PROSES PEMBENTUKAN SPERMATOGENESIS DAN OOGENESIS Spermatogenesis adalah proses gametogenesis pada pria dengan cara pembelahan meiosis dan mitosis. Spermatogenesis pada sperma biasa terjadi di epididimis. Sedangkan tempat menyimpan sperma sementara terletak di vas deferens. Spermatogenesis berasal dari kata sperma dan genesis (pembelahan). Pada spermatogenesis terjadi pembelahan secara mitosis dan meiosis. Spermatogenesis merupakan tahap atau fase fase pendewasaan sperma di epididimis. Setiap satu spermatogonium akan menghasilkan empat sperma matang. Tahap Tahap Spermatogenesis : 1. Spermatogonium Merupakan tahap pertama pada spermatogenesis yang dihasilkan oleh testis. Spermatogoium terbentuk dari 46 kromosom dan 2N kromatid. 2. Spermatosit Primer Merupakan mitosis dari spermatogonium. Pada tahap ini tidak terjadi pembelahan. Spermatosit primer terbentuk dari 46 kromosom dan 4N kromatid. 3. Spermatosit Sekunder Merupakan meiosis dari spermatosit primer. Pada tahap ini terjadi pembelahan secara meiosis. Spermatosit sekunder terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid. 4. Spermatid Merupakan meiosis dari spermatosit sekunder. Pada tahap ini terjadi pembelahan secara meiosis yang kedua. Spermatid terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid. 5. Sperma Merupakan diferensiasi atau pematangan dari spermatid. Pada tahap ini terjadi diferensiasi. Sperma terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid dan merupakan tahap sperma yang telah matang dan siap dikeluarkan. Perbedaan Spermatogenesis dan Oogenesis Spermatogenesis adalah proses pembentukan sperma sedangkan oogenesis adalah proses pembentukan ovum. Spermatogenesis terjadi di lumen tubulus seminiferus testis sedangkan oogenesis terjadi di ovarium dan berlanjut saat terjadi fertilisasi. Proses spermatogenesis baru aktif saat pubertas. Pada pria sebelum puber, di dalam testis belum terjadi pembentukan sperma walaupun terdapat sel spermatogonium sebagai bakal sperma. Saat puber terjadi peningkatan kadar hormon FSH dan testosteron memicu dimulainya proses
spermatogenesis menghasilkan sperma. Pada wanita, oogenesis sudah dimulai dari periode dalam kandungan (fetal) yaitu perkembangan oogonium menjadi oosit primer di dalam folikel primer ovarium (proses meiosis I). Setelah lahir proses meiosis I berhenti pada tahap profase I. Pada saat puber terjadi proses rekruitmen folikel primer dan akan terpilih satu folikel berisi oosit primer yang melanjutkan meiosis I menjadi 1 oosit sekunder setiap bulannya. Oosit sekunder masuk pada meiosis II namun berhenti pada tahap metafase II dan akan berlanjut jika terjadi pembuahan (fertilisasi). Bila terjadi fertilisasi meiosis II akan komplet sehingga dihasilkan ovum. Gametogenesis adalah perkembangan sel kelamin jantan dan betina atau gamet. Sedangkan gamet adalah sel reproduksi haploid (oosit atau spermatozoa) yang penyatuannya diperlukan dalam reproduksi seksual untuk mengawali perkembangan individu baru. Gametogenesis merupakan pembelahan meiosis yakni metode khusus pembelahan sel, terjadi pada maturasi sel kelamin dengan cara setiap inti sel anak menerima separuh jumlah sifat kromosom sel somatik spesiesnya. Beberapa dari tahap tahap meiosis sangat menyerupai tahap tahap terkait yang terdapat pada mitosis. Meiosis, seperti halnya mitosis didahului oleh replikasi kromosom. Namun, replikasi tunggal ini diikuti oleh dua pembelahan sel yang berurutan yang disebut meiosis I dan meiosis II. Pembelahan ini menghasilkan empat sel anak, masing masing hanya mempunyai setengah dari jumlah kromosom sel induk. 1. Interfase I Meiosis didahului oleh interfase yang mana selama fase ini setiap kromosom bereplikasi. Untuk setiap kromosom hasilnya adalah dua kromatid saudara yang identik secara genetik yang tetap melekat pada sentromernya. Pada fase ini sentrosom juga bereplikasi menjadi dua. 2. Meiosis I a. Profase I Kromosom mulai memadat. Kromosom homolog yang masing masing tersusun dari dua kromatid saudara berpasangan membentuk tetrad. Pada banyak tempat di sepanjang tubuhnya, kromatid kromosom homolog saling menyilang yang dinamakan kiasmata (tunggal, kiasma). Kiasmata berfungsi untuk mengikat kromosom agar tetap bersama. Sementara itu, komponen seluler lainnya mempersiapkan pembelahan nukleus, sentrosom bergerak saling menjauhi dan gelendong mikrotubula terbentuk di antaranya. Selubung nukleus dan nukleoli menyebar. Akhirnya gelendong mikrotubula menangkap kinetokor yang terbentuk pada kromosom dan kromosom mulai bergerak ke pelat metafase.
