SPERMA: FUNGSI, BAGIAN, SIKLUS HIDUP, SPERMATOGENESIS - ANATOMI DAN FISIOLOGI - 2025

The sperma adalah sel seks dewasa (sel gamet) yang diproduksi di gonad laki-laki. Mereka adalah sel yang sangat terspesialisasi, sepenuhnya didedikasikan untuk tugas membuahi telur wanita, peristiwa mendasar selama reproduksi seksual.

Mereka ditemukan lebih dari 300 tahun yang lalu oleh Antony van Leeuwenhoek, yang, hanya termotivasi oleh keingintahuannya, mengamati air mani sendiri dan menciptakan istilah "kulus hewan" pada struktur flagel yang dia amati.

Foto sperma manusia (Sumber: Tidak ada penulis khusus melalui Wikimedia Commons)

Sejak saat itu, sel-sel ini telah menjadi objek studi dalam banyak penyelidikan, terutama yang berkaitan dengan kesuburan dan reproduksi bantuan.

Sperma adalah sel dengan kebutuhan energi yang tinggi, karena mereka harus bergerak dengan kecepatan tinggi setelah diejakulasi dari penis (organ reproduksi pria) ke saluran vagina (organ reproduksi wanita).

Energi yang mereka gunakan terutama berasal dari metabolisme karbohidrat seperti glukosa, yaitu dari glikolisis dan fosforilasi oksidatif mitokondria, yang didemonstrasikan pada tahun 1928, berkat percobaan yang dilakukan oleh McCarthy dan kolaborator.

Pembentukan dan pelepasan sel-sel ini bergantung pada banyak faktor endokrin (hormonal), terutama testosteron, yang diproduksi dan disekresikan oleh testis.

Tidak seperti yang terjadi pada sel kelamin wanita (yang diproduksi selama perkembangan embrio), sperma diproduksi terus menerus selama masa dewasa pria.

fitur

Sperma adalah sel yang sangat penting, karena memiliki tugas khusus untuk menyatu dengan sel telur yang terdapat di ovarium wanita untuk membuahi dan membuahinya, suatu proses yang berakhir dengan pembentukan individu baru.

Sperma, serta ovula, adalah sel haploid, sehingga peleburan inti wanita dan pria memulihkan muatan diploid (2n) di sel baru. Ini menyiratkan bahwa setiap sel menyumbang setengah dari beban kromosom manusia dalam proses ini.

Diagram sperma manusia. Sumber: Diagram spermatozoon yang disederhanakan.svg: Karya Mariana Ruizderivatif: Miguelferig

Pada manusia, sperma adalah sel yang bertanggung jawab untuk menentukan jenis kelamin keturunan, karena sel telur memiliki kromosom seks X, tetapi setiap sperma dapat memiliki kromosom X atau kromosom Y.

Sperma mencoba membuahi sel telur

Ketika sperma yang berhasil membuahi dan membuahi sel telur memiliki kromosom X, maka bayi yang akan terbentuk adalah bayi XX yaitu secara genetik berjenis kelamin perempuan. Sebaliknya, ketika sperma yang menyatu dengan sel telur memiliki kromosom Y, bayinya akan menjadi XY, yaitu laki-laki secara genetik.

Bagian sperma (struktur)

Sperma adalah sel flagelata kecil (panjangnya kurang dari 70 mikron). Setiap sperma terdiri dari dua daerah yang dikenal sebagai kepala dan ekor, keduanya tertutup oleh membran plasma yang sama.

Di kepala adalah inti yang akan berfungsi untuk membuahi sel telur wanita, sedangkan ekor adalah organel penggerak yang memungkinkan mereka untuk bergerak dan itu merupakan bagian penting dari panjangnya.

- kepala

Kepala sperma berbentuk pipih dan berukuran diameter sekitar 5 mikron. Di dalamnya ada DNA seluler, yang sangat padat, yang meminimalkan volume yang ditempati, memfasilitasi pengangkutan, transkripsi, dan pembungkamannya.

Inti sperma memiliki 23 kromosom haploid (dalam satu salinan). Kromosom ini berbeda dari kromosom sel somatik (sel dalam tubuh yang bukan sel kelamin) karena mereka dikemas dengan protein yang dikenal sebagai protamin dan beberapa histon sperma.

