SEL GERMINAL: KARAKTERISTIK, PEMBENTUKAN, JENIS, MIGRASI - BIOLOGI - 2025

The sel germinal adalah sel-sel prekursor gamet pada hewan dengan reproduksi seksual. Mereka adalah prekursor embrionik yang membedakan dari beberapa garis keturunan sel somatik (soma = tubuh) sangat awal dalam perkembangan sebagian besar spesies.

Hampir semua organisme yang bereproduksi secara seksual muncul dari fusi dua sel gametik. Gamet adalah sel khusus yang membawa setengah dari informasi genetik individu yang memproduksinya, ayah dan ibu (mereka adalah sel haploid).

Sel induk embrio manusia dalam kultur sel. Ryddragyn di Wikipedia bahasa Inggris

Semua gamet yang dihasilkan oleh hewan dibentuk dari garis sel khusus yang dikenal sebagai garis kuman, yang berkembang menurut kumpulan sinyal spesifik yang kompleks. Sel-sel ini mewakili jalur "transfer" utama dari genom dan komponen sitosol dari satu generasi ke generasi lainnya.

Sel germinal bertanggung jawab atas proses spesiasi dan evolusi, karena perubahan yang terjadi inilah yang ditransmisikan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Selain itu, sel-sel inilah yang menjadi perantara penularan penyakit keturunan dari orang tua kepada anaknya, terutama pada manusia.

Karakteristik sel germinal

Sel germinal adalah sel embrionik "pluripoten" atau "totipoten", artinya, mereka dapat berdiferensiasi menjadi hampir semua jenis sel di bawah kondisi dan sinyal yang tepat. Selain itu, mereka adalah sel yang kompeten untuk "pembaruan diri" mereka, karena mereka bertanggung jawab atas regenerasi mereka sendiri.

Sel-sel ini adalah satu-satunya yang mampu menghasilkan gamet, yang merupakan sel yang dapat membentuk organisme baru, sifat yang hilang dari sel lain dari embrio saat berdiferensiasi.

Beberapa penulis menganggap mereka, kemudian, sebagai "sel induk" dari suatu spesies, karena mereka tidak membentuk organ tetapi lebih merupakan individu baru. Demikian pula, sel-sel ini adalah alat utama yang digunakan spesies untuk berevolusi dan menjadi sarana penularan penyakit keturunan, terutama pada manusia.

Sel germinal menghasilkan gamet melalui proses yang dikenal sebagai meiosis dan gametogenesis (oogenesis dan spermatogenesis pada banyak hewan), yang merupakan karakteristik dan unik untuk kelompok sel ini.

Tubulus seminiferus dengan sperma matang. Nefron

Latihan

Sel germinal dibedakan lebih awal dari garis sel somatik lainnya selama perkembangan embrio.

Bagaimana itu terjadi pada beberapa invertebrata?

Lalat buah Drosophila melanogaster. Diambil dan diedit dari: Sanjay Acharya

Pada banyak spesies, seperti lalat buah D. melanogaster, sel-sel ini terbentuk dari sel primordial blastula yang telah "mewarisi" penentu sitosol yang dikenal sebagai "plasma nutfah" atau "plasma nutfah", yaitu, blastomer yang sangat khusus.

Plasma nutfah tersebut mengandung unsur-unsur struktural dan beberapa RNA pembawa pesan dan selama oogenesis dan pembuahan, plasma nutfah tersebut mengalami pergerakan sitosol yang berbeda, untuk kemudian membentuk kelompok sel primordial pada tahap blastula, yang akan memunculkan sel benih primordial.

Blastomer yang memiliki "plasma nutfah" membelah secara asimetris, mewarisi plasma nutfah ke satu sel anak. Ketika embrio mencapai tahap gastrula, maka pembelahan sel yang setara dimulai dan populasi sel primordial di garis germ berkembang.

Bagaimana itu terjadi pada manusia?

Sebaliknya, pada mamalia seperti manusia, keterlibatan "plasma nutfah" belum dilaporkan selama proses pembentukan sel germinal primordial, tetapi spesifikasi garis ini ditentukan oleh interaksi sel-sel.

Sel germinal primordial, selama tahap awal embriogenesis, terletak di semacam kompartemen ekstra-embrionik dan, pada manusia, ini terjadi sekitar minggu ketiga perkembangan.

Setelah garis sel primordial ditentukan, mereka bermigrasi menuju gonad betina atau jantan, di mana proses oogenesis atau spermatogenesis diaktifkan, masing-masing.

Interaksi sel primordial dengan sel somatik gonad, selain adanya kromosom seks dan faktor ibu lainnya, adalah yang menentukan penentuan jenis kelamin dalam garis kuman, meskipun proses ini dapat sangat bervariasi antar spesies. dan lainnya.

