APA ITU GAMETOGENESIS? PROSES DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2024

The Gametogenesis ialah pembentukan gamet atau sel-sel seks dalam organisma hidup. Proses ini membolehkan individu mengubah dan menghantar beberapa perubahan sementara dalam ekspresi gen mereka, yang "disebabkan" oleh isyarat luaran, kepada keturunan mereka.

Semua individu yang melakukan pembiakan seksual secara berkala menghasilkan dua jenis sel kuman yang disebut "gamet." Sel-sel ini tidak dapat berkembang secara langsung seperti spora jamur, iaitu sel-sel itu tidak selalu dapat menimbulkan, dengan sendirinya, kepada individu baru.

Skema perwakilan gametogenesis wanita dan lelaki (Sumber: Elversberg melalui Wikimedia Commons)

Kedua-dua jenis sel, gamet lelaki dan gamet betina, mesti saling menyatu dalam satu peristiwa yang dikenali sebagai "persenyawaan." Hanya selepas persenyawaan, produk sel gabungan ini, zigot, dapat melahirkan individu baru.

Gamet sebilangan besar haiwan disintesis dari gonad, yang merupakan organ yang khusus dalam fungsi ini. Gonad mempunyai epitel bercambah dengan sel-sel yang disebut "gonias", yang mereka beri nama. Gonia adalah secara morfologi sama pada kedua-dua jantina. Namun, pada lelaki disebut "spermatogonia" dan pada wanita disebut "oogonia".

Gametogenesis merangkumi kedua-dua spermatogenesis dan oogenesis dan kedua prosesnya adalah homolog, berkongsi tiga langkah asas untuk pembentukan gamet.

Gametogenesis dibezakan sebagai proses pembelahan sel di mana beban kromosom seseorang dikurangkan separuh, yang mungkin berkat pembahagian meiotik, di mana dua pengasingan kromosom berturut-turut berlaku.

Pengeluaran sel seks pada haiwan atau tumbuhan bergantung pada beberapa faktor, antaranya terdapat perbezaan antara beberapa gen yang menyandarkan "arahan" yang diperlukan agar pembahagian sel berlaku dan perubahan yang dicetuskan menonjol. morfogenetik sepadan.

Gametogenesis lelaki

Gametogenesis lelaki adalah proses di mana spermatogonia matang dan membezakan menjadi sperma. Ini adalah proses yang kompleks di mana sel induk totipotensial terbelah untuk menghasilkan sel anak yang akan menjadi sperma.

Dalam kebanyakan makhluk hidup yang mempunyai gametogenesis lelaki, ini tidak berlaku sehingga usia perkembangan tertentu. Dalam kes manusia, ia mula berlaku semasa akil baligh dan berterusan sepanjang hayat.

Gametogenesis lelaki pada banyak haiwan, termasuk manusia, disebut "spermatogenesis" dan terdiri daripada tiga langkah: percambahan mitotik, percambahan meiotik, dan pembentukan semula sel.

Proses

Spermatogenesis bermula dengan mitosis yang meningkatkan bilangan spermatogonia. Spermatogonia adalah populasi sel yang berada dalam pembelahan mitosis berterusan, kerana mereka bertugas memperbaharui sel induk untuk menghasilkan sperma.

Oleh itu, proses mitosis pada gametogenesis lelaki sangat penting untuk percambahan dan pemeliharaan spermatogonia.

Sebilangan spermatogonia yang disebabkan oleh peningkatan ukuran mitosis menjadi spermatosit primer. Setiap spermatosit primer mengalami penurunan beban kromosom melalui pembelahan meiotik pertama (meiosis I) yang menghasilkan dua spermatosit sekunder.

Spermatosit sekunder memasuki pembahagian meiotik kedua (meiosis II), tetapi dalam hal ini tidak berlaku antara muka (beban kromosom tidak dibahagi lagi), jadi sel yang dihasilkan mempunyai beban kromosom yang sama, yaitu, mereka adalah haploid.

Sel-sel haploid yang dihasilkan disebut spermatid dan masing-masing hanya boleh mengandungi kromosom asal ibu atau bapa atau campuran pelbagai bahagian kromosom kedua ibu bapa.

Spermatid memasuki proses yang disebut "spermiogenesis", di mana mereka mengalami pelbagai perubahan morfologi, mengembunkan kromosom mereka, memanjangkan flagel mereka, mengurangi kandungan sitoplasma mereka dan, akhirnya, menjadi sperma yang matang (walaupun pematangan, dalam banyak kes, memuncak sementara ini dilepaskan di saluran pembiakan wanita).

ciri-ciri

Walaupun fakta bahawa spermatogenesis berlaku secara berterusan sepanjang hayat pembiakan haiwan dewasa, proses ini mempunyai tujuan tunggal untuk menghasilkan sel-sel di mana maklumat genetiknya akan dihantar ke keturunan, yang hanya mungkin dilakukan untuk melalui pembiakan seksual dengan wanita dari spesies yang sama.

