Proses Pembentukan Gamet

Proses Pembentukan Gamet – Sahabat sekalian pada kesempatan kali ini Pojok Ilmu akan berbagi artikel mengenai Proses Pembentukan Gamet. Proses pembentukan gamet atau sel kelamin disebut gametogenesis, ada dua jenis proses pembelahan sel yaitu mitosis dan meiosis. Bila ada sel tubuh kita yang rusak maka akan terjadi proses penggantian dengan sel baru melalui proses pembelahan mitosis, sedangkan sel kelamin atau gamet sebagai agen utama dalam proses reproduksi manusia menggunakan proses pembelahan meiosis.

Spermatogenesis

Sel sperma yang bersifat haploid (n) dibentuk di dalam testis melewati sebuah proses kompleks yang disebut dengan spermatogenesis. Secara simultan proses ini memproduksi sperma matang di dalam tubulus seminiferus lewat langkah-langkah berikut ini:

1. Ketika seorang anak laki-laki mencapai pubertas pada usia 11 sampai 14 tahun, sel kelamin jantan primitif yang belum terspesialisasi dan disebut dengan spermatogonium menjadi diaktifkan oleh sekresi hormon testosteron.
2. Masing-masing spermatogonium membelah secara mitosis untuk menghasilkan dua sel anak yang masing-masing berisi 46 kromosom lengkap.
3. Dua sel anak yang dihasilkan tersebut masing-masing disebut spermatogonium yang kembali melakukan pembelahan mitosis untuk menghasilkan sel anak, dan satunya lagi disebut spermatosit primer yang berukuran lebih besar dan bergerak ke dalam lumen tubulus seminiferus.
4. Spermatosit primer melakukan meiosis untuk menhasilkan dua spermatosit sekunder yang berukuran lebih kecil dari spermatosit primer. Spermatosit sekunder ini masing-masing memiliki 23 kromosom yang terdiri atas 22 kromosom tubuh dan satu kromosom kelamin (Y atau X).
5. Kedua spermatosit sekunder tersebut melakukan mitosis untuk menghasilkan empat sel lagi yang disebut spermatid yang tetap memiliki 23 kromosom.
6. Spermatid kemudian berubah menjadi spermatozoa matang tanpa mengalami pembelahan dan bersifat haploid (n) 23 kromosom. Keseluruhan proses spermatogenesis ini menghabiskan waktu sekitar 64 hari.

Oogenesis

Oogenesis adalah  proses pematangan ovum di dalam ovarium. Tidak seperti spermatogenesis yang bisa  menghasilkan jutaan spermatozoa dalam waktu yang bersamaan, oogenesis hanya mampu menghasilkan satu ovum matang sekali waktu. Mari kita simak prosesnya lebih lanjut:

1. Oogonium yang adalah prekursor dari ovum tertutup dalam folikel di ovarium.
2. Oogonium berubah menjadi oosit primer, yang memiliki 46 kromosom. Oosit primer melakukan meiosis , yang menghasilkan dua sel anak yang ukurannya tidak sama.
3. Sel anak yang lebih besar adalah oosit sekunder yang bersifat haploid. Ukurannya bisa mencapai ribuan kali lebih besar dari yang lain karena berisi lebih banyak sitoplasma dari oosit primer
4. Sel anak yang lebih kecil disebut badan polar pertama yang kemudian membelah lagi.
5. Oosit sekunder meninggalkan folikel ovarium menuju tuba Fallopi. Apabila oosit sekunder difertilisasi, maka akan mengalami pembelahan meiosis yang kedua . begitu pula dengan badan polar pertama membelah menjadi dua badan polar kedua yang akhirnya mengalami degenerasi. Namun apabila tidak terjadi fertilisasi, menstruasi dengan cepat akan terjadi dan siklus oogenesis diulang kembali.
6. Selama pemebelahan meiosis kedua, oosit sekunder menjadi bersifat haploid dengan 23 kromosom dan selanjutnya disebut dengan ootid. Ketika inti nukleus sperma dan ovum siap melebur menjadi satu, saat itu juga ootid kemudian mencapai perkembangan finalnya menjadi ovum yang matang.
7. Kedua sel haploid (sperma dan ovum) bersatu membentuk sel zygot yang bersifat dipoid (2n).