Ekspresi gen diferensial

Agar "pemisahan" awal sel somatik dan sel germinal berlangsung, hal pertama yang terjadi adalah ekspresi gen yang berbeda, karena pada garis germinal gen karakteristik dari garis somatik ditekan untuk memulai program " Genetika sel germinal.

Selama proses pembentukannya, sel-sel ini juga bermigrasi dari tempat asalnya ke tempat tertentu di mana gonad akan terbentuk, yang merupakan jaringan penghasil gamet pada orang dewasa.

Migrasi sel juga dicapai melalui aktivasi seluruh "mesin" migrasi dan mekanisme "pemandu" yang berbeda, yang berkaitan dengan berbagai faktor genetik dan epigenetik (yang tidak harus dilakukan dengan modifikasi urutan nukleotida. ).

Migrasi

Sel germinal primordial, yang memunculkan sel germinal "sejati", terbentuk jauh dari tempat mereka berkembang dan, untuk memantapkan diri, harus bermigrasi ke lokasi di mana ovarium dan testis berada, yaitu gonad betina dan jantan. .

Sel germinal primordial awalnya terlihat selama gastrulasi sebagai sekelompok sel di dasar allantois, yang merupakan membran ekstra-embrionik yang terbentuk sebagai aliran keluar dari saluran pencernaan primer embrio.

Gastrulasi hewan diblastik. 1-Blastula. 2-Gastrula. Pidalka44

Pada tahap ini, sel primordial memperoleh morfologi terpolarisasi dan beberapa eksperimen telah menunjukkan bahwa mereka memperpanjang proses yang panjang saat dimobilisasi.

Kemudian, ini menjadi jelas di usus belakang dan kemudian muncul dari punggung usus dan bermigrasi ke lateral, menjajah punggung genital.

Ketika sel-sel primordial berpindah dari usus belakang ke jaringan ikat di sekitarnya, yang terakhir memanjang, membentuk mesenterium usus (jaringan yang melapisi usus kecil dan menghubungkannya ke dinding perut), suatu proses yang terjadi saat sel muncul melalui dinding usus.

Mekanisme kontrol

Kedatangan sel prekursor ke jaringan gonad dikendalikan oleh sel-sel somatik dari struktur ini, yang tampaknya memberikan efek "chemoattractant" pada jaringan gonad.

Ekspresi gen yang dikenal sebagai fragilis telah terbukti secara eksperimental banyak hubungannya dengan perkembangan motilitas dalam sel germinal primordial.

Gen ini terlibat dalam proses adhesi sel-sel dan dalam pengendalian siklus sel, sehingga diduga pengaturan proses adhesi dapat menjadi sangat penting untuk inisiasi proses migrasi.

Namun, beberapa penulis menganggap bahwa rute migrasi sel-sel ini dikendalikan di tingkat lingkungan, bukannya proses otonom.

Dalam perjalanannya menuju gonad dan sekali di dalamnya, sel-sel ini berkembang biak dengan mitosis, menghasilkan banyak klon yang berhasil meningkatkan jumlah individu dalam populasi sel.

Jenis sel germinal

Begitu sel germinal primordial mencapai jaringan definitifnya, mereka berkembang menjadi sel germinal wanita atau sel germinal jantan, sebagaimana kasusnya dan sinyal endogen dan eksogen yang mereka terima.

Gonad betina adalah ovarium dan gonad jantan adalah testis. Begitu berada di jaringan ini, sel primordial berkembang biak dengan cepat, tetapi pola proliferasi mitosis ini berbeda di antara keduanya.

Jadi, ada dua jenis sel germinal yang dikenal sebagai oogonia dan spermatogonia.

Sel germinal betina: oogonia

Oogonia. Sumber: Chassot AA, Gregoire EP, Lavery R, ​​Taketo MM, de Rooij DG, dkk.

Oogonia adalah sel yang aktif secara mitosis. Mereka membelah secara intens selama perkembangan embrio, khususnya dari bulan kedua hingga kelima kehamilan pada manusia, sehingga membentuk hingga lebih dari 7 juta sel ini, meskipun beberapa secara alami merosot.

Sel-sel ini tidak membelah lagi dengan mitosis pada tahap pascakelahiran, melainkan berdiferensiasi secara berkala. Namun, selama tahap akhir perkembangan janin, mereka mulai membelah melalui meiosis, suatu proses yang tetap "terhenti" sampai awal pubertas.

Sel germinal jantan: spermatogonia

Perkembangbiakan spermatogonia agak berbeda dengan oogonia, karena terlepas dari kenyataan bahwa ini mulai terbentuk dan berkembang biak di dalam testis embrio, mereka mempertahankan kemampuannya untuk membelah hampir sepanjang kehidupan pascakelahiran.

