FERTILISASI, PEMBELAHAN, & BLASTULASI

Eko Prasetya, S.Pd., M.Sc.

FERTILISASI

MASALAH YANG DIHADAPI TELUR SEBELUM FERTILISASI

1. Bagaimana kemampuan membuahi dari kedua sel kelamin pada berbagai lingkungan?

2. Bagaimana sel sperma dapat mengenali telur dari spesiesnya?

3. Bagaimana kedua sel kelamin dapat melebur menjadi satu (menyatukan materi genetik)?

4. Bagaimana proses pembuahan mengaktifkan zigot menuru tahapan perkembangan selanjutnya?

MEKANISME FERTILISASI

1. Pendekatan, pengenalan, dan penempelan sperma dengan sel telur.

2. Penetrasi dan pengaturan masuknya sperma ke dalam sel telur.

3. Peleburan materi genetik dari sperma ke dalam sel telur.

4. Aktivasi metabolik telur menjadi zigot untuk memuai tahapan perkembangan selanjutnya.

PENGENALAN SPERMA DENGAN SEL TELUR

Fertilisasi

Eksternal

Air Tawar

Air Laut

Internal

Pengenalan Sel Telur dan Sperma

Daya Tarik Chemoattractant

Struktur KhasAccesoris

spesific in ovum and sperm

SPERM CHEMOATTRACTANTS IN MAMMALIAN SPECIES

CHEMOATTRACTANT ACTIVATED

Progesteron

Human sperm acumulation

Human Follicular fluid

Human Sperm hyperactivation

Atrial Natriuretic Peptide

(ANP)ANP receptor in Human Spermatozoa

Other Hormone

Acetylcholine, adrenaline, calcitonin, -endorphin, oxytocin, and substance P, present in

mouse sperm

Glucagon and vasopressin, accumulation in mouse sperm

Other substances in

follicular fluid

RANTES (Regulated on Activation Normal T Expressed and Secreted Chemokine) (Human

and mouse spermatozoa,

Heparin (human and mouse spermatozoa)

Antithrombin for boar spermatozoa

Hyaluronic acid for human spermatozoa

OdorantOdorant receptor hOR17 on human spermatozoa

Bourgenoal ligand on female genital

SPECIES CHEMOATTRACTANT REFERENCES

Algae

Low-molecular-weight unsaturated pheromones of cyclic or linear structure (for

example 532 Da pentosylated hydroquinone in the case of Chlamydomonas

allensworthii)

(Cosson, 1990; Maier and

Müller, 1986; Starr et al.,

1995)

Amphibians Allurin — a 21 kDa protein (for Xenopus)(Al-Anzi and Chandler,

1998; Olson et al., 2001)

AscidiansSAAF - a sulfated steroid: 3,4,7,26-tetrahydroxycholestane-3,26-disulfate (for Ciona

savignyi and intestinalis)

(Yoshida et al., 1993;

1994; 2002)

CoralsA lipid-like long chain fatty alcohol CH3-(CH2)8-CH=CH-CH=CH-CH2OH (for

Montipora digitata)(Coll and Miller, 1992)

FernsDicarboxylic acids, for example malic acid in its partially ionized form (for

Pteridium aquilinum)(Brokaw, 1958)

MollusksSepSAP -a 6-residue peptide-amide with the sequence PIDPGV-CONH2 (for Sepia

officinalis)(Zatylny et al., 2002)

Sea urchinsResact - a 14-residue peptide with the sequence CVTGAPGCVGGGRL-NH2 (for

Arbacia punctulata)(Ward et al., 1985)

Starfish Startrak -a 13 kDa heat-stable protein (for Pycnopodia helianthoides) (Miller and Vogt, 1996)

SPERM CHEMOATTRACTANTS IN NON-MAMMALIAN SPECIES

a | Non-stimulated

spermatozoa swim either

in almost straight or in

curved lines. In the

presence of a

chemoattractant gradient,

the direction of the

swimming movements

changes abruptly towards

the chemoattractant

source. b | Non-stimulated

spermatozoa swim in

concentric circles that,

when in a chemoattractant

gradient, change into loops

towards the

chemoattractant source.

