Fertilisasi Final

FERTILISASI

• Macam fertilisasi: eksternal & internal• Macam fertilisasi: eksternal & internal• Fertilisasi pada sea urchin, ikan, amfibi,

reptilia, aves, mamalia• Aplikasi : a.l. kegagalan dalam fertilisasi

SPERMIOGENESISSPERMIOGENESIS

P lPematangan telur• semua materi yang diperlukan untuk

mengawali hidup mengandung:▫ Protein▫ Ribosome dan tRNA▫ Ribosome dan tRNA▫ mRNA Untuk 25 - 50,000 protein berbeda

Untuk faktor morfogenetikPelindung terhadap senyawakimia

• Sintesis RNA oosit:▫ Selama stadium akhir

perkembangan oosit

Stadium telur saat fertilisasi terjadiStadium telur saat fertilisasi terjadi

Roundworm Nemertean Lancelet Cnidarians (e.g. anemones)anemones)

Mesozoan Polychaete worm Amphibian Sea urchins

S ll lSp0nges Mollusc Most mammals

Clam worms Core worm Fish

E hi id M i tCore worm

Echiuroid worm Many insects

Dogs and foxes starfish

Core worm

Lancelet

Fertilisasi

• 1 event• bertahap• proses meleburnya pronukleus jantan dengan

pronukleus betina (karyogami)

• Macam Fertilisasi : ▫ internal : di bagian anterior oviduct

k l l i di i (ik k k) i i▫ eksternal : alami di air (ikan, katak); in vitro

• Spesies-specific~ membran di membran vitelin atau Spesies specific membran di membran vitelin atau zona pelusida (ZP3) diskriminator

Fungsi fertilisasifi ik i b t i ti t l • amfimiksi : pembauran materi genetis maternal

dengan fraternal• diploiditas• diploiditas• determinasi seks secara genetis• aktivasi ---> sel telur membelah Fertilisasiaktivasi > sel telur membelah Fertilisasi

zigot (2n)

sel-sel germa --> germplasm

sel somatik --> somatoplasm

penetrasi:-Sperma mengalami

k i k t k

sperma

reaksi akrosom untukdapat menembus :

jelly coat -Membran vitelinM b l

Pergerakansperma

menuju sel

-Membran plasma

l

Fertiliasai:Fusi

pronukleusjantan &

Sel telur

telur Internal Dalamsaluran

reproduksi

penetrasi:-Sperma mengalami

jantan & betina

reproduksibetina:Sperma

mengalami

p greaksi akrosom untuk

dapat menembus :zona pelusida

-Membran plasma kapasitasi

P b l f ili i dProses sebelum fertilisasi padahewan dengan fertilisasi eksternal

• Perangsangan sperma ke arah sel telur–eksternaleksternal

• Sel telur menarik sperma melalui kemotaksis▫ Bukan fenomena umum di alamBukan fenomena umum di alam▫ Umumnya pada organisma laut

• Kemotaksis : spesifik spesiesp p

Terjadinya pertemuan sperma dengan sel Terjadinya pertemuan sperma dengan sel telur akibat :

1 kemotaksis (key & lock): Echinodermata1. kemotaksis (key & lock): Echinodermataginogamon (betina) >< androgamon (jantan)

- fertilizin (betina) >< antifertilizin (jantan) ~ bindin(BM 300.000) (BM 10.000)3

- speract (dari betina Stronggylocentrotus purpuratus) & resact (dari betina Arbacia punctulata)Keduanya terdapat di selaput lendir telur

Reseptor resact ---> ~ aktivasi dynein ATP-ase

2. ukuran sel telur >>>> spermajumlah sperma >>>> jumlah sel telur jumlah sperma >>>> jumlah sel telur