Reproduksi seksual melibatkan gamet jantan dan betina. Gamet jantan (sperma) terbentuk didalam serbuk sari yang berada didalam antera, melalui dua tahap perkembangan, yaitu mikrosporogenesis (pembentukan microspora atau serbuk sari) dan mikrogametogenesis (pembentukan gamet jantan). Gamet betina (sel telur) terbentuk di dalam ovulum, tepatnya dalam kantong embrio, melalui proses makrosporogenesis (pembentukan makrospora) dan makrogametogenesis (pembentukan gamet betina).

Pembentukan gamet jantan diawali dengan perkembangan mikrosporangium yang berada didalam antera. Lapisan sel bagian dalam (hipodermis) antera membentuk sel-sel sporogen yang kemudian berkembang menjadi sel induk mikrospora (diploid = 2N). Sel induk mikrospora ini jumlahnya bisa  mencapai ratusan bahkan ribuan dalam satu mikrosporangium.

Pembentukan Gamet Jantan

Sel-sel induk mikrospora kemudian membelah secara meosis. Masing-masing sel induk mikrospora menghasilkan empat sel haploid (1N) yang menempel satu sama lain, disebut terrad. Setelah memisahkan, ke empat sel tersebut masing-masing berkembang menjad mikrospora/serbuk sari. Struktur serbuk sari sangat bervariasi. Berdasarkan jumlah dan bentuk pori (lubang) dipermukaannya. Serbuk sari dibedakan menjadi :

• Serbuk sari berpori satu (uni-porata/kolpata) yaitu serbuk sari yang mempunyai satu pori, bisa  berupa lubang bulat (pori) atau cekungan panjang (kolpata) misalnya padi, salak.
• Serbuk sari berpori tiga (tri-porata/kolpata) serbuk sari yang mempunyai tiga pori berbentuk lubang bulat atau cekungan panjang (misalnya mentimun, jati).
• Serbuk sari berpori banyak (poli-porata/kolpata) yaitu serbuk sari yang mempunyai banyak pori berbentuk lubang bulat atau cekungan panjang (misalnya Ipomoea).
• Serbuk sari tidak berpori (Inaperturate): exine mudah pecah, tetapi intine biasanya tebal dan kuat (misalnya Populus, Cinnamomum).

Setelah serbuk sari matang, inti sel membelah sehingga terbentuk dua sel (bi-seluler), yaitu sel generatif yang lebih kecil dan sel vegetatif yang lebih besar. Serbuk sari beberapa tanaman mencapai fase dua sel ini pada saat antera pecah (predominan pada famili yang lebih primitif). Sel generatif membelah dan membentuk dua gamet jantan (sperma) didalam tabung serbuk sari yang terbentuk ketika serbuk sari berkecambah. Pada spesies yang menghasilkan serbuk sari tiga sel (tri-seluler), pembelahan sel generatif terjadi sebelum perkecambahan serbuk sari bahkan sebelum antera pecah dan serbuk sari mengandung tiga sel, yaitu satu sel vegetatif dan dua gamet akan memasuki tabung serbuk sari didahului oleh inti sel vegetatif. Hasil penelitian menunjukkan serbuk sari dua sel memerlukan waktu yang lebih lama apabila dikecambahkan secara in vitro dan lebih tahan disimpan (viabilitasnya tiak cepat turun) dibandingkan serbuk sari tiga sel.

Pengelolaan serbuk sari yang mencakup panen, pengolahan, dan penyimpanan serbuk sari, banyak dikembangkan untuk memproduksi benih hibrida, terutama pada tanaman monosius (misalnya Arecaceae: kelapa sawit, kurma; Cucurbitaceae; mentimun, melon_, dan jga tanaman hermaprodit (Solanaceae: cabai, tomat). Tujuan pengelolaan serbuk sari yang utama adalah untuk mencegah terjadinya penyalahgunaan plasma nutfah, apabila produksi benih hibrida akan dilakukan oleh pihak lain, misalnya bekerjasama dengan produsen/penangkar benih. Dalam sistem seperti ini produsen/penangkar hanya perlu menanam tanaman tetua betina, sedangkan tetua jantan disediakan pemulia dalam bentuk sediaan serbuk sari, bukan tanaman tetua jantan. Bagi produsen/penangkar benih, sistem ini bisa  meningkatkan efisiensi penggunaan lahan karena produsen/penangkar tidak perlu menyisihkan sekitar 20% lahannya untuk menanam tetua jantan. Pengelolaan serbuk sari yang mencakup penyimpanan juga menjamin ketersediaan serbuk sari sewaktu-waktu diperlukan. Oleh karena itu, serbuk sari harus dipanen pada saat viabilitasnya tinggi dan dipertahankan tetap tinggi selama pengolahan dan penyimpanan sampai saat akan digunakan.