Protamin adalah protein dengan muatan positif yang melimpah, yang memfasilitasi interaksinya dengan DNA bermuatan negatif.

Tampak samping dan depan sperma manusia (Sumber: LadyofHats via Wikimedia Commons)

Selain nukleus, kepala sperma memiliki vesikel sekretorik yang dikenal sebagai vesikel akrosom atau akrosom, yang sebagian mengelilingi wilayah anterior nukleus dan bersentuhan dengan membran plasma sel kelamin.

Vesikel ini menampung sejumlah besar enzim yang memfasilitasi proses penetrasi penutup luar sel telur selama pembuahan. Enzim ini termasuk neuraminidase, hyaluronidase, asam fosfatase, arylsulfatase, dan acrosin, suatu protease yang mirip dengan tripsin.

Ketika sel telur dan sperma bersentuhan satu sama lain, akrosom melepaskan isinya melalui eksositosis, suatu proses yang dikenal sebagai "reaksi akrosom", penting untuk penyatuan, penetrasi dan fusi sperma dengan sel telur.

- Ekor

Kepala dan ekor sperma ditutupi oleh membran plasma yang sama. Ekor merupakan flagel yang sangat panjang yang memiliki empat bagian yang disebut leher, bagian tengah, bagian utama dan bagian ujung.

Aksonem, yaitu struktur sitoskeletal yang memberikan gerakan ke ekor, muncul dari badan basal yang terletak di belakang inti sperma. Tubuh basal inilah yang membentuk leher dan panjangnya sekitar 5μm.

Antara leher dan potongan ujung adalah potongan perantara. Panjangnya 5 mikron dan ditandai dengan adanya beberapa mitokondria yang tersusun dalam bentuk "selubung" di sekitar aksonem pusat. Mitokondria yang sangat terspesialisasi inilah yang pada dasarnya menyediakan energi yang diperlukan untuk gerakan dalam bentuk ATP.

Bagian utama panjangnya hanya di bawah 50 μm dan merupakan bagian terpanjang dari ekornya. Ini dimulai dalam sebuah "cincin" yang mencegah kemajuan lebih lanjut dari mitokondria dan berakhir di bagian ujung. Saat Anda mendekati potongan akhir, potongan utama mengecil (meruncing).

Bagian terminal, akhirnya, terdiri dari 5 μm terakhir dari ekor dan merupakan struktur di mana "kelainan" tertentu diamati pada mikrotubulus yang menyusun aksonem flagel.

Lingkaran kehidupan

Rata-rata pria dewasa menghasilkan jutaan sperma per hari, namun sel-sel ini membutuhkan waktu antara 2 dan 3 bulan untuk sepenuhnya terbentuk dan matang (sampai mereka mengalami ejakulasi).

Siklus hidup sel sperma dimulai dengan gametogenesis atau spermatogenesis, yaitu dengan pembelahan sel kuman atau prekursor, yang memunculkan garis sel yang membelah kemudian, untuk kemudian berdiferensiasi dan matang. Sementara itu, sel yang rusak menjalani proses kematian sel terprogram.

Setelah terbentuk di tubulus seminiferus, sperma yang matang harus bermigrasi ke daerah testis yang dikenal sebagai epididimis, yang panjangnya kira-kira 20 kaki. Migrasi ini memakan waktu beberapa hari dan telah dibuktikan bahwa pada tahap ini sel-sel tersebut belum cukup matang untuk membuahi sel telur, karena mereka tidak memiliki mobilitas yang memadai.

Setelah 18 atau 24 jam berlalu di epididimis, sperma bergerak sempurna, tetapi mobilitas ini dihambat oleh faktor protein tertentu.

Setelah berada di epididimis, sperma mempertahankan kesuburannya selama sebulan, tetapi kali ini akan tergantung pada kondisi suhu, makanan, dan gaya hidup.

Ketika sperma diejakulasi selama hubungan seksual (hubungan seksual), mereka sepenuhnya mampu bergerak, bergerak dengan kecepatan 4 mm / menit. Sel-sel ini dapat bertahan hidup selama 1 hingga 2 hari di saluran reproduksi wanita, namun hal ini bergantung pada tingkat keasaman lingkungan sekitarnya.