Di samping itu, ini membolehkan lelaki spesies mencampurkan maklumat genetik pendahulunya dan mereka sendiri dengan maklumat mengenai betina untuk meningkatkan kebolehubahan genetik keturunan.

Keupayaan untuk mencampurkan maklumat genetik membantu spesies memperoleh kualiti penting yang dapat membantu mereka mengatasi perubahan atau keadaan yang tidak baik di persekitaran tempat mereka tinggal.

Gametogenesis wanita

Gametogenesis atau oogenesis wanita telah menjadi salah satu proses yang paling banyak dikaji sepanjang sejarah umat manusia. Para saintis dari pelbagai bidang seperti perubatan, biologi, ekonomi, sosiologi dan dasar awam, dan lain-lain telah mengabdikan diri untuk kajiannya.

Doktor Inggeris William Harvey merumuskan ungkapan terkenal mengenai oogenesis yang berbunyi: "segala yang hidup berasal dari telur".

Sepanjang hayat banyak haiwan betina, sekitar 1 hingga 2 juta oosit dihasilkan, tetapi hanya 300 hingga 400 oosit matang dan "berovulasi." Pada betina dari banyak spesies haiwan, setelah akil baligh, satu atau lebih oogonia berkembang setiap bulan, membentuk ovulasi matang.

Proses

Sel kuman ovari, yang disebut oogonia atau oogonia, meningkat jumlahnya melalui mitosis. Setiap oogonia yang dihasilkan mempunyai bilangan kromosom yang sama dengan sel-sel somatik yang lain. Setelah oogonia berhenti membiak, mereka bertambah besar dan menjadi oosit primer.

Sebelum pembelahan meiotik pertama berlaku, kromosom dalam oosit primer dipasangkan dengan kromosom homologinya, separuh diwarisi dari ibu dan separuh dari bapa.

Perwakilan kitaran haid. 1) Menstruasi; 2) Pematangan folikel; 3) Folikel matang; 4) Corpus luteum dan 5) Kemerosotan corpus luteum (Sumber: M.Komorniczak, melalui Wikimedia Commons)

Kemudian pembahagian "reduktional" atau pematangan pertama berlaku, iaitu meiosis pertama. Pembahagian ini menghasilkan dua sel, satu sel dengan separuh bahan genetik, dengan kandungan sitoplasma yang buruk dan dikenal sebagai "badan kutub pertama".

Sel kedua yang dihasilkan dari meiosis pertama adalah besar dan lebih kaya dengan kandungan sitoplasma daripada badan kutub, di samping itu, sel ini mempunyai separuh kandungan genetik oosit utama yang menimbulkannya. Sel kedua ini disebut "oosit sekunder".

Pada bahagian meiotik kedua, oosit sekunder dan badan kutub pertama membelah, membentuk satu "ovotid" besar dan tiga badan kutub kecil, masing-masing. Ovotid tumbuh dan berubah untuk menghasilkan ovum yang matang.

Badan kutub tidak berfungsi dan akhirnya hancur, tetapi pembentukannya diperlukan untuk mengeluarkan ovum "kelebihan" kromosom. Sebaliknya, pembahagian sitoplasma yang tidak sekata membolehkan sel besar dihasilkan dengan bahan simpanan yang mencukupi untuk perkembangan individu baru.

ciri-ciri

Seperti gametogenesis lelaki, gametogenesis wanita mempunyai tujuan utama untuk menghasilkan gamet betina. Walau bagaimanapun, gamet ini mempunyai ciri dan fungsi yang berbeza daripada gamet lelaki.

Seperti dalam sintesis gamet lelaki, gamet betina juga mencampurkan maklumat genetik ibu bapa dan individu yang menghasilkannya untuk menyebarkan maklumat ini dan, pada masa yang sama, meningkatkan kebolehubahan genetik keturunan mereka.

Walaupun dalam gametogenesis wanita, oosit utama menimbulkan ovum berfungsi tunggal (gamet betina), mereka mempunyai semua bahan pemakanan untuk melahirkan individu baru setelah persenyawaan berlaku.

Perlu diperhatikan bahawa, pada manusia, misalnya, gametogenesis wanita adalah proses berterusan dari akil baligh, tetapi ia terbatas, iaitu pada janin bayi seks wanita, semua oosit primer yang akan ada pada wanita terbentuk dalam sepanjang hidup mereka, yang "hilang" dengan haid setiap bulan.

Gametogenesis pada tumbuhan

Hanya di tumbuh-tumbuhan yang lebih tinggi, seseorang dapat menyebut tentang gametogenesis yang betul dan proses pada tumbuhan serupa dengan haiwan.

