Gametogenesis - gametogenesis dan tahap pembelahan 

Pendahuluan

            Dalam mempertahankan hidup dan keturunannya hewan dapat berkembang biak yang merupakan salah satu ciri dari makhluk hidup untuk mempertahankan hidup dan keturunannya. Kemampuan dalam berkembang biak dapat menentukan eksistensi suatu organisme.

            Gametogenesis adalah suatu proses pembentukan gamet atau sel kelamin yang sangat terspesialisasi yang mampu melakukan fertilisasi untuk menjadi individu baru. Gametogenesis juga dapat dikatakan sebagai proses diploid dan haploid yang selnya mengalami pembelahan dan diferensiasi  yang membentuk gamet haploid dewasa.

            Gametogenesis dalam hal ini memegang peranan yang sangat penting dalam perkembang biakan yang terjadi pada hewan untuk mempertahankan hidup dan keturunannya. Pada proses ini gametogenesis terbagi atas beberapa tahap yaitu proses pembelahan sel secara mitosis dimana pada proses ini sel-sel ini mulai memasuki fase proliferasi shingga jumlahnya bertambah dengan pesat. Tahap berikutnya adalah proses pembelahan sel secara meiosis dimana pada proses ini melalui proses reduksi kromosom gamet, dari diploid (2n) menjadi haploid (n). Tahapan selanjutnya proses pembentukan sel sperma yang disebut dengan spermatogenesis dimana pada proses ini terdapat  sel-sel induk sperma yang bersifat diploid (2n) yang di sebut spermatogonium. Tahapan selanjutnya proses pembentukan sel kelamin betina (sel telur) yang terjadi di dalam ovarium disebut dengan oogenesis.

            Telur mengalami pembagian dan reduksi jumlah kromosom yang samaseperti sperma. Pembelahan pertama menghasilkan sebuah sel yang sangat kecil yang disebut badan polar dan sebuah sel yang besar disebut oosit sekunder. Pembelahan kedua juga tidak menghasilkan sel-sel yang sama, dan dengan demikian hasil oogenesis, atau pematangan telur, adalah satu gamet yang fungsional dan tiga buah badan-badan polar nonfungsional yang kemudian akan luluh (bagi beberapa organisma, badan polar pertama tidak mengalami pembelahan kedua jadi menghasilkan sebuah gamet fungsional dan dua badan polar nonfungsional) (Pai, 1987).

Pembahasan

1.1  Mitosis

            Mitosis merupakan metode pembelahan sel yang terjadi pada tumbuhan maupun hewan. Seperti pada tumbuhan pembelahan mitosis terjadi pada jaringan titik tumbuh (Meristem), seperti pada ujung akar atau puncak tanaman. Mitosis terjadi hanya pada sel Eukariotik. Pada organisme multi sel, sel somatik yang mengalami pembelaha secara mitosis. Sedangkan pada sel kelamin (yang akan menjadi sperma pada jantan atau sel telur pada betina) membelah diri melalui proses yang berbeda disebut Meiosis.

            Terdapat perbedaan mendasar antara pembelahan mitosis pada hewan dan tumbuhan, pada hewan terbentuk aster dan terbentuknya alur di ekuator pada membran sel pada saat telofase sehingga kedua sel anak menjadi terpisah.

            Pada mitosis, setiap kromosom dalam sel diduplikasi (selama fase S daur selnya) dan satu perangkat lengkap kromosom didistribusikan pada setiap nukleus anak. Sering sel induk membagi diri pada waktu yang sama prosesnya disebut sitokenesis, setiap sel anak menerima salah satu dari kedua nukleus identik yang dihasilkan metosis (kimball, 1990).

            Berbagai kejadian yang terjadi selama pembelahan mitosis dibagi ke dalam empat fase yang berurutan : Profase, metafase, anafase, dan telofase. Masa diantara pembelahan-pembelahan disebut interfase (kimball, 1990). Perhatikan gambar dibawah ini:

Gambar 1 : Tahapan-tahapan pembelahan Mitosis

·         Profase

Pada awal profase, sentrosom dengan sentriolnya mengalami replikasi dan dihasilkan dua sentrosom. Masing-masing sentrosom hasil pembelahan  bermigrasi kesisi berlawanan dari inti (Campbell, 1999).

