa: spermatogon, spermatosit, dan sperma.

1. Fasa Spermatogon

Ketika tempoh kematangan seksual individu semakin hampir, peningkatan kadar testosteron mengaktifkan percambahan spermatogonia. Sel-sel kuman ini membahagi untuk menghasilkan rangkaian spermatogonia yang membezakan menjadi spermatosit primer.

Pada manusia, beberapa jenis morfologi spermatogonia dibezakan:

Iklan Spermatogonia: Terletak di sebelah sel interstisial tubulus seminiferous. Mereka mengalami pembelahan mitotik yang menghasilkan pasangan jenis Iklan yang seterusnya terus membelah, atau pasangan jenis Ap.

Ap spermatogonia: Ini mengikuti proses pembezaan untuk menghasilkan sperma, membelah secara berurutan oleh mitosis.

Spermatogonia B. Produk pembahagian mitotik spermatogonia Ap. Mereka mempunyai nukleus spheroidal dan keanehan saling terhubung satu sama lain oleh "jambatan sitoplasma".

Mereka membentuk sejenis syncytium yang bertahan pada tahap berikutnya, memisahkan dalam pembezaan sperma, ketika sperma dilepaskan ke dalam lumen tubulus seminiferus.

Penyatuan sitoplasma di antara sel-sel ini memungkinkan perkembangan segerak setiap pasangan spermatogonia dan masing-masing memperoleh maklumat genetik lengkap yang diperlukan untuk berfungsi, kerana walaupun setelah meiosis, sel-sel ini terus berkembang.

2. Fasa spermatositik

Pada fasa ini, spermatogonia B telah terbelah secara mitotik, membentuk spermatosit I (primer) yang menduplikasi kromosom mereka, sehingga setiap sel membawa dua set kromosom, membawa dua kali jumlah maklumat genetik yang biasa.

Selepas itu, pembelahan meiotik spermatosit ini dilakukan, sehingga bahan genetik di dalamnya mengalami penurunan hingga mencapai watak haploid.

Mitosis I

Pada pembelahan meiotik pertama, kromosom dikondensasikan dalam profilase, sehingga, pada manusia, 44 autosom dan dua kromosom (satu X dan satu Y), masing-masing dengan satu set kromatid.

Kromosom homolog saling berpasangan sambil berbaris di plat khatulistiwa metafasa. Susunan ini disebut tetrad kerana mengandungi dua pasang kromatid.

Tetrads bertukar bahan genetik (cross-over) dengan kromatid menyusun semula menjadi struktur yang disebut kompleks sinaptonemik.

Dalam proses ini, kepelbagaian genetik berlaku dengan bertukar maklumat antara kromosom homolog yang diwarisi dari ayah dan ibu, memastikan bahawa semua spermatid yang dihasilkan dari spermatosit berbeza.

Pada akhir penyeberangan, kromosom terpisah, bergerak ke kutub yang berlawanan dari gelendong meiotik, "melarutkan" struktur tetrad, kromatid gabungan dari setiap kromosom tetap bersama.

Cara lain untuk menjamin kepelbagaian genetik terhadap ibu bapa adalah dengan taburan kromosom secara rawak yang berasal dari ayah dan ibu ke arah kutub gelendong. Pada akhir pembahagian meiotik ini, spermatosit II (sekunder) dihasilkan.

Meiosis II

Spermatosit sekunder memulakan proses meiosis kedua sebaik sahaja terbentuk, mensintesis DNA baru. Hasilnya, setiap spermatosit mempunyai separuh beban kromosom dan setiap kromosom mempunyai sepasang kromatid saudara dengan DNA pendua.

Pada metafasa, kromosom diedarkan dan diselaraskan pada plat khatulistiwa, dan kromatid berpisah dengan berpindah ke sisi berlawanan dari gelendong meiotik.

Setelah membina semula membran nuklear, spermatid haploid diperoleh dengan separuh kromosom (23 pada manusia), kromatid dan salinan maklumat genetik (DNA).

3. Fasa sperma

Spermiogenesis adalah fasa terakhir proses spermatogenesis, dan pembelahan sel tidak terjadi di dalamnya, tetapi perubahan morfologi dan metabolik yang memungkinkan pembezaan sel menjadi haploid sperma matang.

