perkembangan hewan

  Nama : Wiwin Tialfi Nim : 34 2013 130 Semester/ kelas : 5D Mata Kuliah : Perkembangan Hewan Dosen Pengasuh : Dra.Hj. Aseptianova, M.Pd Judul : FERTILISASI Tujuan :

  1. Siswa dapat menjelaskan pengertian fertilisasi

  2. Siswa dapat menjelaskan mekanisme fertilisasi sea urchin

  3. Siswa dapat mendeskripsikan proses reaksi akrosom pada mamalia

  4. Siswa dapat menjelaskan proses fertilisasi pada manusia

  5. Siswa dapat menjelaskan konsep fertilisasi pada hamster

  ISI MATERI Fertilisasi adalah serangkaian peristiwa perkembagan yang kompleks dalam gonad kedua induk menghasilkan sperma dan sel-sel telur (gamet), tipe sel yang sangat terspesialisasi yang menyatu selama fertilisasi. Fungsi utama fertilisasi adalah mengombinasikan perangkat-perangkat haploid kromosom dari dua individu menjadi satu sel diploid tunggal, zigot. Proses ini dibagi dalam empat aktivitas, yaitu:

  1. Pengenalan dan kontak antara sperma dan ovum

  2. Pengaturan inti sperma masuk kedalam ovum

  3. Peleburan bahan genetik sperma dan ovum

  4. Aktivitas metabolik zigot untuk memulai perkembangan Fertilisasi ekterna

  Hewan fertilisasi eksterna, antara ovum dan sperma terdapat suatu daya tarik spesies yang bersifat kemotaksis. Biasanya telur mengeluarkan suatu senyawa polipeptida yang spesies spesifik terdapat pada selaput lendir telur.

  Daya tarik spesies spesifik yang lain adalah reaksi akrosoma, yaitu aktivitas sperma oleh selaput lendir telur. Reaski akrosoma terdiri dari dua tahap; gelembung akrosoma pecah dan pembentukan prosesus akrosoma.

Gambar 3.1 Reaksi akrosoma pada sperma sea urchin (bulu babi), (A-C) Bagian membran akrosoma yang terletak langsung dibawah membran sperma berfusi sehingga

  kandungan enzim-enzim dari vesikula akrosoma dilepaskan. (D-E) saat molekul aktin

bereaksi untuk menyusun mikrofilamen, sehingga terbentuk prosesus akrosoma.

Gambar 3.2 Reaksi akrosoma saat sperma kontak dengan ovum sea urchin

  Saat sperma kontak keselaput lendir ovum, terjadilah pelepasan enzim- enzim dari vesikular yang sudah pecah (1), dilanjutkan dengan polimerisasi aktin membentuk prosesus akrosoma yang menembus keselaput lendir (2), protein bindin dilepaskan dari vesikua akrosoma (titik hitam) yang menempel dipermukaan prosesus akrosoma, yang berperan untuk mengikat sperma kelapisan vitelin dan mencerna lapisan tersebut (3), saat berkas membran vesikula akrosoma (yang menjadi membran ujung prosesus akrosoma) kontak dengan membran plasma ovum (4), filamen-filamen aktin depolimerisasi dan inti sperma masuk kedalam sitoplasma ovum.

Gambar 3.3 Fotomikrograf scanning electron yang menunjukan sperma-sperma sea urchin berikatan ke permukaan lapisan vitelin satu ovum

  Pada saat vestikula akrosoma pecah, enzim pencerna dilepaskan, sehingga kepala sperma dapat menembus selaput lendir ovum dan prosesus akrosoma akan mencapai membran plasma ovum. Pada tahap ini akan terjadi pengenalan yang bersifat spesies spesifik. Protein akromosa yang berperan dalam pengenalan ini disebut bidin yang khusus terdapat pada permukaan prosesus akrosoma.

