APA ITU GAMETOGENESIS? PROSES DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The gametogenesis adalah pembentukan gamet atau sel kelamin dalam organisme hidup. Proses ini memungkinkan individu untuk mengubah dan mengirimkan beberapa perubahan sementara dalam ekspresi gen mereka, yang "diinduksi" oleh sinyal eksternal, kepada keturunannya.

Semua individu yang melakukan reproduksi seksual secara teratur menghasilkan dua jenis sel germinal yang disebut "gamet". Sel-sel ini tidak dapat berkembang secara langsung seperti spora jamur, artinya, mereka tidak selalu dapat memunculkan individu baru dengan sendirinya.

Skema representatif gametogenesis perempuan dan laki-laki (Sumber: Elversberg via Wikimedia Commons)

Kedua jenis sel, gamet jantan dan gamet betina, harus menyatu satu sama lain dalam suatu peristiwa yang dikenal sebagai "pembuahan". Hanya setelah pembuahan, produk sel fusi ini, zigot, dapat melahirkan individu baru.

Gamet sejumlah besar hewan disintesis dari gonad, yang merupakan organ yang sangat terspesialisasi dalam fungsi ini. Gonad memiliki epitel germinatif dengan sel yang disebut "gonias", yang menjadi nama mereka. Gonias secara morfologis sama pada kedua jenis kelamin. Namun, pada pria ini disebut "spermatogonia" dan pada wanita disebut "oogonia".

Gametogenesis mencakup spermatogenesis dan oogenesis dan kedua proses tersebut homolog, berbagi tiga langkah mendasar untuk pembentukan gamet.

Gametogenesis dibedakan sebagai proses pembelahan sel yang melaluinya beban kromosom seseorang berkurang setengahnya, yang dimungkinkan berkat pembelahan meiosis, di mana dua segregasi kromosom berturut-turut terjadi.

Produksi sel kelamin pada hewan atau tumbuhan bergantung pada beberapa faktor, di antaranya ekspresi diferensial dari beberapa gen yang menyandikan "instruksi" yang diperlukan baik untuk pembelahan sel terjadi dan untuk perubahan yang akan dipicu menonjol. morfogenetik yang sesuai.

Gametogenesis jantan

Gametogenesis jantan adalah proses dimana spermatogonia matang dan berdiferensiasi menjadi sperma. Ini adalah proses kompleks di mana sel induk totipotensial membelah untuk menghasilkan sel anak yang akan menjadi sperma.

Pada kebanyakan makhluk hidup yang memiliki gametogenesis jantan, hal ini tidak berlangsung sampai usia perkembangan tertentu. Dalam kasus manusia, ini mulai terjadi selama masa pubertas dan berlanjut selama sisa hidup.

Gametogenesis jantan pada banyak hewan, termasuk manusia, disebut "spermatogenesis" dan terdiri dari tiga langkah: proliferasi mitosis, proliferasi meiosis, dan pembentukan kembali sel.

Proses

Spermatogenesis dimulai dengan mitosis yang meningkatkan jumlah spermatogonia. Spermatogonia adalah populasi sel yang berada dalam pembelahan mitosis konstan, karena mereka bertugas memperbarui sel induk untuk menghasilkan sperma.

Dengan demikian, proses mitosis pada gametogenesis jantan sangat penting untuk proliferasi dan pemeliharaan spermatogonia.

Beberapa spermatogonia yang disebabkan oleh mitosis bertambah besar menjadi spermatosit primer. Setiap spermatosit primer mengalami penurunan beban kromosom melalui pembelahan meiosis pertama (meiosis I), menghasilkan dua spermatosit sekunder.

Spermatosit sekunder memasuki pembelahan meiosis kedua (meiosis II), tetapi dalam hal ini tidak terjadi antarmuka (muatan kromosom tidak terbagi lagi) sehingga sel yang dihasilkan memiliki muatan kromosom yang sama, yaitu haploid.

Sel-sel haploid yang dihasilkan disebut spermatid dan masing-masing hanya dapat berisi kromosom ibu atau ayah atau campuran dari berbagai proporsi kromosom kedua orang tua.

Spermatid memasuki proses yang disebut "spermiogenesis", di mana mereka mengalami berbagai perubahan morfologi, memadatkan kromosomnya, memanjangkan flagelnya, mengurangi kandungan sitoplasma dan, akhirnya, menjadi sperma matang (meskipun mengalami pematangan, dalam banyak kasus, memuncak saat dilepaskan di saluran reproduksi wanita).

fitur

Terlepas dari kenyataan bahwa spermatogenesis terjadi terus menerus sepanjang kehidupan reproduksi hewan dewasa, proses ini memiliki tujuan tunggal untuk menghasilkan sel yang melaluinya informasi genetik akan ditransmisikan ke keturunannya, yang hanya mungkin terjadi melalui reproduksi seksual dengan betina dari spesies yang sama.