Saluran seminiferus testis secara internal dibatasi oleh spermatogonia perkecambahan, dan beberapa populasi yang terdiri dari sel-sel ini membelah dengan mitosis. Pada awal masa puber, kelompok spermatogonia (spermatosit primer) mulai membelah secara meiosis membentuk spermatosit sekunder yang akan menimbulkan spermatid haploid.

Mutasi

Sel germinal adalah "pabrik" tempat "kendaraan" untuk mentransmisikan informasi dari satu generasi ke generasi berikutnya diproduksi. Demikian pula, sel-sel ini sangat penting untuk proses evolusi, karena hampir semua modifikasi yang mereka jalani akan tercetak pada keturunannya.

Kita dapat mengatakan bahwa DNA semua sel dalam suatu organisme rentan terhadap mutasi dan meskipun mutasi pada sel somatik penting dalam konteks banyak penyakit dan kondisi lain, mutasi tersebut tidak selalu melampaui masa hidup organisme. individu yang membawa mereka.

Mutasi germline, di sisi lain, berkontribusi langsung pada proses genetik evolusioner, karena perubahan ini dapat diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui gamet dan zigot.

Untuk alasan ini, mutasi sel germinal hanya dapat terlihat pada keturunannya dan ini sangat sering bergantung pada homozigositas atau heterozigositas dari gen yang terpengaruh pada setiap induk.

Penyebab mutasi germline ada banyak, karena dapat terjadi sebagai respons terhadap sinyal endogen atau eksogen. Beberapa mutasi ini menghasilkan penyakit yang dapat diturunkan melalui garis ibu atau melalui garis ayah, tergantung pada kasusnya.

Tumor sel germinal

Pembelahan sel yang tidak terkendali di hampir semua jaringan di tubuh manusia, serta pada hewan lain, dapat menyebabkan pembentukan tumor, yang bisa bersifat jinak atau ganas.

Yang muncul dari sel germinal biasanya disebut neoplasma dan dapat berupa:

- Germinomas

- Teratomas

- Karsinoma embrional

- Tumor sinus endodermal

- Koriokarsinoma

Tumor ini dapat terjadi secara teratur di daerah internal gonad, meskipun dapat juga terkait dengan proliferasi atau migrasi sel benih primordial yang menyimpang, yang menyiratkan bahwa mereka dapat muncul di berbagai area tubuh.

Mikrograf elektron dari neoplasma sel germinal intratubular di testis atau 'seminoma' (Sumber: Nephron via Wikimedia Commons)

Tumor yang terkait dengan garis sel germinal primordial dikenal sebagai germinoma, sedangkan karsinoma embrional adalah tumor yang berasal dari sel "induk" embrionik atau sel turunan.

Biasanya, sel germinal primordial yang terbentuk di lokasi ekstragonadal terlepas, tetapi teratoma adalah pertumbuhan menyimpang dari sel germinal ekstragonad yang berhasil bertahan dan terdiri dari campuran acak jaringan yang berbeda seperti tulang rawan, kulit, rambut, atau gigi.

Tumor sinus endodermal adalah tumor yang terbentuk dari sel-sel yang berasal dari jaringan ekstra-embrionik dan berdiferensiasi, yang membentuk kantung kuning telur endodermal. Sebaliknya, jika tumor terbentuk di lapisan trofoblas, itu disebut koriokarsinoma.

Tumor germline ovarium menempati sekitar 20% dari semua tumor ovarium, umum terjadi pada anak perempuan dan dewasa muda hingga sekitar 20 tahun, dan hampir selalu merupakan teratoma yang bersifat ganas.

Di antaranya, disgerminoma telah dibedakan, yaitu tumor padat dan berdaging yang memiliki penutup halus, terdiri dari agregat sel dengan tampilan poligonal, dengan membran plasma menonjol dan sejumlah besar butiran sitosol.

Referensi

1. Carlson, BM (2018). E-book embriologi dan perkembangan biologi manusia. Ilmu Kesehatan Elsevier.
2. Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Tumor sel germinal intrakranial: riwayat alamiah dan patogenesis. Jurnal bedah saraf, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ, & Norris, HJ (1977). Tumor sel germinal ganas pada ovarium. Patologi manusia, 8 (5), 551-564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Migrasi sel germinal primordial. Jurnal Internasional Biologi Perkembangan, 48 (5-6), 537-543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Pembentukan sel germinal dari sel induk embrionik dan penggunaan inti sel somatik dalam oosit. Annals of the New York Academy of Sciences, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Mekanisme yang memandu migrasi sel germinal primordial: strategi dari organisme yang berbeda. Ulasan alam Biologi sel molekuler, 11 (1), 37-49.
7. Van Doren, M. (2010). Biologi sel dari siklus hidup sel germinal. Pendapat saat ini dalam biologi sel, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Sel germinal. Sel, 96 (2), 165-174.