GAMETOGENESIS :PERUBAHAN SEL GERMINATIVUM MENJADI GAMET PRIA DAN WANITAdr Aida Nurwidya

PENDAHULUAN(refresh)

Pengemasan DNA

Molekul DNA sangat panjang, dlm satu sel manusia = 1.74 m.DNA dikemas dengan menggunakan kelompok protein yang disebut histon (H1, H2A, H2B, H3, H4). Satu kompleks DNA dan histon disebut NUKLEOSOM.Antara nukleosom dgn nukleosom dihubungkan oleh DNA penghubung (linker DNA) = 8-114 bp. Rangkaian nukleosom membentuk struktur yang disebut KROMATIN. (terwarnai)Kromatin yang terkondensasi disebut KROMOSOM (metafase)

Jumlah kromosom khas, diploid (2n), satu set dari ayah (n) dan satu set dari ibu (n).

GAMETOGENESISGametogenesis perubahan morfologi dan kromosom yang terjadi pada kedua sel benih pria dan wanita dalam mempersiapkan terjadinya pembuahan Spermatogenesis

Proses pembentukan dan perkembangan gamet jantan (spermatozoa)Oogenesis

Proses pembentukan dan perkembangan gamet betina (Sel telur = oosit = ovum)

SEL GERMINATIVUM PRIMORDIALPerkembangan berawal dari pembuahan (fertilisasi)Fertilisasi : proses penyatuan

gamet pria, sperma + gamet wanita, oosit = zigotGamet berasal dari sel germinativum primordial (SGP; primordial germ cells)

Sel germinativum primordial muncul di dinding yolk sac pada minggu ke 4 dan bermigrasi ke gonad yang sedang terbentuk (indiferen), sel2 tiba pada akhir minggu ke 5Sebagai persiapan utk pembuahan, sel germinativum pria maupun wanita mengalami gametogenesis yang mencakup:

Meiosis -> utk mengurangi jumlah kromosomSitodiferensiasi -> utk menuntaskan pematangannya

Gambar mudigah pada akhir minggu ketiga, yang memperlihatkan posisi sel germinativum primordial di dinding yolk sac, dekat dengan perlekatan bakal tali pusat. Dari lokasi ini, sel-sel tersebut bermigrasi ke gonad yang sedang terbentuk

TEORI PEWARISAN KROMOSOMSifat individu baru ditentukan oleh gen2 spesifik di kromosom yang diwarisi dari ayah dan ibunyaManusia memiliki sekitar 35.000 gen di 46 kromosomDi sel somatik ( sel tubuh), kromosom tampak sebagai 23 pasangan homolog, utk membentuk jumlah diploid, yaitu 46Terdapat 22 pasangan kromosom yang sepadan, otosom dan satu pasang kromosom seks.Jika pasangannya adalah XX, individu secara genetis adalah wanita. Jika pasangannya XY, individu secara genetis priaSatu kromosom dari setiap pasangan berasal dari gamet ibu, oosit dan satunya lagi dari ayah, spermaKarena itu setiap gamet mengandung jumlah haploid yitu 23 kromosom, dan peyatuan kedua gamet saat fertilisasi memulihkan jumlah diploid

MITOSISAdalah proses pembelahan satu sel untuk menghasilkan dua sel anak yang secara genetis identik dengan sel indukSel anak:

2 sel anak identikJumlah kromosom sama (46 kromosomgenetik identik sel indukTerjadi pada semua jenis sel :

Sel somatisSel gamet

TAHAP MITOSISPada profase, kromosom tampak sebagai benang-benang halus. Kromatid ganda mulai tampak jelas sebagai unit individual selama metafase. Selama pembelahan, anggota satuan pasangan kromosom tidak pernah menyatu. Biru kromosom ayah; merah kromosom ibu

MEIOSISAdalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk menghasilkan gamet pria dan wanita, yaitu masing-masing sperma dan sel telurTerjadi di organ reproduksi (ovarium dan testis)Sel anak:Empat sel anak