·         Metafase

Masing-masing sentromer mempunyai dua kinetokor dan masing-masing kinetokor dihubungkan ke satu sentrosom oleh serabut kinetokor. Sementar itu, kromatid bersaudara bergerak ke bagian tengah inti membentuk keping metafase (Campbell, 1999).

·         Anafase

Masing-masing kromatid memisahkan diri dari sentromer dan masing-masing kromosom membentuk sentromer. Masing-masing kromosom di tarik oleh benang kinetokor ke kutubnya masing-masing (Campbell, 1999).

·         Telofase

Ketika kromosom saudara sampai ke kutubnya masing-masing, mulainya telofase. Kromosom saudara tampak tidak beraturan dan jika di warnai, terpulas kuat dengan pewarna histologi (Campbell, 1999).

            Tahap berikutnya terlihat benang-benang spindle hilang dan kromosom tidak terlihat (membentuk kromatin; difuse). Keadaan seperti ini merupakan karakteristik dari interfase. Pada akhirnya membran ini tidak terlihat di antara dua anak inti (Campbell, 1999).

            Sitokinesis. Selama fase akhir pembelahan mitosis, muncul lekukan membran sel dan lekukan makin dalam dan akhirnya membagi sel tertua menjadi dua sel anak. Sitokinesis terjadi karena di bantu oleh protein aktin dan myosin (Campbell, 1999).

1.2  Meiosis

            Meiosis atau pembelahan reduksi adalah pembelahan sel yang menghasilkan sel anakan dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom sel induk. Pembelahan meiosis sangat penting bagi organisme yang berkembang biak secara seksual, yaitu dalam proses pembentukan gamet (gametogenesis).

            Mitosis menghasilkan sel-sel yang mempunyai jumlah kromosom yang sama persis seperti sel induknya. Hal ini akan menyebabkan timbulnya kesukaran jika sel-sel yang dibentuk tadi harus berfungsi sebagai gamet sperma manusia dengan 46 kromosom bersatu dengan telur yang mengandung 46 kromosom akan menghasilkan zigot dengan 92 kromosom dua kali lipat jumlah biasa bagi spesies itu. Pemkembangan dengan mitosis akan menghasilkan semua sel berurutan dengan jumlah yang baru.dapat segera diketahui bahwa setelah beberapa generasi, maka tidak ada tempat di dalam selnya kecuali bagi kromosom tadi (kimball, 1990).

            Meiosis menyebabkan variabilitas genetik, yang merupakan tonggak reproduksi seksual dalam tiga cara:

1.      Dengan mereduksi jumlah kromosomnya menjadi setengahnya,yang memungkinkan pembuahan dan dengan demikian kombinasi gen-gen yang di turunkan dari dua tertua.

2.      Dengan pilihan acak kromosom-kromosom homolog maternal dan paternal selama meiosis I.

3.      Dengan rekombinasi berbalas segmen-segmen dari kromosom homolog maternal dan kromosom paternal selama alih silang (kimball, 1990).

Pada pembelahan meiosis terjadi dua kali periode pembelaha sel, yaitu pembelahan I (meiosis I) dan pembelahan II (meiosis II). Pada sel hewan terjadi meiosis I dan meiosis II. Pada pembelahan meiosis I dan II, terjadi fase-fase pembelahan seperti pada metosis. Oleh karena itu dikenal adanya profase I, metafase I, anafase I, telofase I, profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II. Perhatikan gambar berikut ini :

 

Gambar 2 : profase awal, pertengahan dan akhir.

 

Gambar 3 : Ringkasan sistematik tahap-tahap pembelahan meiosis

Meiosis I di sebut juga pembelahan reduksi terdiri atas empat tahap yaitu profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I.  Pada tahap meiosis II berlangsung seperti mitosis, tetapi sel-selnya bersifat haploid (n) menghasilkan 4 gamet. Meiosis II juga berlangsung dalam empat tahap pembelahan, yaitu profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II.

1.2.1        Meiosis I

·         Profase I

Leptonema, benang-benang kromatin menjadi kromosom. Zigonema, kromosom yang sama bentuknya atau kromosom homolog berdekatan atau bergandegan. Pakinema, setiap bagian kromosom homolog mengganda tetapi masih satu ikatan. Diplonema, kromatid dari masing-masing belahan kromosom memendek dan membesar. Diakinesis, sentrosom membentuk dua sentriol yang masing-masing membentuk benang glendong pembelahan.