PENDEKATAN SEL SPERMA KE SEL TELUR

Proses pendekatan Sperma-Sel telur, secara umum(internal/eksternal) dipengaruhi oleh peran aktifspermatozoon dan gerakan khemotaksis. Spermamenjadi lebih aktif ketika masuk ke dalam zonafertilisasi. Kapasitasi sperma ditandai dengandihasilkannya enzim Hyaluronidase pada mamaliadan androgamone pada sea urchin. Secara umumenzim ini disebut dengan enzim Akrosin, karenamuncul setelah proses lepasnya akrosom.

Di dalam air spermatozoon Sea

urchin diaktivasi oleh

gynogamone dari selaput telur.

Spermatozoon dapat menempel

karena reaksi fertilizin dari

selaput telur dengan

antifertilizin dari spermatozoon.

Fertilizin adalah glikoprotein

yang khusus dan spesifik untuk

tiap spesies.

HYALURONIDASEProduksi: akrosom spermatozoa mammal

Fungsi : memisahkan ikatan sel-sel pada corona radiata

sehingga spermatozoon dapat mencapai sel telur

AKROSINProduksi: permukaan bagian dalam membran akrosom.

Fungsi: melisiskan zona pellucida trypsin-like substance

ANDROGAMONEProduksi: Akrosom spermatozoa avertebrata, fish, dan amfibi.

Fungsi: melisiskan selaput gelatin telur & mencairkan korteks

telur

Bruce M. Carlson, in Reference Module in Biomedical Sciences, 2014.

Ketika sperma menuju ovum setelah

ovulasi, sperma dihadapkan pada

corona radiata dan sisa sel cumulus

yang merupakan lapisan terluar dari

oosit.

Corona radiata terdiri dari lapisan

seluler dengan kandungan protein

dan karbohidrat yang tinggi

khususnya asam Hyaluronic.

Hyaluronidase pada kepala sperma

memainkan peranan penting pada

penetrasi pada corona radiata .PE

NE

MP

EL

AN

SP

ER

MA

D

EN

GA

N S

EL

AP

UT

TE

LU

R

Richard E. Jones Kristin H. Lopez, in Human Reproductive Biology (Fourth Edition), 2014

Bindin

1. Sperma diaktifkan pada saluran reproduksi betina.

2. Akrosom pada ujung sperma akan membantu

melewati wilayah corona radiata dan lapisan

cumulus.

3. Pelepasan akrosom membebaskan enzim hidrolitik

agar sperma mampu melewati zona pelucida.

4. Dengan bantuan enzim hidrolitik, enzim mampu

melewati zona pelucida hingga mencapai membran

plasma sel telur dan protein membran plasma sel

sperma berikatan dengan reseptor membran plasma

sel telur.

5. Enzim yang dilepaskan selama proses reaksi

akrosomal dan reaksi kortikal akan mengeraskan

zona pelucida sebagai penghambat terjadinya

polispermia.

MA

SU

KN

YA

SE

L

SP

ER

MA

–S

EL

TE

LU

R

Penghambat Polyspermy

Fast BlockPerubahan potensial

membran sel telur

Depolarisasi membran

Slow BlockEksositosis

granula kortikal pada telur

Membran fertilisasi

POLYSPERMY

AKTIVASI SPERMA-OVUM MENJADI EMBRIO

Pembentukan Embrio

AmfimiksisMelalui

peleburan sperma-ovum

ApomiksisTampa melalui

peleburan sperma-ovum

Parthenogenesis Hewan

Apogamy Tumbuhan

Embrio Adventif Tumbuhan

INISIASI PEMBELAHAN ZIGOT

PARTHENOGENESIS

Parthenogenesis in Komodo Dragons

A baby Komodo dragon hatches

from an unfertilized egg at the

London Zoo.

TERIMA KASIH

QUIZ1. Sebutkan aksesoris sel telur pada mamalia setelah terjadinya

ovulasi!

2. Jelaskan dengan singkat, tahapan proses spermiogenesis!

3. Jelaskan dengan singkat, fungsi sel granulosa dan sel theca pada perkembangan folikel mamalia!

4. Jelaskan bagaimana cara sperma mengenali sel telur agar tidak terjadi perkawinan silang!

5. Jelaskan dengan singkat perbedaan pembelahan holoblastik dengan meroblastik!