Setengah jumlah kromosom tetua. 2n -> n (haploid)Variasi genetik pd sel anak -> crossing over

Meiosis memerlukan 2 pembelahan sel utk mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23

Meiosis I Kromosom homolog berpasangan dan mempertukarkan bahan genetikMeiosis IISel tidak melakukan replikasi DNA sehingga setiap sel memiliki jumlah kromosom haploid dan separuh dari jumlah DNA sel somatik normal

TAHAP MEIOSISAKromosom-kromosom homolog saling mendekat satu sama lain BKromosom-kromosom homolog berpasangan, dan setiap anggota pasangan tersebut terdiri atas 2 kromatidCKromosom-kromosom homolog yang berpasangan erat tersebut saling menukarkan fragmen-fragmen kromatid (tukar silang). Perhatikan kiasmaDKromosom yang bersusun rangkap saling menjauhiEAnafase pada pembelahan meiosis pertamaF dan GSelama pembelahan meiosis yang kedua, kromosom-kromosom yang bersusun rangkap putus pada sentromernya. Pad akhir pembelahan , kromosom di dalam tiap-tiap 4 sel anak berbeda satu sama lain

Akibat pembelahan meiosis

PERUBAHAN MORFOLOGI SELAMA PEMATANGANOogenesis

Pematangan dari sel germinativum primitif menjadi gamet matur pada wanitaDimulai sebelum lahirSpermatogenesis

Pematangan dari sel germinativum primitif menjadi gamet matur pada priaDimulai saat pubertas

OOGENESISSel germinativum primordial membentuk oogoniaSetelah mengalami pembelahan mitotik berulang kali, sebagian dari oogonia ini terhenti pada tahap profase meiosis I untuk membentuk oosit primerPada bulan ke 7 hampir seua oogonia telah menjadi atretik, dan hanya oosit primer yang tetap dikelilingi oleh suatu lapisan sel folikular yang berasal dari epitel permukaan ovariumBersama- sama mereka membentuk folikel primordial

Saat pubertas, terjadi perekrutan sekelompok folikel yang sedang tumbuh yang diambil dari cadangan terbatas folikel primordialKarena itu, setiap hari 15 sampai 20 folikel tumbuh, dan dalam proses pematanganFolikel-folikel ini melewati tiga tahap:

1. primer atau pre-antral2. sekunder atau antral (vesikular, Graaf)3. pre-ovulasi

Oosit primer tetap dalam profase pembelahan meiotik pertama sampai folikel sekunder matangPada tahap ini, lonjakan LH merangsang pertumbuhan pre-ovulasi: Meiosis I dituntaskan, dan terbentuk oosit sekunder dan badan polarKemudian oosit sekunder tertahan pada tahap metafase meiosis II sekitar 3 jam sebelum ovulasi dan tidak akan menyelesaikan pembelahan sel ini sampai pembuahan

SPERMATOGENESISSel primordial tetap dorman sampai pubertas, dan barulah setelah itu sel-sel ini berdiferensiasi menjadi spermatogoniaSel-sel tunas ini menghasilkan spermatosit primer yang melalui dua pembelahan meiotik berturut-turut menghasilkan empat spermatidSpermatid menjalani serangkaian perubahan (spermiogenesis), termasuk:

A. Pembentukann akrosomB. Kondensasi nukleusC. Pembentukan leher, bagian tengah, dan ekorD. pengeluasan sebagian besar sitoplasmaWaktu yang diperlukan untuk spermatogonium menjadi spermatozoa matur adalah sekitar 74 hari

KORELASI KLINISSel Germinativum Primordial dan Teratoma

Teratoma adalah tumor yg asalnya masih diperdebatkan dan sering mengandung berbagai jaringan , misalnya tulang, rambut, otot dsbDiperkirakan berasal dari suatu sel tunas pluripoten yg dpt berdiferensiasi menjadi ketiga lapisan germinativum dan turunan-turunannyaSel germinativum yang telah menyimpang dari jalur migrasi normalSel epiblas yang bermigrasi melalui garis primitif selama gastrulasi

