SPERMATOGENESIS (PROSES PEMBENTUKAN SPERMA)

Spermatogenesis adalah proses pembentukan sel sperma yang terjadi di epitelum (tubuli) seminefri dibawah kontrol hormon gonadothropin dan hipofisis (pituitaria bagian depan). Tubuli seminefri ini terdiri atas sel setroli dan sel germinalis. Spermatogenesis terjadi dalam tiga fase, yaitu fase spermatogonial, fase meiosis, dan fase spermiogenesis yang membutuhkan waktu 13-14 hari (Yuwanta, 2004). Spermatogenesis adalah proses pembentukan sel spermatozoa (tunggal : spermatozoon) yang terjadi di organ kelamin (gonad) jantan, yaitu testis tepatnya di tubulus seminiferus. Sel spermatozoa, disingkat sperma yang bersifat haploid (n) dibentuk di dalam testis melewati  sebuah proses kompleks. Spermatogenesis mencakup pematangan sel epitel germinal dengan melalui proses pembelahan dan diferensiasi sel. Pematangan sel terjadi di tubulus seminiferus yang kemudian disimpan dalam epididimis. Tubulus seminiferus terdiri dari sejumlah besar sel germinal yang disebut spermatogonia (jamak). Spermatogonia terletak di dua sampai tiga lapis luar sel-sel epitel tubulus seminiferus. Spermatogonia berdiferensiasi melalui tahap – tahap perkembangan tertentu untuk membentuk sperma.

Sperma sebagian besar terdiri dari:

1. Deoxyribonucleoprotein yang terdapat dalam nucleus yang merupakan kepala dari sperma. Nucleoprotin dalam inti  sperma semua spesies, terbentuk oleh asam deoxyribonucleus yang terikat pada protein. Akan tetapi pada spesies-spesies itu nucleoprotein-nucleoprotein-nucleoprotein tidak identik satu sama lain, melainkan ada perbedaan – perbedaannya yaitu terutama pada 4 bagian pokok ialah adenine, quinine, oxytosine, dan thymine.

2.   Muco-polysaccharide yang terikat pada molekul-molekul  protein terdapat di-acrosome, yaitu bagian pembungkus kepala. Polysaccharide yang terdapat pada acrosome ini mengandung 4 macam gula – gula yaitu : fucose, suatu methylpentose, galactose, mannose dan hexosamine. Keempat unsur gula-gula ini terikat pada protein sehingga member reaksi pada zat warna asam, yaitu PAS (Periodic Acid Schiff). Fungsi dari muco-polysaccharide yang terikat pada molekul protein dalam metabolisme sperma tidak diketahui.

3.  Plasmogen atau lemak aldehydrogen yang terdapat di bagian leher, badan dan ekor dari sperma, merupakan bahan yang dipergunakan oleh sperma itu untuk respirasi endogen.

4.   Protein yang menyerupai keratin yang merupakan selubung tipis yang meliputi seluruh badan, kepala dan ekor sperma. Protein ini banyak mempunyai ikatan dengan unsure zat tanduk yaitu S (sulfur). Protein ini terutama banyak terdapat pada membran sel – sel dan fibril – fibrilnya. Mungkin protein yang mengandung banyak S ini bertanggung jawab terhadap sifat elastisitas permukaan sel sperma itu.

5.  Enzim dan co-enzim. Sperma mengandung bermacam - macam enzim – enzim dan co-enzim yang pada umumnya digunakan untuk proses hidrolisis dan oksidasi. Misalnya semua enzim dan co-enzim yang diperlukan dalam siklus glikolisis ada pada sel sperma. Sel sperma juga mengandung yaluronidase yang diduga berada dekat sekali ke permukaan sel, sehingga setiap saat dapat dilepaskan ke medium sekitarnya (Partodihardjo, Soebadi. 1980).

         Ciri utama spermatozoa adalah motilitas yang digunakan sebagai patokan paling sederhana dalam penilaian kualitas semen. Persentase spermatozoa motil (bergerak progresif) dapat digunakan sebagai ukuran kesanggupan untuk membuahi ovum (SETIADI cit Pamungkas, 2008). Motilitas dipengaruhi oleh umur sperma, maturasi sperma, penyimpanan energi (ATP), agen aktif, biofisik dan fisiologik, cairan suspensi dan adanya rangsangan atau hambatan (HAFEZ cit Pamungkas, 2008).