Pembentukan Gamet Betina

Serbuk sari dengan viabilitas tinggi bisa  diperoleh apabila panen dilakukan pada waktu yang tepat. Setelah bunga mekar tetapi sebelum antera pecah umumnya adalah  waktu panen serbuk sari yang terbaik, karena perkembangan serbuk sari sudah mencapai maksimum dan tidak terkontaminasi oleh serbuk sari lain. Panen serbuk sari setelah antera pecah menghasilkan serbuk sari yang sedikit karena sebagian telah terhambur ke luar dan ada kemungkinan sudah terkontaminasi oleh serbuk sari lain.

Prosedur pengolahan serbuk sari cukup sederhana. Pada bunga hermaprodit (misalnya mentimun dan tomat), segera setelah panen, antera dipisahkan dari bagian bunga yang lain dan dikeringkan dalam ruang ber -AC (sekitar 18 derajat selama 24 jam) untuk mengeringkan antera agar pecah. Ekstraksi serbuk sari dari antera dilakukan setelah antera pecah dengan cara mengocok dalam botol yang diberi saringan, sehingga sebuk sari terpisah dari bagian-bagian antera. Serbuk sari yang diperoleh kemudian dikeringkan dalam desikator yang telah diisi dengan silica gel atau MgCL. Setelah serbuk sari cukup kering dimasukkan dalam botol kecil (vial) untuk disimpan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ultra freezer (-80 derajat C) atau deep Freezer (-20derajat C dan Freezer (-5 derajat C) bisa  memperlambat penurunan viabilitas. Semakin rendah suhu ruang simpan, semakin baik dalam mempertahankan viabilitas.

Viabilitas serbuk sari akan memengaruhi produksi benih. Semakin tinggi viabilitas, semakin tinggi biji yang terbentuk dari penyerbukan menggunakan serbuk sari tersebut. Oleh karena itu, serbuk sari yang telah disimpan perlu diuji viabilitasnya sebelum digunakan dalam penyerbukan. Pengujian viabilitas serbuk sari bisa  dilakukan dengan pewarnaan (misalnya aceto carmin, aniline blue, kalium yodida, tetrazolium, dan lain-lain). Serbuk sari yang bisa  menyerap pewarna dikategorikan sebagai serbuk sari yang viabel. Pengujian juga bisa  dilakukan dengan cara mengecambahkannya dalam media pengecambah (misalnya Brewbaker an Kwack , PGM, sukrosa, dan lain-lain). Serbuk sari yang menghasilkan tabung serbuk sari minimum sepanjang diameternya dikategorikan sebagai serbuk sari yang viabel.

Pembentukan gamet betina terjadi pada ovulum yang diawali dengan terbentuknya sel-sel sporogen dari lapisan dalam ovulum. Salah satu dari sel-sel sporogen tersebut kemudian berkembang menjadi sel induk megaspora. Megasporogenesis diawali dengan pembelahan meiosis pada sel induk megaspora sehingga menghasilkan empat sel megaspora haploid (1N) yang disebur tetrad. Pada sebagian besar tanaman, tiga sel megaspora mengalami degenerasi, sehingga hanya tersisa satu sel megaspora fungsional. Selanjutnya megaspora fungsional membelah secara mitosis tiga kali berturut-turut menghasilkan dua, empat dan delapan inti dalam kantong embrio.

Tiga inti bergerak menuju daerah kalaza dan membentuk dinding sel sehingga terbentuk tiga sel antipodal. Tiga inti yang lain menuju mikropil membentuk dinding sel sehingga terbentuk dua sel sinergid dan satu sel telur, sedang dua inti yang lain tetap ditengah dan tidak membentuk dinding sel, disebut inti polar, yang adalah  inti sel sentral. Kondisi seperti ini dinyatakan sebagai kantong embrio yang masak.[pi]