Gambar 3.4 model inter-relasi dalam proses fertilisasi sea urchin

  Fertilisasi interna Mamalia mengalami fertilisai interna, ovum (sel telur) bertemu dengan sperma didalam saluran genital betina. Sperma mamalia yang baru diejakulasi belum mampu melakukan reaksi akrosoma, tanpa berada didalam saluran genital betina selama beberapa saat. Periode ini disebut kapasitas atau waktu yang diperlukan berbeda antara spesies. Selama periode ini terjadi perubahan selaput yang membungkus kepala sperma. Fungsi perubahan ini sehubungan dengan protein khusus yang terdapat dipermukaan zona pelusida, supaya sperma dapat diikat yang selanjutnya terjadi reaksi akrosoma. Ada beberapa jenis enzim akromosa yang berfungsi menembus lapisan ovum mamalia yaitu hyaluronidase untuk menembus kumulus ooforus , corona penetrating enzim untuk menembus korona radiata, acrosin untuk menembus zona pelusida.

  Pada saat ovulasi mamalia umumnya melepaskan sel telur yang berupa oosit II tahap metafase II, sel telur itu ditangkap oleh sluran telur (oviduk) bagian paling distal yang disebut fibria yang berbentuk seperti jari-jari tangan. Oviduk harus melakukan gerakan, sehingga fibriapun bergerak mendekati ovarium berusaha untuk menangkap oosit II yang diovulasikan supaya sel tersebut masuk kedalam infundibulum sesegera mungkin.

Gambar 3.5 Diagram fertilisasi sea urchin arbacia

  Sperma utuh masuk kesitoplasma telur (1), nukleus dan sentriol pisah dari mitokondria dan flagel (2), setelah pronukleus sperma berputar 180 derajat sehingga sentriol menghadap ke pronukleus telur (3), terjadilah fusi nukleus yang merupakan puncak proses fertilisasi dan terbentuklah zigot (4), mitokondria dan flagel dihancurkan (berdegenerasi)dan sentriol sperma membelah untuk menjadi kutub bagi proses pembelahan pertaman (5).

Gambar 3.6 Ilustrasi gerakan saluran telur (tuba uterine) saat ovulais

  Sesudah oosit II berada dalam oviduk tepatnya dibagian infundibulum, bila ada sperma yang berhasil menembusnya maka akan terjadi fertilisasi dibagian tersebut, hasilnya terbentuklah zigot. Sementara zigot didalam oviduk mengalami perkembangan awal, yaitu melakukan pembelahan terus sampai mencapai tahap morula, oviduk melakukan gerakan dan dibantu dengan gerakan silia pada dinding dalam oviduk, yang mengarahkan supaya embrio awal ini memasuki rongga uterus pada tahap blastula, embrio mulai berada didalam rongga uterus, tetapi masih melayang belum terjadi implantasi.

Gambar 3.7 Ringkasan diagram saat ovulasi, fertilisasi, perkembangan awal embrio di dalam oviduk, dan saat masuk kedalam rongga uterus

  (orrgan genital dan blastula digambarkan dalam sayatan frontal)

  Empat tahap secara diagramatis reaksi akrosoma dan penetrasi sperma kedalam sitoplasma oosit II .

  1. Kapasitas merupakan periode untuk mengkondisikan kemampuan gerak sperma yang terjadi dalam saluran genital perempuan , saat ini selaput glikoprotein dilepaskan.

  2. Sperma mengalami reaksi akrosoma, membran akrosoma bocor dan enzim-enzimnya dilepaskan.

  3. Enzim yang dilepaskan digunakan untuk menembus korona radiata, zona pelusida, dan membran oosit II.

  4. Membran sperma dan oosit II sudah berfusi, kemudian kepala dan ekor sperma masuk kedalam sitoplasma oosit II.

Gambar 3.8 Diagram yang menunjukkan reaksi akrosoma dan saat sperma menembus oosit II

  Proses yang terjadi didalam oosit II manusia.

  A. Oosit II tahap metafase dikerumuni oleh banyak sperma, tetapi hanya satu yang berhasil masuk.

  B. Satu sperma berhasil masuk kedalam sitoplasma oosit II, flagel sperma dilisis, korona radiata sudah berdegenerasi , dan meiosis II sudah diselesaikan maka terbentuk ovum yang matang (pronukleus betina).

  C. Inti pserma membesar karena menyerap cairan sitoplasma ovum (pronukleus jantan) . kromosom kedua pronukleus tersebut semakin menebal.