Echinodermata 100 bilyun 4 jutaManusia 350 juta 1-2 Banyak hambatan untuk sperma

3. Dalam cluster ---> motilitas ↑↑↑

Kemotaksis• pada hewan invertebrata dan beberapa• pada hewan invertebrata dan beberapa

jenis ikan• Ikan herring▫ Telur punya korion yang mengelilingi oosit▫ Korion punya lubang tunggal : micropyle▫ Sperma harus masuk melewati micropyle untukSperma harus masuk melewati micropyle untuk

memfertilisasi telur▫ C.chorion melepaskan senyawa kimiawi dalam daerah

micropylemicropyle• Ikan Herring– steroid• Sturgeon – glikoprotein

H b t dih d i t Hambatan yang dihadapi spermatozoa untuk membuahi :

1. pH vagina (asam) : 4,3

oleh cairan semen ---> 7,2

k k (k i ) d ik2. - Lekukan (kript) pada serviks- Mukus yang viskos (oleh hormon saat ovulasi dibantu encer)dibantu encer)

3. Sel telur tak selalu ada di saluran telur4. Reotaksis positif (melawan arus)

Spermatozoa yang tidak berhasil membuahi :membuahi :• dari uterus ‘disapu’ ke vagina ---> ke luar

dari oviduk : dicerna oleh sel sel fagositik• dari oviduk : dicerna oleh sel-sel fagositik

(a) Zygote

Degenerating zona pellucida

Blastocyst cavity

Inner cell mass

Blastocyst cavity

Trophoblast(a) Zygote

(fertilized egg)(b) 4-cell stage

2 days(c) Morula

3 days(e) Implanting

blastocyst6 days

(d) Early blastocyst4 days

Fertilization(sperm meets

(a) (b)

(d)

( pegg)

Uterine tube

Oocyte(egg)

Ovary(c)

(e)

(egg)

Ovulation Uterus

EndometriumEndometrium

Cavity of uterus

Figure 28.4

K it i Kapasitasi :• konsentrasi kolesterol membran

plasma menurunplasma menurun• beberapa protein & karbohidrat di

membran plasma hilang motilitas protein membran >>motilitas protein membran >>

• kapasitasi (pada mamalia) • kapasitasi (pada mamalia) di saluran reproduksi betina)motilitas >>di uterus - tuba melepaskan di uterus - tuba melepaskan protein pembungkus pada sperma

▫ mencit : 1 jam▫ mencit : 1 jammanusia : 5-6 jam

Tahapan fertilisasi selalu mencakup 5 tahap utama :Tahapan fertilisasi selalu mencakup 5 tahap utama :

1. reaksi akrosom2. reaksi korteks2. reaksi korteks3. penghambatan terhadap polispermi4. pembentukan pronukleus jantan dan betina5. klimaks : amfimiksi

Tahapan secara detail:1 Aktivasi spermatozoon : reaksi akrosom 1. Aktivasi spermatozoon : reaksi akrosom 2. Kontak sperma & sel telur3. Penembusan membran sel telur oleh spermatozoon

b b l4. Bergabungnya membran plasma spermatozoon dengan membran sel telur

5. Pencegahan polispermi telur : Reaksi korteks telur : g p pgranula korteks pecah

6. penyelesaian meiosis II (!!)7. pembentukan dan peleburan pronukleus jantan 7. pembentukan dan peleburan pronukleus jantan

(dekondensasi) dan betina(haploid monad) : peleburan materi genetik fraternal dan maternal : amfimiksiamfimiksi

8. aktivasi metabolisme telur menjelang pembelahan

Proses Fertilisasi pada bulu babi

3

4 5

1

26

1. Kepala sperma kontak dengan jelly coat sel telur- Memicu dilepaskannya enzim hidrolitik yang

melarutkan jelly coat dan dimulainya reaksi akrosom


3

4 5

1

26

2. Reaksi Akrosom

-enzim hidrolitik melarutkan lubang pada jelly coat

-aktin mulai memanjang dan membentuk tudung akrosom

Reaksi AkrosomDisebabkan oleh interaksi sperma dengan molekul zona pelusida

Interaksi antara sperma dan sel telur bersifat species specific


3

4 5

1

26

3. Reaksi Akrosom3

-ikatan ini menyebabkan membran vitelin mulai

- Tudung akrosom memanjang terus dan berikatandengan reseptor pada sperma

ikatan ini menyebabkan membran vitelin mulairusak/ lisis


3

4 5

1

26

4. Fusi Membran

Membran sperma dan membran sel telur berfusi- Membran sperma dan membran sel telur berfusi