Perbezaan utama adalah bahawa tumbuhan memiliki kemampuan untuk menghasilkan gamet pada tahap perkembangan akhir, yang belum pernah ditentukan sebelumnya, sedangkan, pada haiwan, pembentukan gamet terbatas pada wilayah tertentu yang telah ditetapkan selama perkembangan embrio.

Gamtogenesis pada tanaman berbunga (Sumber: Pablo damiani2 melalui Wikimedia Commons)

Ciri penting lain adalah bahawa walaupun kesuburan gamet sangat sering dipengaruhi oleh mutasi genetik, mutasi ini jarang mematikan bagi keturunan.

Pada tanaman yang lebih tinggi, gamet jantan dan betina masing-masing adalah butir debunga dan ovula. Kedua-dua ovula dan biji-bijian debunga sessile (tidak bergerak) dan terdapat di dalam setiap gametofitnya yang sesuai (yang serupa dengan gonad).

Gametogenesis wanita

Pada tanaman berbunga, tempat pengeluaran ovula dikenal sebagai "megasporangia" dan terdapat di dalam ovari yang mengandungi satu atau beberapa ovula. Setiap ovula terdiri dari megasporangium yang disebut nucela dan dikelilingi oleh satu atau lebih integumen.

Integumen bersatu di satu hujung untuk membentuk mikropil, bukaan di mana tiub debunga dari serbuk sari akan menembus. Di dalam megasporangia, sel yang dikenal sebagai "megasporosit" bertindak sebagai sel induk dari megaspore (ovula).

Megasporosit mengalami meiosis dan membentuk empat megaspora haploid. Tiga dari megaspora biasanya hancur dan yang paling jauh dari mikropyle bertahan dan menjadi megagametophyte.

Dalam kebanyakan angiosperma, megagametophyte yang sedang berkembang menghasilkan lapan inti. Empat inti menuju ke satu hujung telur dan empat yang lain menuju ke ujung telur. Nukleus dari setiap hujungnya berpindah ke pusat ovula, ini dikenali sebagai "inti polar".

Nukleus yang tersisa di setiap hujung membentuk sel dan salah satu sel di dekat mikropyle akan berkembang menjadi sel telur yang matang.

Megagametophyte matang terdiri daripada 8 nukleus dalam 7 sel yang berbeza. Ini juga dikenal sebagai "kantung embrio", kerana embrio berkembang di dalam setelah persenyawaan berlaku.

Gametogenesis lelaki

Biji-bijian debunga atau microgametophytes dihasilkan dan disimpan di stamen bunga. Setiap benang sari mempunyai anter dan setiap anter biasanya mempunyai empat mikrosporangia, yang dikenal sebagai kantung debunga.

Di dalam setiap kantung debunga terdapat sel-sel induk mikrospora, yaitu biji-bijian debunga. Semua sel induk mengalami proses meiotik, dan empat mikrospora haploid dihasilkan dari setiap sel induk.

Mikrospora tumbuh dan berkembang menjadi biji serbuk sari yang belum matang. Biji-bijian debunga yang belum matang ini mempunyai sel dari mana "tiub debunga" muncul dan sel generatif, yang akan menghasilkan dua sel sperma.

Sebelum debunga dilepaskan dari anter, ia mengembangkan cangkang pelindung luar protein yang disebut exin dan cangkang pelindung dalaman protein lain, intin. Banyak spesies tumbuhan dapat dikenal pasti melalui corak yang tumbuh pada penutup dalaman biji-bijian debunga.

Perkembangan akhir biji serbuk sari berlaku dengan "percambahan" tiub debunga, ini hanya berlaku setelah biji serbuk sari disimpan pada stigma bunga yang kemudiannya akan menyerbu.

Rujukan

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). Gametogenesis wanita dan lelaki. Dalam perubatan dan pembedahan pembiakan Klinikal (hlm. 19-45). Springer, Cham.
2. Hilscher, W., & Hilscher, B. (1976). Kinetik gametogenesis lelaki. Andrologia, 8 (2), 105-116.
3. McCormick, S. (1991). Analisis molekul gametogenesis lelaki pada tumbuhan. Trend dalam Genetik, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E., & Amon, A. (2011, Januari). Pembentukan gamete menetapkan semula jam penuaan dalam ragi. Dalam simposium Cold Spring Harbor mengenai biologi kuantitatif (Vol. 76, hlm. 73-80). Akhbar Makmal Cold Spring Harbor.
5. Van Blerkom, J., & Motta, P. (Eds.). (2012). Ultrastruktur Pembiakan: Gametogenesis, Pembajaan, dan Embriogenesis (Jilid 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven, FJ, & Amon, A. (2011). Peraturan kemasukan ke gametogenesis. Transaksi Falsafah Masyarakat Diraja B: Sains Biologi, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA, & Yang, C. (2004). Gametogenesis tumbuhan: pemuliharaan dan perbezaan dalam pembangunan. Pengeluaran semula, 128 (5), 483-492.