  D. Fusi pronukleus jantan dan pronukleus betina dimulai, kedua selaput pronukleus mulai berfusi dan kromosom bersatu.

  E. Terbentuk satu inti yang kandungan kromosomnya diploid, dalam hal ini 46 kromosom, inilah puncak fertilisasi . sel hasil fertilisasi disebut zigot.

  Berarti sitoplasma zigot adalah sitoplasma ovum.

Gambar 3.9 Secara diagramatis menjelaskan tahapan fertilisasi, sejak sperma mendekati oosit II sampai terbentuk zigot.Gambar 3.10 Diagramatis yang menjelaskan tahapan sperma mendekati oosit II sampai sperma berhasil masuk kedalam sitoplasma oosit II

  mamalia

  Tahapan peristiwa yang terjadi sewaktu sperma mendekati oosit II mamalia sampai sperma berhasil memasuki oosit II.

  A. Setelah berhasil menembus zona pelusida, sperma berada dalam ruang perivitelin (terletak antara zona pelusida dan membran oosit II).

  B. Menstimulasi pelepasan cortical granule

  C. Akibat fusi membran terbentuk kerucut fertilisasi sehingga kepala sperma masuk kedalam sitoplasma oosit II, sementara itu cortical granule melisis /mencernakan inner acrosomal membrane yang masih menyelubungi ujung anterior kepala sperma.

  D. Sementara kepala sperma yang mengandung inti sperma semakin terbenam didalam sitoplasma oosit II, ini tersebut mengalami dekondensasi (menyerap cairan sitoplasma oosit II) dan disebut pronukleus jantan.

Gambar 3.11 Diagram fertilisasi pada hamster

  Tahapan proses fertilisasi pada hamster 1. Kepala sperma melekat pada zona pelusida.

  2. Kepala sperma menembus zona pelusida dan berada didalam rongga perivitelin.

  3. Kepala sperma mulai melekat pada membran oosit II.

  4. Kepala sperma melekat dengan kuat pada posisi paralel terhadap membran oosit Iidan ekor sperma melakukan gerakan melambai.

  5. Akibat kedua hal tersebut oosit II mengalami rotasi.

  6. Sperma utuh berada didalam rongga perivitelin.

  7. Membran sperma dan membran oosit II berfusi dan kepala sperma mulai masuk kedalam sitoplasma oosit II.

  8. Sperma memasuki sitoplasma oosit II, sementara oosit II melanjutkan proses meiosis II.

  9. Sudah terbentuk ovum, intinya disebut pronukleus betina; sementara inti sperma mengalami dekondensasi yang disebut pronukleus jantan.

  10. Kromosom didalam kedua pronukleus bertambah tebal dan kandungan nukleoplasma bertambah; serta keduanya berada dibagian tengah sitoplasma ovum bersiap untuk melakukan fusi.

  11. Fusi pronukleus jantan dan betina terjadi, sehingga terbentuk zigot; inilah puncak fertilisasi.

  12. Selanjutnya zigot mengalami perkembangan, tahap pembelahan yang pertama dihasilkan embrio tahap sel.

  Pada fertilisasi satu inti sperma haploid berfusi dengan satu inti ovum haploid, supaya jumlah kromosom diploid dapat dicapai kembali oleh calon individu baru. Ada berbagai cara untuk mengwujudkan monospermi, atau pencegahan polispermi.

  1. Pencegahan cepat Dengan cara depolarisasi membran plasma telur (oosit ataupun ovum) terjadi hanya dalam waktu dua sampai tiga detik, dan bersifat sementara sekitar 60 detik. Depolarisasi membran terjadi karena ada influks Na kedalam sitoplasma telur, lalu menyebabkan perubahan petensial membran.

  2. Pencegahan lambat Diawali oleh demobilisasi Ca kebagian tempat sperma masuk dan ditandai oleh reaksi korteks. Granula korteks pecah dan isinya dilepaskan kedalam rongga yang menyelaputi permukaan membran telur, sehingga terbentuk rongga perivitelin. Cairan yang dilepaskan oleh granula korteks melarutkan ikatan antara membran vitelin dengan membran korteks. Pada saat yang bersamaan air akan masuk dan melepaskan membran vitelin, selanjutnya membran vitelin disebut membran fertilisasi. Mukopolisakarida dari granula korteks membentuk lapisan hialin.