Spermatogenesis

Produksi sperma (spermatogenesis) pertama kali terjadi pada manusia selama masa pubertas. Proses ini terjadi di testis, yang merupakan dua organ sistem reproduksi pria, dan berkaitan dengan pengurangan beban kromosom sel kelamin (dari diploid (2n) menjadi haploid (n)).

Di testis, spermatogenesis terjadi di dalam saluran yang dikenal sebagai tubulus seminiferus, epitelnya terdiri dari dua jenis sel utama: sel Sertoli dan sel spermatogenous.

Sel spermatogenous memunculkan spermatozoa, sedangkan sel Sertoli memelihara dan melindungi sel spermatogenous. Yang terakhir berada di tubulus seminiferus dalam berbagai tahap pematangan.

Representasi skematis dari proses spermatogenesis (Sumber: Miguelferig via Wikimedia Commons)

Di antara sel spermatogenous adalah sel yang dikenal sebagai spermatogonia , yang merupakan sel germinal imatur yang bertanggung jawab untuk membelah dan memproduksi spermatosit primer, spermatosit sekunder, dan sperma matang.

- Spermatogonia, spermatosit primer, spermatosit sekunder, dan spermatid

Spermatogonia terletak di tepi luar tubulus seminiferus, dekat lamina basal yang sama; Saat mereka membelah, sel yang mereka hasilkan bermigrasi ke bagian tengah saluran, tempat mereka akhirnya matang.

Spermatositogenesis

Spermatogonia membelah dengan mitosis (pembelahan aseksual) dan merupakan sel diploid (2n) yang ketika membelah menghasilkan lebih banyak spermatogonia dan spermatosit primer, yang tidak lebih dari spermatogonia yang berhenti membelah melalui mitosis untuk memasuki meiosis I.

Sekelompok kecil spermatogonia membelah perlahan melalui mitosis sepanjang hidup, berfungsi sebagai "sel induk" untuk produksi mitosis dari lebih banyak spermatogonia atau sel yang berkomitmen untuk pematangan.

Ketika spermatogonia matang, yaitu ketika mereka membelah dengan mitosis dan kemudian dengan meiosis, keturunan mereka tidak menyelesaikan pembelahan sitosol, sehingga sel anak (klon) tetap terhubung satu sama lain melalui jembatan sitosol, seolah-olah mereka adalah sebuah syncytium. .

Syncytium ini dipertahankan sampai tahap akhir pematangan dan migrasi sel sperma (sperma), dimana sperma dilepaskan ke dalam lumen tubulus seminiferus. Ini menghasilkan kelompok sel yang diproduksi secara serempak.

- Meiosis

Spermatosit primer, ketika membelah dengan meiosis, membentuk spermatosit sekunder, yang membelah lagi dengan meiosis (meiosis II), membedakan dirinya menjadi jenis sel lain yang disebut spermatid, yang memiliki separuh beban kromosom spermatogonia. katakanlah, mereka haploid.

- Pematangan spermatid atau spermiogenesis

Saat spermatid matang, mereka berdiferensiasi menjadi spermatozoa matang berkat serangkaian perubahan morfologis yang melibatkan penghapusan sebagian besar sitosol mereka, pembentukan flagela dan penataan ulang internal organel sitosol mereka.

Beberapa dari perubahan ini berkaitan dengan kondensasi inti sel, dengan pemanjangan sel dan penataan ulang mitokondria.

Sel-sel ini kemudian bermigrasi ke epididimis, tabung keriting di testis, di mana mereka disimpan dan melanjutkan proses pematangan. Namun, hanya melalui proses yang dikenal sebagai kapasitasi, yang terjadi di saluran kelamin wanita, sperma menyelesaikan pematangannya.

Referensi

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Review Ganong tentang fisiologi medis, (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). Spermatogenesis manusia dan regulasinya. Endokrinologi Kontemporer, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Dinamika Spermatogenesis Manusia. Dalam The Human Testis (hlm. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Status inti sel sperma manusia. Mikron. Elsevier.
5. Gartner, LP, & Hiatt, JL (2006). Buku teks berwarna dari e-book histologi. Ilmu Kesehatan Elsevier.
6. Griswold, MD (2015). Spermatogenesis: Komitmen terhadap Meiosis. Ulasan Fisiologis, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biology (edisi ke-5). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Saunders College.