Perubahan selular berlaku semasa spermatid melekat pada membran plasma sel Sertoli, dan dapat dijelaskan dalam empat fasa:

Fasa Golgi

Ini adalah proses di mana radas Golgi menimbulkan akrosom, dengan pengumpulan butiran proakrosomik atau PAS (asam berkala-reaktif Schiff) di kompleks Golgi.

Butiran ini menuju ke vesikel akrosomal yang terletak di sebelah nukleus dan kedudukannya menentukan bahagian anterior sperma.

Sentriol bergerak ke arah bahagian belakang spermatid, menyelaraskan diri mereka secara tegak lurus dengan membran plasma dan membuat gandaan yang akan menyatukan mikrotubulus axoneme di dasar sperma flagellum.

Fasa topi

Vesikel akrosomal tumbuh dan meluas di bahagian anterior nukleus, membentuk akrosom atau penutup akrosom. Pada fasa ini, kandungan nuklear dipadatkan dan bahagian inti yang tetap berada di bawah akrosom menebal, kehilangan liang-liangnya.

Fasa akrosom

Nukleus memanjang dari bulat ke elips, dan flagel berorientasi sehingga hujung anteriornya melekat pada sel-sel Sertoli yang menunjuk ke arah lamina basal tubulus seminiferus, di mana flagellum berkembang memanjang.

Sitoplasma bergerak ke belakang sel dan mikrotubulus sitoplasma terkumpul dalam sarung silinder (manchette) yang mengalir dari penutup akrosom ke bahagian belakang spermatid.

Setelah mengembangkan flagellum, sentriol bergerak kembali ke arah nukleus, melekat pada alur di bahagian belakang nukleus, dari mana sembilan serat tebal muncul yang mencapai mikrotubulus aksonim; dengan cara ini inti dan flagellum disambungkan. Struktur ini dikenali sebagai kawasan leher.

Mitokondria bergerak ke arah daerah posterior leher, mengelilingi serat tebal dan disusun dalam sarung heliks yang ketat membentuk kawasan pertengahan ekor sperma. Sitoplasma bergerak untuk menutup flagel yang sudah terbentuk, dan "manchette" larut.

Fasa pematangan

Sitoplasma yang berlebihan difagositosis oleh sel-sel Sertoli, membentuk sisa tubuh. Jambatan sitoplasma yang terbentuk di spermatogonia B tetap berada di badan sisa, sehingga spermatid dipisahkan.

Akhirnya, spermatid dilepaskan dari sel-sel Sertoli, melepaskan ke dalam lumen tubulus seminiferous dari mana mereka diangkut melalui tiub lurus, retis testis dan saluran efferent ke epididimis.

Peraturan hormon

Spermatogenesis adalah proses yang diatur oleh hormon, terutamanya testosteron. Pada manusia, keseluruhan proses dipicu dalam pematangan seksual, oleh pelepasan dalam hipotalamus hormon GnRH yang mengaktifkan pengeluaran dan pengumpulan gonodotropin hipofisis (LH, FSH dan HCG).

Sel-sel Sertoli mensintesis protein transporter testosteron (ABP) dengan rangsangan FSH, dan bersama dengan testosteron yang dilepaskan oleh sel Leydig (dirangsang oleh LH), mereka memastikan kepekatan hormon ini tinggi dalam tubulus seminiferus.

Dalam sel Sertoli, estradiol juga disintesis, yang terlibat dalam pengaturan aktiviti sel Leydig.

Pembajaan

Epididimis menghubungkan dengan vas deferens yang mengalir ke uretra, akhirnya membenarkan keluarnya sperma yang kemudian mencari telur untuk disenyawakan, menyelesaikan kitaran pembiakan seksual.

Setelah dibebaskan, sperma dapat mati dalam beberapa minit atau jam, harus mencari gamet betina sebelum ini terjadi.

Pada manusia, sekitar 300 juta sperma dilepaskan dalam setiap ejakulasi selama persetubuhan, tetapi hanya sekitar 200 yang bertahan sampai mereka mencapai wilayah di mana mereka dapat mengawan.