·         Metafase I

Tetrad berkumpul dibidang ekuator

·         Anafase I

Benang glendong pembelahan dari masing-masing kutup menarikkromosom homolog sehingga setiap pasangan kromosom homolog berpisah bergerak ke arah kutub berlawanan.

·         Telofase I

Kromatid memadat, selubung inti terbentuk dan nuklus muncul lagi, kemudian sitokenesis berlangsung.

1.2.2         Meiosis II

·         Profase II

Sentrosom membentuk dua sentriol yang letaknya pada kutub yang berlawanan dan dihubungkan oleh benang gelendong.

·         Metafase II

Kromosom berada di bidang ekuator, kromatid berkelompok dua-dua. Belum terjadi pembelahan.

·         Anafase II

Kromosom melekat pada kinetokor benang gelendong, lalu ditarik oleh benang gelendong ke arah kutub yang berlawanan yang menyebabkan sentromer terbelah.

·         Telofase II

Kromatid berkumpul pada kutub pembelahan lalu berubah menjadi kromatin kembali. Bersamaan dengan itu membran inti dan anak inti terbentuk kembali, dan sekat pemisah semakin jelas sehingga akhirnya terjadilah dua sel anakan.

1.3  Spermatogenesis

            Spermatogenesis ialah gametogenesis pada hewan jantan dan pada laki-laki. Sel-sel primordial diploid di dalam testis membelah secara mitosis berkali-kali dan membentuk yang kemudian membelah secara meiosis. Hasilnya berupa dua buah sel spermatosit sekunder yang masing-masing haploid (ptcp1).

            Spermatogenesis mencakup pematangan sel epitel germinal dengan melalui proses pembelahan dan diferensiasi sel. Pematangan sel terjadi di tubulus seminiferus yang kemudian di simpan dalam epididimis. Tubulus seminiferus terjadi dari sejumlah besar sel germinal yang di sebut spermatogonia. Spermatogonia terletak di dua sampai tigalapis luar sel-sel epitel tubulus seminiferus. Spermatogonia berdiferensiasi melalui tahap-tahap perkembangan tertentu untuk membentuk sperma. Perhatikan gambar dibawah ini :

 

           

                              Gambar 1.3.1 : proses pembelahan spermatogenesis

Hasil akhir dari spermatogensis adalah spermatozoa yang haploid (n), dimana 1 spermatosit primer menghasilkan 4 spermatozoa. Proses ini berlangsung di dalam testis.

Pada manusia yang di maksud dengan spermatogenesis ialah proses pembentukan spermatozoa, yang berlangsung di dalam buah zakar (testis).

Spermatid tidak mengalami pembelahan tetapi mengalami perunahan bentukyang sangat mencolok untuk menjadi sperma.

1.3.1        Spermatozoa

Spermatozoa berasal dari sel primordial yang diploid yang disebut spermatosit primer, yang mengandung 46 kromosom, yaitu 44 autosom dan 2 kromosom kelamin (pada pria berupa kromosom kelamin –X dan –Y). Setelah mengalami pembelahan meiosis maka jumlah kromosom dipisah dan terjadilah dua macam spermatosit sekunder yang haploid. Yaitu yang satu mengandung dua autosom + sebuah kromosom –X dan yang lainnya mengandung 22 autosom + sebuah kromosom –Y. (ptcp2)

Spermatozoa yang dihasilkan tubulus seminiferus akan tertahan di epididimis, dimna ia akan bercampur dengan cairan yang dikeluarkan oleh beberapa kelenjar. Sebelum masuk ke dalam epididimis spermatozoa tidak mampu membuahi sel telur. Setelah melalui epididimis, spermatozoa menjadi aktif. Untuk berlangsungnya spermatogenesis itu testis harus memiliki temperatus 3-4⁰C dibawah temperatur badan (37⁰C) ada yang berpendapat bahwa pakaian pria yang terlalu tebal akan menimbulkan temperatur yang begitu tinggi daripada temperatur normal yang berlaku untuk skrotum sehingga mengurangi jumlah spermatozoa yang dibentuk (ptcp2).