Cacat lahir dan abortus spontan: Faktor kromoson dan genetik

Kelainan kromosom yg dapat mengenai jumlah atau struktur adalah penyebab penting cacat lahirr dan abortus spontanKelainan kromosom tersering pada janin abortus adalah 45,X (sindrom turner), triploidi, dan trisomi 16

Kelainan jumlah

Trisomi (kromosom tambahan) dan monosomi (hilangnya sebuah kromosom) terjadi sewaktu mitosis dan meiosis. Sewaktu meiosis, kromosom-kromosom homolog secara normal berpasangan dan kemudian berpisah. Namun, jika pemisahan gagal (nondisjunction, tidak memisah), satu sel akan menerima terlalu banyak kromosom dan sel lainnya kekurangan kromosomInsidens kelainan jumlah kromosom meningkat seiring dgn usia ibu, terutama 35 thn atau lebih

Trisomi 21 (sindrom down)

Disebabkan adanya tambahan salinan kromosom 21 Gambaran anak dgn sindrom down: retardasi pertumbuhan, retardasi mental, kelainan kraniofasialis termasuk kelopak mata sipit ke atas, lipatan epikantus (lipatan kulit tambahan di sudut medial mata), wajah datar dan telinga kecil, cacat jantung dan hipotonia95% disebabkan trisomi 21 krn nondisjunction meiotik, dan 75% dr kasus ini, nondisjuction terjadi pada pembentukan oosit4% terjadi translokasi tak seimbang antara kromosom 21 dan kromosom 13, 14 atau 151% oleh mosaikisme yg ditimbulkan oleh non-disjunction mitotik

Trisomi 18

Retardasi mental, cacat kongenital, telinga rendah, dan fleksi jari tanganMikrognatia, anomali ginjal sindaktili dana malformasi sistem rangka85% meninggal pd usia kehamilan 10 minggu dan atermYang lahir biasanya meninggal pada usia 2 bulan

Trisomi 13

Retardasi mental, holoprosenfalus, cacat jantung kongenital, tuli, bibir dan langit-langit sumbing dan cacat mata90% bayi meninggal pada bulan pertama

Sindrom klinefelter

Hanya pada priaSterilisasi, atrofi testis, hialinisasi tubulus seminiferus dan ginekomastiaSel-sel memiliki 47 kromosom dangan satu komplemen kromosom seks tipe XXY dan satu badan kromatin seksPenyebab nondisjunction homolog XX

Sindrom turner

Kariotipe 45, X95% janin dgn sindrom ini mengalami abortus spontanPenampilan jelas wanita, dgn ditandai tidak ada ovarium, perawakan pendek, leher bersayap, limfedema ekstremitas, kelainan tulang dan dada lebar dgn puting terpisah jauh80% penyebab adalah nondisjunction pada gamet pria, sisanya adalah kelainan struktural kromosom X atau nondisjunction mitosis

Kelainan struktur kromosom

Mencakup delesi besar (sindrom cri-du-chat) dan mikrodelesiMikrodelesi mungkin mengenai gen-gen yang berdekatan serta dapat menyebabkan cacat sepert sindrom angelman (delesi maternal kromosom 15q11-15q13) atau sindrom praderwilli (delesi paternal, 15q11-15q13)Karena bergantung pada apakah genetik yang terkena diwariskan dari ibu atau ayah

Mutasi gen

Dapat bersifat dominan (hanya satu gen dari paangan alel yang harus terkena untuk menimbulkan kelainan) atau resesif (kedua pasangan gen alel harus mengalami mutasi)Mutasi yang menyebabkan banyak cacat lahir mengenai gen-gen yang berperan dalam embriologis normal

Gamet abnormal