1.   PROSES PEMBENTUKAN SPERMATOGENESIS

Spermatogenesis merupakan proses pembentukan spermatozoa. Proses ini dimulai dengan sel benih primitif, yaitu spermatogonium. Pada saat terjadinya perkembangan sel kelamin, sel ini mulai mengalami mitosis, dan menghasilkan generasi sel-sel yang baru. Sel-sel yang baru dibentuk dapat mengikuti satu dari dua jalur. Sel-sel ini dapat terus membelah sebagai sel induk, yang disebut spermatogonium tipe A, atau dapat berdeferensiasi selama siklus mitosis yang progresif menjadi spermatogonium B. Spermatogonium B merupakan sel progenitor yang akan berdeferensiasi menjadi spermatosit primer. Segera setelah terbentuk, sel-sel ini memasuki tahap profase dari pembelahan meiosis pertama. Spermatosit primer merupakan sel terbesar dalam garis keturunan spermatogenik ini dan ditandai dengan adanya kromosom dalam berbagai tahap proses penggelungan di dalam intinya (Fawcett, 2002). 

Gambar 1. Tahapan pembentukan spermatogenesis (Junqueira et al, 2007).

Dari pembelahan meiosis pertama ini timbul sel berukuran lebih kecil yang disebut spermatosit sekunder. Spermatosit sekunder sulit diamati dalam sediaan testis karena merupakan sel berumur pendek dan berada dalam tahap interfase yang sangat singkat dan dengan cepat memasuki pembelahan meiosis kedua. Pembelahan spermatosit sekunder menghasilkan spermatid. Karena tidak ada fase-S (sintesis DNA) yang terjadi antara pembelahan meiosis pertama dan kedua pada spermatosit, jumlah DNA per sel berkurang setengah selama pembelahan kedua ini, yang menghasilkan sel haploid (n). Oleh karena itu, proses meiosis menghasilkan sel dengan jumlah kromosom haploid. Dengan adanya pembuahan, sel memperoleh kembali jumlah diploid yang normal (Junqueira et al., 2007).

Pada proses spermatogenesis terjadi proses - proses dalam istilah sebagai berikut :   

a. Spermatositogenesis (spermatocytogenesis) adalah tahap awal dari spermatogenesis,  yaitu peristiwa pembelahan spermatogonium menjadi spermatosit primer (mitosis), selanjutnya spermatosit melanjutkan pembelahan secara meiosis menjadi spermatosit sekunder dan spermatid. Istilah ini biasa disingkat proses pembelahan sel dari spermatogonium menjadi spermatid.

b.   Spermiogenesis (spermiogensis) adalah peristiwa perubahan spermatid menjadi sperma yang dewasa. Spermiogenesis terjadi di dalam epididimis dan membutuhkan waktu selama 2 hari. Terbagi menjadi tahap 1) Pembentukan golgi, axon ema dan kondensasi DNA, 2) Pembentukan cap akrosom, 3) pembentukan bagian ekor, 4) Maturasi, reduksi sitoplasma difagosit oleh sel Sertoli.

c.   Spermiasi (Spermiation) adalah peristiwa pelepasan sperma matur dari sel sertoli ke lumen tubulus seminiferus selanjutnya ke epididimidis. Sperma belum memiliki kemampuan bergerak sendiri (non-motil). Sperma non motil ini ditranspor dalam cairan testicular hasil sekresi sel Sertoli dan bergerak menuju epididimis karena kontraksi otot peritubuler. Sperma baru mampu bergerak dalam saluran epidimis namun pergerakan sperma dalam saluran reproduksi pria bukan karena motilitas sperma sendiri melainkan karena kontraksi peristaltik otot saluran. 

Ada dua fase atau tahap spermatogenesis :

1)   Fase spermatocytogenesis, yaitu fase pertumbuhan jaringan spermatogenik dengan pembelahan sederhana.

2)   Fase spermiogenesis, yaitu fase terjadinya peristiwa metamorfosis atau perubahan bentuk dari spermatid menjadi spermatozoa muda dan sempurnaa.