Selain itu, hal ini memungkinkan spesies jantan untuk mencampurkan informasi genetik dari pendahulunya dan milik mereka sendiri dengan betina untuk meningkatkan keragaman genetik keturunan.

Kemampuan untuk mencampur informasi genetik ini membantu spesies memperoleh kualitas penting yang dapat membantu mereka mengatasi perubahan atau kondisi yang tidak menguntungkan di lingkungan tempat mereka hidup.

Gametogenesis wanita

Gametogenesis wanita atau oogenesis telah menjadi salah satu proses yang paling banyak dipelajari sepanjang sejarah umat manusia. Ilmuwan dari berbagai bidang seperti kedokteran, biologi, ekonomi, sosiologi dan kebijakan publik, dll telah mengabdikan diri untuk studinya.

Dokter Inggris William Harvey merumuskan frase terkenal tentang oogenesis yang berbunyi: “segala sesuatu yang hidup berasal dari telur”.

Selama masa hidup banyak hewan betina, sekitar 1 hingga 2 juta oosit diproduksi, tetapi hanya 300 hingga 400 oosit yang matang dan "berovulasi". Pada betina dari banyak spesies hewan, setelah pubertas, satu atau lebih oogonia berkembang setiap bulan, membentuk ovula dewasa.

Proses

Sel germinal ovarium, yang disebut oogonia atau oogonia, meningkat jumlahnya melalui mitosis. Setiap oogonia yang dihasilkan memiliki jumlah kromosom yang sama dengan sel somatik lainnya. Setelah oogonia berhenti berkembang biak, mereka membesar dan menjadi oosit primer.

Sebelum pembelahan meiosis pertama terjadi, kromosom dalam oosit primer dipasangkan dengan kromosom homolognya, separuh diwarisi dari ibu dan separuh lagi dari ayah.

Representasi dari siklus menstruasi. 1) Menstruasi; 2) Pematangan folikel; 3) Folikel matang; 4) Corpus luteum dan 5) Degradasi korpus luteum (Sumber: M. Komorniczak, via Wikimedia Commons)

Kemudian "reduksi" atau pembelahan pematangan pertama terjadi, yaitu meiosis pertama. Pembelahan ini menghasilkan dua sel, satu sel dengan separuh materi genetik, dengan kandungan sitoplasma yang buruk dan dikenal sebagai “badan kutub pertama”.

Sel kedua yang dihasilkan dari meiosis pertama berukuran besar dan lebih kaya kandungan sitoplasma dibandingkan badan kutub, selain itu, sel ini memiliki separuh lagi kandungan genetik oosit primer yang memunculkan sel tersebut. Sel kedua ini disebut "oosit sekunder".

Pada pembelahan meiosis kedua, oosit sekunder dan badan kutub pertama membelah, masing-masing membentuk satu "ovotid" besar dan tiga badan kutub kecil. Ovotid tumbuh dan berubah menghasilkan sel telur yang matang.

Badan kutub tidak berfungsi dan akhirnya hancur, tetapi pembentukannya diperlukan untuk melepaskan sel telur dari "kelebihan" kromosom. Pada gilirannya, pembelahan sitoplasma yang tidak merata memungkinkan sel besar diproduksi dengan bahan cadangan yang cukup untuk perkembangan individu baru.

fitur

Seperti gametogenesis jantan, gametogenesis betina memiliki tujuan akhir untuk menghasilkan gamet betina. Namun, gamet ini memiliki karakteristik dan fungsi yang berbeda dengan gamet jantan.

Seperti dalam sintesis gamet jantan, gamet betina juga mencampurkan informasi genetik orang tua dan individu yang memproduksinya untuk mengirimkan informasi ini dan, pada saat yang sama, meningkatkan variabilitas genetik keturunannya.

Terlepas dari kenyataan bahwa dalam gametogenesis betina, oosit primer menghasilkan sel telur fungsional tunggal (gamet betina), mereka memiliki semua bahan nutrisi untuk melahirkan individu baru begitu pembuahan terjadi.

Patut dicatat bahwa, pada manusia, misalnya, gametogenesis betina adalah proses berkelanjutan sejak pubertas, tetapi terbatas, yaitu, dalam janin dari bayi berjenis kelamin perempuan, semua oosit primer yang akan dimiliki seorang wanita akan terbentuk di dalamnya. sepanjang hidup mereka, yang "hilang" dengan menstruasi setiap bulan.

Gametogenesis pada tumbuhan

Hanya pada tumbuhan tingkat tinggi seseorang berbicara tentang gametogenesis dengan benar dan proses pada tumbuhan sangat mirip dengan hewan.

Perbedaan utamanya adalah bahwa tumbuhan mempunyai kemampuan untuk menghasilkan gamet pada tahap akhir perkembangannya, yang sebelumnya belum ditentukan sebelumnya, sedangkan pada hewan, pembentukan gamet terbatas pada daerah tertentu yang telah terbentuk selama ini. perkembangan embrio.