b. Metafase I Pasangan kromosom homolog tersusun pada pelat metafase. Mikrotubula kinetokor dari satu kutub sel melekat pada satu kromosom masing masing pasangan, sementara itu mikrotubula dari kutub yang berlawanan menempel pada homolognya. c. Anafase I Alat gelendong menggerakkan kromosom ke arah kutub. Kromatid saudara tetap terikat pada sentromernya dan bergerak ke arah kutub yang sama. Kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang berlawanan. d. Telofase I dan Sitokinesis Aparatus gelendong terus memisahkan pasangan kromosom homolog sampai kromosom mencapai kutub sel. Setiap kutub mempunyai satu set kromosom haploid tetapi setiap kromosom memiliki dua kromatid saudara. Biasanya sitokinesis (pembelahan sitoplasma) terjadi secara simultan dengan telofase I, membentuk dua sel anak. 3. Meiosis II 1. Profase II Aparatus gelendong terbentuk dan kromosom berkembang ke arah pelat metafase II. 2. Metafase II Kromosom ditempatkan pada pelat metafase dengan cara seperti mitosis, dengan kinetokor kromatid saudara dari masing masing kromosom menunjuk ke arah yang berlawanan. 3. Anafase II Sentromer kromatid saudara berpisah dan kromatid saudara dari masing masing pasangan bergerak ke arah kutub sel yang berlawanan. 4. Telofase II dan Sitokinesis Nukles terbentuk pada kutub sel yang berlawanan dan terjadi sitokinesis. Pada akhir sitokinesis terdapat 4 sel anak dengan kromosom haploid. Proses Gametogenesis : Spermatogenesis dan Oogenesis Gametogenesis adalah proses pembentukan gamet atau sel kelamin. Sel gamet terdiri dari gamet jantan (spermatozoa) yang dihasilkan di testis dan gamet betina (ovum) yang dihasilkan di ovarium. Terdapat dua jenis proses pembelahan sel yaitu mitosis dan meiosis.
Mitosis yaitu pembelahan sel dari induk menjadi 2 anakan tetapi tidak terjadi reduksi kromosom, contoh apabila ada sel tubuh kita yang rusak maka akan terjadi proses penggantian dengan sel baru melalui proses pembelahan mitosis, sedangkan pembelahan meiosis yaitu pembelahan sel dari induk menjadi 2 anakan dengan adanya reduksi kromosom, contohnya pembelahan sel kelamin atau gamet sebagai agen utama dalam proses reproduksi manusia. Pada pembelahan 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 terdiri 4 tahap : perbanyakan, pertumbuhan, pematangan dan perubahan bentuk. Gametogenesis ada dua yaitu spermatogenesis dan oogenesis. 1. 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. Sel sperma yang bersifat haploid (n) dibentuk di dalam testis melewati sebuah proses kompleks yang disebut dengan spermatogenesis. Dibentuk di dalam tubulus seminiferus. Dipengaruhi oleh beberapa hormon yaitu : 1. Hormon GnRH Berfungsi untuk merangsang lobus anterior pituitary untuk produksi hormon gonadotropin FSH (Follicle Stimulating Hormone) dan LH (Luteinizing Hormone). 2. Testosterone Hormon ini dihasilkan oleh sel sel leydig yang terdapat diantara tubulus seminiferus testis. Hormon ini bertanggung jawab terhadap pembelahan sel sel epitel germinal untuk membentuk sperma, terutama pembentukan spermatosit sekunder. 3. Hormon FSH (Follicle Stimulating Hormone)
Berfungsi untuk merangsang pembentukan sperma secara langsung. Serta merangsang sel sertoli untuk meghasilkan ABP (Androgen Binding Protein) untuk memacu spermatogonium untuk melakukan spermatogenesis. 4. Hormon LH (Luteinizing Hormone) Berfungsi merangsang sel leydig untuk memperoleh sekresi testosterone (yaitu suatu hormone sex yang penting untuk perkembangan sperma). Secara sederhana proses ini memproduksi sperma matang di dalam tubulus seminiferus lewat langkah langkah sebagai berikut ini : 1. Ketika seorang anak laki laki mencapai pubertas pada usia 11 14 tahun, sel kelamin jantan primitif yang belum terspesialisasi dan disebut dengan spermatogonium menjadi diaktifkan oleh sekresi hormon testosteron. 