- Menyebabkan depolarisasi membran yang menginaktifkan reseptor sperma

-fast block

polyspermyp y p y


3

4 5

1

26

5. Inti sel sperma dan dimulainya reaksi korteks- Fusi membran menyebabkan meningkatnya [Ca++]y g y [

-Lepasnya Ca++ menyebabkan granula korteks berfusidengan plasma membrane sel telur dan melepaskanisinya ke rongga perivitelline

-slow block

polyspermy y gg ppolyspermy- Inti sel sperma memasuki sitoplasma sel telur


3

4 5

1

26

6. Berlanjutnya reaksi korteks dan aktivasi sel telur

- Perubahan lapisan vitelline menjadi membran fertilisasi

-Meningkatnya respirasi sel dan sintesis protein ( ti ti )(egg activation)

Reaksi Granula Korteks

• Ca++ merangsang eksositosis• Proteases melarutkan hubungan antara ZP dan membran oosit• Enzim lain mengeraskan ZP

T i i li k• Tyrosine-tyrosine cross linkages• GAGs meningkatkan osmolaritas rongga antara oosit dan ZP

• Water memasuki rongga dan mengangkat ZP lepas dari oosit

Ringkasan proses fertilisasi pada bulu babiSperma mendekati dan kontak dengan jelly coat sel telur

Enzim Hidrolitik dilepaskan dari vesikula akrosom

E i Hid litik l tk j ll t hi d t kEnzim Hidrolitik melarutkan jelly coat sehingga sperma dapat masuk

Aktin memanjang dan membentuk tudung akrosom

Tudung Akrosom berikatan dengan reseptor pd sperma

Ikatan tsb menyebabkan membran vitelin pecah

Membran sperm dan sel telur berfusi

Depolarisasi membran menginaktifkan rDepolarisasi membran menginaktifkan rsperma

Meningkatnya Ca++

Granula korteks berfusi

Membran vitelin menjadimembran fertilisasi

dengan membran plasma danmengosongkan isinya ke dalamrongga perivitelin

Aktivasisel telur

Inti sel Sperm masukke sitoplasma sel telur

Inti sel Spermadan sel telurberfusi

Ringkasan proses fertilisasi pada bulu babi

S d k ti d k t k d j ll t l t l


E i Hid litik l tk j ll t hi d t k

Sperma mendekati dan kontak dengan jelly coat sel telur

Enzim Hidrolitik melarutkan jelly coat sehingga sperma dapat masuk


tudung Akrosom berikatan dengan reseptor pd spermaReaksi Akrosom



Depolarisasi membranDepolarisasi membranmenginaktifkan reseptor sperma

Meningkatnya Ca++




Aktivasisel telur



Ringkasan proses fertilisasi pada bulu babi

Sperma mendekati dan kontak dengan jelly coat sel telur


E i Hid litik l tk j ll t hi d t kEnzim Hidrolitik melarutkan jelly coat sehingga sperma dapat masuk


Tudung Akrosom berikatan dengan reseptor pd spermaReaksi Akrosom



Depolarisasi membran

Reaksi Korteks

Depolarisasi membranmenginaktifkan reseptor sperma

Meningkatnya Ca++




Aktivasisel telur



Waktu dalam Fertilisasi MembranFertilisasi

trebentuk +

Ikatansel

sperma

Meningkatnya

Ca++ (10 detik)

Reaksikorteks

(20 detik)

trebentuk + aktivasi sel

telur(1 min)

dgn seltelur

(1 detik)Reaksi

akrosomakrosom(2 detik)

Membranfertilisasi

terbentuk+

Fusi nukleussel sperma +

sel telur

Dimulainyasintesis DNA

(40 min)

Pembelahan selpertama(90 min)

aktivasi seltelur

(1 min)

