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 betina, peristiwa mendasar selama reproduksi seksual.
Mereka ditemukan lebih dari 300 tahun yang lalu oleh Antony van Leeuwenhoek, yang, semata-mata didorong oleh rasa ingin tahunya, mengamati air maninya sendiri dan menciptakan istilah “animalculus” untuk struktur berflagel yang dia amati.
Struktur sperma: bagian utama
Sejak itu, sel-sel ini telah menjadi objek studi dari banyak penelitian, terutama yang berkaitan dengan kesuburan dan reproduksi berbantuan.
Sperma adalah sel dengan kebutuhan energi yang tinggi, karena mereka harus bergerak dengan kecepatan tinggi setelah ejakulasi 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 ditunjukkan pada tahun 1928, berkat eksperimen yang dilakukan oleh McCarthy dan kolaboratornya.
Pembentukan dan pelepasan sel-sel ini bergantung pada banyak faktor endokrin (hormonal), terutama testosteron, yang diproduksi dan disekresikan oleh testis.
Tidak seperti apa yang terjadi dengan sel kelamin wanita (yang diproduksi selama perkembangan embrio), sperma diproduksi terus menerus sepanjang kehidupan pria dewasa.
Indeks artikel
Fungsi sperma
Foto sperma manusia
Sperma adalah sel yang sangat penting, karena mereka memiliki tugas khusus untuk menyatu dengan sel telur yang terkandung dalam ovarium wanita untuk membuahi dan membuahinya, sebuah proses yang berakhir dengan pembentukan individu baru.
Spermatozoa, serta bakal biji, adalah sel haploid, sehingga peleburan inti betina dan jantan mengembalikan muatan diploid (2n) dalam sel baru. Ini menyiratkan bahwa setiap sel menyumbang setengah dari beban kromosom manusia dalam proses ini.
Pada manusia, sperma adalah sel yang bertanggung jawab untuk menentukan jenis kelamin keturunannya, karena ovum 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 XX, yaitu secara genetis berjenis kelamin perempuan. Di sisi lain, ketika sperma yang menyatu dengan sel telur memiliki kromosom Y, bayinya akan menjadi XY, yaitu secara genetik laki-laki.
Bagian sperma (struktur)
Sperma adalah sel flagellata kecil (panjangnya kurang dari 70 mikron). Setiap sperma terdiri dari dua daerah yang jelas dikenal sebagai kepala dan ekor, keduanya tertutup oleh membran plasma yang sama.
Di kepala terdapat nukleus yang akan berfungsi membuahi sel telur betina, sedangkan ekor merupakan organel gerak yang memungkinkan mereka bergerak dan merupakan bagian penting dari panjangnya.
Diagram sperma manusia. Sumber: Diagram spermatozoon yang disederhanakan.svg: Mariana Ruiz Karya turunan: Miguelferig [CC0]
– Kepala
Kepala sperma berbentuk pipih dan berdiameter sekitar 5 mikron. Di dalamnya terdapat DNA seluler , yang sangat padat, yang meminimalkan volume yang ditempatinya, memfasilitasi pengangkutan, transkripsi, dan pembungkamannya.
Nukleus spermatika memiliki 23 kromosom haploid (dalam satu salinan). Kromosom ini berbeda dari kromosom sel somatik (sel dalam tubuh yang bukan sel kelamin) karena 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.
Selain nukleus, kepala sperma memiliki vesikel sekretorik yang dikenal sebagai vesikel akrosom atau akrosom, yang sebagian mengelilingi daerah anterior nukleus dan berkontak dengan membran plasma sel kelamin.
Vesikel ini menampung sejumlah besar enzim yang memfasilitasi proses penetrasi penutup luar ovula selama pembuahan. Enzim-enzim ini termasuk neuraminidase, hyaluronidase, acid phosphatase, arylsulfatase, dan acrosin, suatu protease yang mirip dengan tripsin.
Ketika ovum 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 ovum.
– Ekor
Deskripsi sperma manusia
Kepala dan ekor sperma ditutupi oleh membran plasma yang sama. Ekor adalah flagel yang sangat panjang yang memiliki empat daerah yang disebut leher, bagian tengah, bagian utama, dan bagian ujung.
Aksonema, yaitu struktur sitoskeletal yang memberikan gerakan pada ekor, muncul dari badan basal yang terletak di belakang nukleus sperma. Badan basal inilah yang membentuk leher dan panjangnya kira-kira 5μm.
Antara leher dan bagian akhir adalah bagian tengah. Panjangnya 5 mikron dan ditandai dengan adanya beberapa mitokondria yang diatur dalam bentuk “selubung” di sekitar aksonem pusat. Mitokondria yang sangat terspesialisasi inilah yang pada dasarnya menyediakan energi yang dibutuhkan untuk pergerakan dalam bentuk ATP.
Bagian utama panjangnya hanya kurang dari 50 m dan merupakan bagian ekor yang terpanjang. Ini dimulai di sebuah “cincin” yang mencegah kemajuan lebih lanjut dari mitokondria dan berakhir di bagian akhir. Saat Anda mendekati bagian akhir, bagian utama mengecil (lancip).