Spermatogenesis atau proses pembentukan sperma terjadi di dalam testis, tepatnya pada tubulus seminiferus. Spermatogenesis mencakup pematangan sel epitel germinal dengan melalui proses pembelahan dan diferensiasi sel. Hal ini bertujuan untuk membentuk sperma fungsional. Pematangan sel terjadi di tubulus seminiferus yang kemudian disimpan dalam epididimis. Tubulus seminiferus terdiri dari sejumlah besar sel epitel germinal atau sel epitel benih yang disebut spermatogonia. Spermatogonia terletak di dua sampai tiga lapisan luar sel-sel epitel tubulus seminiferus. Spermatogonia terus-menerus membelah untuk memperbanyak diri. Sebagian dari spermatogonia berdiferensiasi melalui tahap-tahap perkembangan tertentu untuk membentuk sperma.

Pada tahap pertama spermatogenesis, spermatogonia yang bersifat diploid berkumpul di tepi membran epitel germinal yang disebut spermatogonia tipe A. Spermatogonia tipe A membelah secara mitosis menjadi spermatogonia tipe B. Kemudian, setelah beberapa kali membelah, sel-sel ini akhirnya menjadi spermatosit primer yang masih bersifat diploid. Setelah beberapa minggu, setiap spermatosit primer membalah secara meiosis membentuk dua buah spermatosit sekunder yang bersifat haploid. Spermatosit sekunder kemudian membelah lagi secara meiosis membentuk empat buah spermatid. Spermatid merupakan calon sperma yang belum memiliki ekor dan bersifat haploid. Setiap spermatid akan berdiferensiasi menjadi spermatozoa atau sperma. Proses perubahan spermatid menjadi sperma disebut spermiasi.

Spermatogonium berubah menjadi spermatosit primer melalui pembelahan mitosis. Selanjutnya, spermatosit primer membelah diri secara miosis menjadi dua spermatosit sekunder yang haploid dan berukuran sama. Spermatosit sekunder mengalami pembelahan meiosis dua menghasilkan empat spermatid. Spermatid adalah calon sperma yang belum berekor. Spermatid yang telah mempunyai ekor disebut sperma. Pada manusia spermatogenesis berlangsung lebih kurang 16 hari. Selama spermatogenesis, sperma menerima bahan makanan dari sel-sel sertoli. Sel sertoli merupakan tipe sel lainnya di dalam tubulus seminiferus.

2.   HORMON YANG BERPENGARUH DALAM PROSES SPERMATOGENESIS

Proses pembentukan spermatozoa dipengaruhi oleh kerja beberapa hormon, diantaranya

a.   Kelenjar hipofisis menghasilkan hormon peransang folikel (Folicle Stimulating Hormon/ FSH) dan hormon lutein (Luteinizing Hormon/ LH).

b.   LH merangsang sel leydig untuk menghasilkan hormon testosteron. Pada masa pubertas, androgen/ testosteron memacu tumbuhnya sifat kelamin sekunder.

c.   FSH merangsang sel Sertoli untuk menghasilkan ABP (Androgen Binding Protein) yang akan memacu spermatogonium untuk memulai spermatogenesis.   

d.   Hormon pertumbuhan, secara khusus meningkatkan pembelahan awal pada spermatogenesis.

Semua proses spermatogenesis dikontrol oleh sistem endokrin, yaitu oleh hormon gonadothropin seperti hormon FSH, ICGSH dan androgen. Rangkaian kejadian pengendalian hormon terhadap spermatogenesis pada sapi jantan adalah

a.   Sapi jantan pada waktu pubertas dicapai hormon FSH mempengaruhi sel Leydig untuk menghasilkan hormon androgen (hormon jantan).

b.   Androgen membuat epitel germinalis dari tubulus seminifrus bereaksi terhadap FSH.

c.  FSH menyebabkan dimulainya spermatogenesis dengan adanya pembelahan sel di spermatogonia.

d.   Spermatogenesis diatur oleh FSH, LH dan androgen serta estrogen.

e.   Androgen terhadap seluruh organ kelamin jantan membantu mempertahankan kondisi yang optimum terhadap spermatogenesis, transportasi spermatozoa dan penempatannya di daerah yang terjadi pembuahan.

Sumber:

Fawcett, Don W. 2002. Buku Ajar Histologi. Jakarta: EGC 423-501.

Junqueira, L. C., Jose Carneiro, Robert O. K. 2007. Histologi Dasar edisi ke-8. Jakarta: EGC. Hal 419-432.

Partodiharjo, Soebadi. 1980. Pemulia Biakkan Ternak Sapi. PT Gramedia, Jakarta.

Yuwanta, Tri. 2004. Dasar Ternak Unggas. Yogyakarta: Kanisius.

Share this post