Download - 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
Proses Fertilisasi pada bulu babi
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
Proses Fertilisasi pada bulu babi
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
Proses Fertilisasi pada bulu babi
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
Proses Fertilisasi pada bulu babi
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
Proses Fertilisasi pada bulu babi
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
Enzim Hidrolitik dilepaskan dari vesikula akrosom
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
Aktin memanjang dan membentuk tudung akrosom
tudung Akrosom berikatan dengan reseptor pd spermaReaksi Akrosom
Ikatan tsb menyebabkan membran vitelin pecah
Membran sperm dan sel telur berfusi
Depolarisasi membranDepolarisasi membranmenginaktifkan reseptor sperma
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
Sperma 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 spermaReaksi Akrosom
Ikatan tsb menyebabkan membran vitelin pecah
Membran sperm dan sel telur berfusi
Depolarisasi membran
Reaksi Korteks
Depolarisasi membranmenginaktifkan reseptor sperma
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
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