Gamtogenesis pada tumbuhan berbunga (Sumber: Pablo damiani2 via Wikimedia Commons)

Karakteristik penting lainnya adalah bahwa meskipun kesuburan gamet dapat sangat sering dipengaruhi oleh mutasi genetik, mutasi ini jarang mematikan bagi keturunannya.

Pada tumbuhan tingkat tinggi, gamet jantan dan betina masing-masing adalah butir serbuk sari dan bakal biji. Baik bakal biji maupun butiran serbuk sari tidak bergerak (tidak bergerak) dan ditemukan di dalam masing-masing gametofit yang sesuai (yang dianalogikan dengan gonad).

Gametogenesis wanita

Pada tumbuhan berbunga, tempat produksi bakal biji dikenal sebagai "megasporangia" dan ditemukan di dalam ovarium yang berisi satu atau beberapa bakal biji. Setiap bakal biji terdiri dari megasporangium yang disebut nucela dan dikelilingi oleh satu atau lebih bilangan bulat.

Integumen berkumpul di satu ujung untuk membentuk mikropil, sebuah lubang di mana tabung serbuk sari dari butir serbuk sari akan menembus. Di dalam megasporangia, sel yang dikenal sebagai "megasporosit" bertindak sebagai sel induk megaspora (bakal biji).

Megasporosit mengalami meiosis dan membentuk empat megaspora haploid. Tiga dari megaspora biasanya hancur dan yang terjauh dari mikropil bertahan dan menjadi megagametofit.

Dalam kebanyakan angiospermae, megagametofit yang sedang berkembang menghasilkan delapan inti. Empat inti menuju satu ujung telur dan empat lainnya menuju ujung lainnya. Sebuah inti dari masing-masing ujungnya bermigrasi menuju pusat bakal biji, ini dikenal sebagai "inti kutub".

Inti yang tersisa di setiap ujung membentuk sel dan salah satu sel di dekat mikropil ini akan berkembang menjadi sel telur yang matang.

Megagametofit dewasa terdiri dari 8 inti dalam 7 sel yang berbeda. Ini juga dikenal sebagai "kantung embrio", karena embrio berkembang di dalam setelah pembuahan terjadi.

Gametogenesis jantan

Butir serbuk sari atau mikrogametofit diproduksi dan bersarang di benang sari bunga. Setiap benang sari memiliki satu antera dan setiap antera biasanya memiliki empat mikrosporangia, yang dikenal sebagai kantung serbuk sari.

Di dalam setiap kantung serbuk sari terdapat sel induk mikrospora, yaitu butir serbuk sari. Semua sel induk menjalani proses meiosis, dan empat mikrospora haploid diproduksi dari setiap sel induk.

Mikrospora tumbuh dan berkembang menjadi butiran serbuk sari yang belum matang. Butir serbuk sari yang belum matang ini memiliki sel tempat "tabung serbuk sari" muncul dan sel generatif, yang akan menghasilkan dua sel sperma.

Sebelum serbuk sari dilepaskan dari antera, ia mengembangkan cangkang pelindung terluar dari protein yang disebut exin dan cangkang pelindung bagian dalam dari protein lain, intin. Banyak spesies tumbuhan dapat diidentifikasi melalui pola yang berkembang pada penutup dalam butir serbuk sari.

Perkembangan terakhir dari serbuk sari terjadi dengan “perkecambahan” dari tabung serbuk sari, hal ini hanya terjadi setelah serbuk sari diendapkan pada kepala putik bunga yang selanjutnya akan melakukan penyerbukan.

Referensi

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). Gametogenesis betina dan jantan. Dalam pengobatan dan pembedahan reproduksi klinis (hlm. 19-45). Springer, Cham.
2. Hilscher, W., & Hilscher, B. (1976). Kinetika gametogenesis jantan. Andrologia, 8 (2), 105-116.
3. McCormick, S. (1991). Analisis molekuler gametogenesis jantan pada tumbuhan. Trends in Genetics, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E., & Amon, A. (2011, Januari). Pembentukan gamet mengatur ulang jam penuaan dalam ragi. Dalam simposium Cold Spring Harbor tentang biologi kuantitatif (Vol. 76, pp. 73-80). Press Laboratorium Cold Spring Harbor.
5. Van Blerkom, J., & Motta, P. (Eds.). (2012). Ultrastruktur Reproduksi: Gametogenesis, Fertilisasi, dan Embriogenesis (Vol. 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven, FJ, & Amon, A. (2011). Peraturan masuk ke gametogenesis. Transaksi Filsafat Royal Society B: Ilmu Biologi, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA, & Yang, C. (2004). Gametogenesis tanaman: konservasi dan kontras dalam perkembangan. Reproduksi, 128 (5), 483-492.