Bagian terminal, akhirnya, terdiri dari 5 m terakhir ekor dan merupakan struktur di mana “gangguan” tertentu diamati dalam mikrotubulus yang membentuk aksonema flagel.
Siklus hidup sperma
Rata-rata pria dewasa menghasilkan jutaan sperma per hari, namun sel-sel ini membutuhkan waktu 2-3 bulan untuk sepenuhnya terbentuk dan matang (sampai mereka ejakulasi).
Siklus hidup sel sperma dimulai dengan gametogenesis atau spermatogenesis, yaitu dengan pembelahan sel germinal atau prekursor, yang menimbulkan garis sel yang membelah kemudian, untuk kemudian berdiferensiasi dan matang. Sementara itu, sel-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 ditunjukkan bahwa pada tahap ini sel-sel 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.
Begitu berada di epididimis, sperma mempertahankan kesuburannya selama lebih dari sebulan, tetapi kali ini akan tergantung pada kondisi suhu, pola makan, dan gaya hidup.
Ketika sperma diejakulasi selama hubungan seksual (hubungan seksual), mereka memiliki kapasitas penuh untuk bergerak, bergerak dengan kecepatan secepat 4 mm / menit. Sel-sel ini dapat bertahan selama 1 hingga 2 hari di saluran reproduksi wanita, tetapi ini tergantung pada keasaman lingkungan sekitarnya.
spermatogenesis
Produksi sperma (spermatogenesis) pertama kali terjadi pada manusia pada masa pubertas. Proses ini terjadi di testis, yang merupakan dua organ sistem reproduksi pria, dan berkaitan dengan pengurangan beban kromosom sel kelamin (yang berubah dari diploid (2n) menjadi haploid (n)).
Di testis, spermatogenesis terjadi di dalam saluran yang dikenal sebagai tubulus seminiferus, yang epitelnya terdiri dari dua jenis sel utama: sel Sertoli dan sel spermatogen.
Sel spermatogen menimbulkan spermatozoa, sedangkan sel Sertoli memelihara dan melindungi sel spermatogen. Yang terakhir berada di tubulus seminiferus dalam berbagai tahap pematangan.
Representasi skematis dari proses spermatogenesis (Sumber: Miguelferig [CC0] melalui Wikimedia Commons)
Di antara sel spermatogen adalah sel yang dikenal sebagai spermatogonia , yang merupakan sel germinal yang belum matang 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, di dekat lamina basalnya; Saat mereka membelah, sel-sel yang mereka hasilkan bermigrasi ke bagian tengah saluran, di mana mereka akhirnya matang.
spermatositogenesis
Spermatogonia membelah secara mitosis (pembelahan aseksual) dan merupakan sel diploid (2n) yang bila membelah menghasilkan lebih banyak spermatogonia dan spermatosit primer, yang tidak lebih dari spermatogonia yang berhenti membelah secara mitosis untuk memasuki meiosis I.
Sekelompok kecil spermatogonia perlahan membelah secara mitosis sepanjang hidup, berfungsi sebagai “sel induk” untuk produksi mitosis lebih banyak spermatogonia atau sel yang mengalami pematangan.
Ketika spermatogonia matang, yaitu ketika mereka membelah secara mitosis dan kemudian dengan meiosis, keturunannya tidak menyelesaikan pembelahan sitosol, sehingga sel anak (klon) tetap terhubung satu sama lain melalui jembatan sitosol, seolah-olah mereka adalah syncytium. .
Sinsitium 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, saat membelah secara meiosis, membentuk spermatosit sekunder, yang membelah lagi melalui meiosis (meiosis II), berdiferensiasi menjadi jenis sel lain yang disebut spermatid, yang memiliki setengah muatan kromosom spermatogonia, katakanlah, mereka haploid.
– Pematangan spermatid atau spermiogenesis
Saat spermatid matang, mereka berdiferensiasi menjadi spermatozoa dewasa berkat serangkaian perubahan morfologi 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, sebuah tabung keriting di testis, di mana mereka disimpan dan melanjutkan proses pematangan. Namun, hanya melalui proses yang dikenal sebagai kapasitasi, yang terjadi di saluran genital wanita, sperma menyelesaikan pematangannya.
Referensi
- Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Tinjauan Ganong tentang fisiologi medis, (LANGE Basic Science).
- Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). Spermatogenesis manusia dan regulasinya. Endokrinologi Kontemporer , 49–72.
- Clermont, Y. (1970). Dinamika Spermatogenesis Manusia. Dalam Testis Manusia (hlm. 47–61).
- Dadoune, JP (1995). Status inti sel sperma manusia. mikron . lain.
- Gartner, LP, & Hiatt, JL (2006). Buku teks berwarna dari e-book histologi . Ilmu Kesehatan Elsevier.
- Griswold, MD (2015). Spermatogenesis: Komitmen untuk Meiosis. Tinjauan Fisiologis , 96 , 1–17.
- Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (edisi ke-5). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Saunders College.