1.4  Oogenesis

            Oogenesis merupakan proses pembentukan sel kelamin betina atau gamet betina yang disebut sel telur atau ovum. Oogenesis terjadi di dalam ovarium. Didalam ovarium, sel induk telur yang disebut Oogonium tumbuh besar sebagai Oosit primer sebelum membelah secara meiosis. Berbeda dengan meiosis I pada spermatogenesis yang menghasilkan 2 spermatosit sekunder yang sama besar. Meiosis I pada Oosit primer menghasilkan 2 sel dengan komponen sitoplasmid yang berbeda, yaitu 1 sel besar dan 1 sel kecil. Sel yang besar disebut Oosit sekunder, sedangkan sel yang kecil disebut badan kutub primer.

            Pada meiosis II dari Oosit dihasilkan dua buah sel tak sama besar, yang besar disebut Ootid, sedangkan yang kecil adalah badan kutub sekunder (ptcp1). Perhatikan gambar dibawah ini :

           

Gambar 1.4.1 : Proses Oogenesis dan ovum

Oogenesis dapat bervariasi berdasarkan cara reproduksi hewannya. Pada spesies yang melakukan fertilisasi dalam reproduksinya di air, jumlah telur yang kemungkinan dilepaskannya dapat berkisar diantaranya ratusan butir telur bahkan sampai ratusan ribu butir telur yang dilepaskannya.

Oogenesis merupakan proses pembentukan dan perkembangan sel ovum. Proses oogenesis dipengaruhi oleh beberapa hormon yaitu :

1.    Hormon FSH yang berfungsi untuk merangsang pertumbuhan sel-sel folokel disekitar sel ovum.

2.    Hormon estrogen yang berfungsi merangsang sekresi hormon LH.

3.    Hormon LH yang berfungsi merangsang terjadinya ovulasi (proses pematangan sel ovum).

4.    Hormon progesteron yang berfungsi untuk menghambat sekresi FSH dan LH.

(Effendi, 2000)

           

Penutup

Kesimpulan :

1.        Dalam mempertahankan hidup dan keturunannya hewan dapat berkembang biak yang merupakan salah satu ciri dari makhluk hidup untuk mempertahankan hidup dan keturunannya.

2.        Gametogenesis adalah suatu proses pembentukan gamet atau sel kelamin yang sangat terspesialisasi yang mampu melakukan fertilisasi untuk menjadi individu baru.

3.        Pada proses ini gametogenesis terbagi atas beberapa tahap yaitu proses pembelahan sel secara mitosis, pembelahan sel secara meiosis, spermatogenesis dan oogenesis.

4.        Mitosis merupakan metode pembelahan sel yang terjadi pada tumbuhan maupun hewan. Mitosis terjadi hanya pada sel Eukariotik. Pada organisme multi sel, sel somatik yang mengalami pembelaha secara mitosis.

5.        pembelahan mitosis dibagi ke dalam empat fase yang berurutan : Profase, metafase, anafase, dan telofase. Masa diantara pembelahan-pembelahan disebut interfase.

6.        Meiosis atau pembelahan reduksi adalah pembelahan sel yang menghasilkan sel anakan dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom sel induk.

7.        Pada pembelahan meiosis terjadi dua kali periode pembelaha sel, yaitu pembelahan I (meiosis I) dan pembelahan II (meiosis II).

8.        Pada pembelahan meiosis I dan II, terjadi fase-fase pembelahan seperti pada metosis. Oleh karena itu dikenal adanya profase I, metafase I, anafase I, telofase I, profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II.

9.        Spermatogenesis ialah gametogenesis pada hewan jantan dan pada laki-laki. Spermatogenesis mencakup pematangan sel epitel germinal dengan melalui proses pembelahan dan diferensiasi sel.

10.    Spermatozoa yang dihasilkan tubulus seminiferus akan tertahan di epididimis, dimana ia akan bercampur dengan cairan yang dikeluarkan oleh beberapa kelenjar.

11.    Oogenesis merupakan proses pembentukan sel kelamin betina atau gamet betina yang disebut sel telur atau ovum.

Daftar pustaka

Campbell, N.A . 1999. Biologi edisi kelima jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Effendi, A . 2000. Anatomi Fisiologi Manusia Paket II. Medan : Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara.

Kimball, J.W . 1990. Biologi edisi kelima jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Pai, C. Anna . 1987. Dasar-dasar Genetika. Jakarta : Erlangga.