2. Masing masing spermatogonium membelah secara mitosis untuk menghasilkan dua sel anak yang masing masing berisi 46 kromosom lengkap. 3. Dua sel anak yang dihasilkan tersebut masing masing disebut spermatogonium yang kembali melakukan pembelahan mitosis untuk menghasilkan sel anak dan satunya lagi disebut spermatosit primer yang berukuran lebih besar dan bergerak ke dalam lumen tubulus seminiferus. 4. Spermatosit primer melakukan meiosis untuk menghasilkan dua spermatosit sekunder yang berukuran lebih kecil dari spermatosit primer. Spermatosit sekunder ini masing masing memiliki 23 kromosom yang terdiri atas 22 kromosom tubuh dan satu kromosom kelamin (Y atau X). 5. Kedua spermatosit sekunder tersebut melakukan mitosis untuk menghasilkan 4 sel lagi yang disebut spermatid yang tetap memiliki 23 kromosom. 6. Spermatid kemudian berubah menjadi spermatozoa matang tanpa mengalami pembelahan dan bersifat haploid (n) 23 kromosom. Keseluruhan proses spermatogenesis ini menghabiskan waktu sekitar 64 hari. Sruktur Spermatozoa Bagian-bagian tersebut terbagi atas 3 bagian utama, yaitu : 1. Kepala Pada bagian kepala spermatozoon ini, terdapat inti tebal dengan sedikit sitoplasma yang diselubungi oleh selubung tebal dan terdapat 23 kromosom dari sel ayah. Selubung tebal yang dimadsud adalah akrosom, fungsinya adalah sebagai pelindung dan menghasilkan enzim. 2. Badan
Terdapat mitokondria yang berbentuk spiral dan berukuran besar, berfungsi sebagai penyedia ATP atau energi untuk pergerakan ekor. 3. Ekor Pada bagian ekor sperma yang cukup panjang terdapat Axial Filament pada bagian dalam dan membrane plasma dibagian luar yang berfungsi untuk pergerakan sperma. 2. 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 oogenensis dipengaruhi oleh beberapa hormon yaitu : 1. FSH (Follicle Stimulating Hormone Berfungsi untuk merangsang pertumbuhan sel sel folikel sekitar sel ovum. 2. LH (Luteinizing Hormone) Berfungsi merangsang terjadinya ovulasi (yaitu proses pematangan sel ovum). 3. Estrogen
Dihasilkan oleh folikel graff dan dirangsang oleh FSH di dalam ovarium. Estrogen berfungsi menimbulkan sifat kelamin sekunder. 4. Progesteron Dihasilkan juga oleh korpus luteum yang berfungsi untuk menghambat sekresi FSH dan LH. Hormon progesteron berfungsi juga untuk menebalkan dinding endometrium. Oogenesis secara sederhana prosesnya dapat dijelaskan tahapannya sebagai berikut : 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 akhir atau finalnya menjadi ovum yang matang. Peristiwa pengeluaran sel telur dikenal dengan istilah ovulasi. Pada setiap ovulasi hanya satu telur yang matang dan dapat hidup 24 jam. Jika ovum yang matang tersebut tidak dibuahi, maka sel telur tersebut akan mati dan luruh bersama dengan dinding rahim pada awal siklus menstruasi (Biohealth Indonesia, 2007). Ovum memiliki beberapa lapisan pelindung, antara lain : 1. Membrane Vitellin yaitu lapisan transparan dibagian dalam ovum. 2. Zona Pellusida, yaitu lapisan pelindung ovum yang tebal dan terletak dibagian tengah. Terdiri dari protein dan mengandung reseptor untuk spermatozoa. 3. Korona Radiata, yaitu merupakan sel-sel granulose yang melekat disisi luar oosit dan merupakan mantel terluar ovum yang paling tebal
Spermatozoa Terdapat dua macam gametogenesis yakni spermatogenesis (proses pembentukan spermatozoa) dan oogenesis (proses terbentuknya sel telur/ovum di dalam ovarium). Spermatozoa berasal dari sel primordial yang diploid yang disebut spermatosit primer. Setelah mengalami pembelahan meiosis I, maka jumlah kromosom dibagi dan spermatosit sekunder. Bila pembelahan meiosis II yang berlangsung sebagai pembelahan selesai, maka terbentuklah 4 sel spermatid yang masing masing haploid. Selanjutnya spermatid akan berkembang menjadi spermatozoa.