(20 min) (Awalperkembangan)

Reaksi akrosom pada manusia

Pengenalan pada sperma mamaliag p p

a. Adhesi sperma pada ZP berdasarkanpengenalanpengenalan

b. ikatan N-acetylglalactosaminyl padaZP3 dengan reseptor sperma

c Reseptor Sperma masih sedangc. Reseptor Sperma masih sedangdikarakterisasi

d. Terdeteksi pada▫ mencit marmot dan manusia▫ mencit, marmot dan manusia

e. Ikatan pada ZP3 memicu terjadinyareaksi akrosom▫ membuka T type low voltage

Molekul ZP: ZP1, ZP2, ZP3

▫ membuka T-type low voltage activated Ca++ channels

f. mengaktifkan protein G yang akanmenginduksi influx dan eksositosismenginduksi influx dan eksositosisCa

Sesudah sperma berikatan dengan ZP3:

pengikatan sperma (yang sudah berikatan dengan ZP3 pengikatan sperma (yang sudah berikatan dengan ZP3 dan sudah melepas akrosom) dengan glikoprotein ZP2-------> dibantu oleh :

▫ proakrosin ----> enzim akrosin pencerna ZP2proakrosin > enzim akrosin pencerna ZP2▫ dan atau protein PH20 (marmot) ---> tergantung hewan

masuk ke dalam sel telur

reaksi korteks (butir-butir korteks melepas isinya a l reaksi korteks (butir butir korteks melepas isinya, a.l. protease pengubah ZP2), sehingga sperma lain yang terikat ZP3 tidak dapat terus masuk

Fungsi pronukleus jantan dan betina berbeda• Fungsi pronukleus jantan dan betina berbeda:• Contoh : transplantasi pronukleus &

epronukleasiepronukleasi

pronukleus jantan + tak ada pronukleus betina pronukleus jantan + tak ada pronukleus betina

mola (hydatidiform mole)( y )

Gen fraternal + gen maternal tertentu harus on normal

Hambatan terhadap Hambatan terhadap polispermi:

• Perubahan tegangan potensial membran telur 60 mV + 20 mVmembran telur -60 mV + 20 mV

perubahan pada membran plasma dan plasma perubahan pada membran plasma dan plasma kortikal tidak cocok untuk ditembus oleh sperma (1 detik sesudah penetrasi) normal lagi fast blocking

• pembentukan membran fertilisasi l bl kislow blocking

Hambatan cepat (fast blocking) terhadap polispermi:p p p• Terjadi oleh perubahan 3 macam ion :

1 permeabilitas membran terhadap ~ Na+ naik 1. permeabilitas membran terhadap ~ Na naik depolarisasi membran (dalam beberapa detik)

2. Influks Ca++ dari deposist intraseluler meningkat --↑↑ ↑↑>>[Ca++]↑↑----> pH↑↑

3. Effluks H+ dan influks Na+ mulai 60 detik pH↑↑↑

Akibat 1, 2, dan 3 :• sel telur tidak dapat dipenetrasi oleh sperma lainp p p• awal pengaktifan sel telur untuk perkembangan

Pembentukan membran Pembentukan membran fertilisasi

h b li i penghambat II polispermi (slow blocking permanen)▫ mobilisasi Ca++ (dari penyimpanan dalam sel p y p

telur)▫ Pelepasan Ca++ di tempat masuknya sperma▫ Ca++ mengalir ke permukaan sel telurg p▫ Inisiasi reaksi korteks :

pecahnya granula korteks (g.k. di bawah membran plasma) ---> ∑15000 /1µmp ) ∑ 5 / µpelepasan isi g.k. ke rongga perivitelin (di luar membran plasma) Isi g.k. : macam-macam enzim; protein-g pprotein struktural, mukopolisakarida sulfat (glikosaminoglikans = GAG)

Peristiwa yang y gterjadi segerasesudah penetrasispermasperma

Figure 28.3

Fertilisasi Final

Documents

Transcript of Fertilisasi Final