Sperma mesti melalui proses latihan di saluran pembiakan wanita di mana mereka memperoleh pergerakan flagellum yang lebih besar dan menyiapkan sel untuk reaksi akrosom. Ciri-ciri ini diperlukan untuk menyuburkan telur.

Kapasiti sperma

Di antara perubahan yang terdapat dalam sperma, modifikasi biokimia dan fungsional menonjol, seperti hiperpolarisasi membran plasma, peningkatan pH sitosolik, perubahan lipid dan protein, dan pengaktifan reseptor membran yang memungkinkan mereka dikenali oleh zona pellucida. untuk menyertai ini.

Wilayah ini berfungsi sebagai penghalang kimia untuk menghindari persilangan antara spesies, kerana dengan tidak mengenali reseptor tertentu, persenyawaan tidak terjadi.

Telur mempunyai lapisan sel berbutir dan dikelilingi oleh kepekatan asid hyaluronik yang tinggi yang membentuk matriks ekstraselular. Untuk menembusi lapisan sel ini, sperma mempunyai enzim hyaluronidase.

Ketika bersentuhan dengan zona pelucida, reaksi akrosom dipicu, di mana kandungan penutup akrosom dilepaskan (seperti enzim hidrolitik), yang membantu sperma melintasi rantau ini dan bergabung dengan membran plasma ovum, melepaskan di dalamnya kandungan sitoplasma, organel dan inti.

Tindak balas kortikal

Dalam beberapa organisma, depolarisasi membran plasma ovula terjadi ketika ia bersentuhan dengan sperma, sehingga mencegah lebih dari satu membuahkannya.

Mekanisme lain untuk mencegah polyspermia adalah tindak balas kortikal, di mana enzim dilepaskan yang mengubah struktur zona pellucida, menghambat glikoprotein ZP3 dan mengaktifkan ZP2, menjadikan kawasan ini tidak dapat ditembusi oleh sperma lain.

Ciri-ciri sperma

Gamet lelaki mempunyai ciri-ciri yang menjadikannya sangat berbeza dengan gamet wanita dan sangat disesuaikan untuk menyebarkan gen individu ke generasi berikutnya.

Berbeza dengan ovula, sperma adalah sel terkecil yang ada di dalam tubuh dan menghadirkan flagellum yang memungkinkan mereka bergerak untuk mencapai gamet betina (yang tidak memiliki mobilitas seperti itu) untuk membuahinya. Flagellum ini terdiri daripada leher, wilayah pertengahan, wilayah utama dan kawasan terminal.

Di leher adalah centrioles, dan di wilayah perantaraan terdapat mitokondria, yang bertanggungjawab untuk menyediakan tenaga yang diperlukan untuk pergerakan mereka.

Secara umum, pengeluaran sperma sangat tinggi, ini sangat kompetitif di antara mereka kerana hanya sekitar 25% yang benar-benar dapat menyuburkan gamet betina.

Perbezaan antara spermatogenesis dan oogenesis

Spermatogenesis mempunyai ciri-ciri yang membezakannya dengan oogenesis:

-Sel membuat meiosis secara berterusan sejak kematangan seksual individu, setiap sel menghasilkan empat gamet matang dan bukannya satu.

-Sperma matang selepas proses kompleks yang bermula selepas meiosis.

-Untuk penghasilan sperma, pembelahan sel dua kali lebih banyak berlaku seperti dalam pembentukan ovum.

Rujukan

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Biologi Molekul Sel. Garland Science, Taylor dan Francis Group.
2. Creighton, TE (1999). Ensiklopedia biologi Molekul. John Wiley dan Sons, Inc.
3. Hill, RW, Wyse, GA, & Anderson, M. (2012). Fisiologi Haiwan. Penerbit Sinauer Associates, Inc.
4. Kliman, RM (2016). Ensiklopedia Biologi Evolusi. Akhbar Akademik.
5. Marina, S. (2003) Kemajuan dalam pengetahuan Spermatogenesis, Implikasi Klinikal. Majalah Kesuburan Ibero-Amerika. 20 (4), 213-225.
6. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histologi. Editorial Médica Panamericana.