PUBERTY Drh. Cynthia D. Gaina, MTropVSc

5 March 2015

Outline

Pubertas

1. Definisi umum pubertas dan sexual maturity.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi pubertas.

3. Spermatogenesis.

4. Fisiologi semen.

5. Morfologi spermatozoa dan oosit

6. Ooogenesis.

PUBERTAS & SEXUAL MATURITY

Definisi Pubertas

Hewan Pubertas: Hewan dikatakan telah mencapai pubertas pada saaat mereka telah mampu bereproduksi

Females: Ketika mampu untuk menghasilkan sel tel telur pada saat ovulasi & bunting

Males: Ketika mampu memproduksi sejumlah besar spermatozoa fertil yang dapat membuat betina bunting

Asal Kata Puberty atau Pubertas: dari bahasa latin (pubscere) atau to be covered with hair

Definisi Pubertas bervariasi tergantung pengarang, when reading check the definition being used eg may use age when behavioural traits are first expressed, age when sperm first appear in the ejaculate, age at first ovulation etc.

Merupakan suatu periode kehidupan mahluk jantan dan betina dimana proses-proses reproduksi mulai terjadi yang ditandai oleh kemampuan

pertama kali menghasilkan benih

Dasar pubertas

1. Peningkatan aktivitas gonadotropik 2. Kemampuan gonad dalam steroidogenesis dan gametogenesis

Puberty in the Female

Age at first estrus (heat)

Age at first ovulation

Age at which the female can support pregnancy

Puberty in the Male

Age when behavioral traits are expressed

Age at first ejaculation

Age when sperm first appear in the ejaculate

Age when sperm first appear in the urine

Age when the ejaculate contains a threshold number of sperm

Average Age of Puberty (Range)

Species Male Female

Bovine 11 mo (7-18) 11 mo (9-24)

Ovine 7 mo (6-9) 7 mo (4-14)

Porcine 7 mo (5-8) 6 mo (5-7)

Equine 14 mo (10-24) 18 mo (12-19)

Human 13 yr 12 yr

CIRI PUBERTAS

JANTAN

KOPULASI

EJAKULASI

BETINA

BIRAHI

OVULASI

Puberty and Sexual Maturity

Hypothalamus control puberty in animals

The onset of puberty depends on the ability of

specific hypothalamic neurons to produce GnRH

in sufficient quantities to promote and support

gametogenesis

Two centers in hypothalamus:

Tonic center

Surge center

Anatomy of Mamalian

Hypothalamus & Hypophyse

Brain-ovarian interactions. The hypothalamus of females contains two functional areas responsible for secretion of GnRH - the tonic (ARC) and surge (POA) centers.

Follicular growth and luteal function are stimulated by tonic secretions of gonadotropins that occur in response to matched pulses of GnRH. Rate of tonic release of GnRH is modulated by inhibition enacted by follicular estradiol or luteal progesterone.

A surge release of gonadotropins (positive feedback) is triggered either by estradiol (spontaneous females) or a mechanical stimulus (reflex females). The surge of gonadotropins causes ovulation and luteinization

Hypothalamus GnRH Control Centers in the

Female

Why does the male

only have tonic control

centers develop?

Male Brain Development

Testis

T

T E2

Surge Center

Does not

Develop

Blood Brain

Barrier

Female Brain Development

Ovary

E2 E2 E2

Placenta E2

Blood Brain

Barrier

Female Brain Development

Ovary

E2 E2 E2

Placenta E2

aFP + E2

Surge Center Develops Blood Brain

Barrier

Surge Tonic

Surge Tonic

Puberty (Pubertas)

Average Age of Puberty (Range)

Species Male Female

Bovine 11 mo (7-18) 11 mo (9-24)

Ovine 7 mo (6-9) 7 mo (4-14)

Porcine 7 mo (5-8) 6 mo (5-7)

Equine 14 mo (10-24) 18 mo (12-19)

Human 13 yr 12 yr

Canine 9 mo (5 - 12) 12 mo (6 - 24)

Feline 9 mo (8 - 10) 8 mo (4 -12)

Puberty may affected by different factors:

Genetik/ Keturunan (Heritability)

Lingkungan/ Iklim (Environmental factors)

Musim Kawin (Birth month)

Kondisi Sosial (Social condition)

Faktor Nutrisi (Nutritional factors)

Umur & BB (Age and weight)

Faktor yang mempengaruhi Pubertas

Puberty

Hormonal

Nutritional

Genetic

Environment

Role of GnRH Pulses

Hormonal

GnRH Pulses Determine Puberty

Prepubertal period

minimal GnRH release

FSH and LH low

minimal to no folliculargenesis or spermatogenesis

Puberty

increase in the pulse frequency and amplitude of GnRH release

increase in FSH and LH pulses

folliculargenesis and spermatogenesis occur

Hormonal Changes in the Female

Changes in GnRH Secretion With

Puberty

Surge Tonic

Low Amplitude

and Frequency

Changes in GnRH Secretion With Puberty

Surge Tonic

Surge Tonic

Surge Tonic

Surge

Tonic

Hormonal Changes in the Male

Influence of Breed on Age of Puberty

Species Female Male

Cattle

Holstein 8.5 9.0Brown Swiss 11.6 8.8Angus 12.4 9.8Hereford 13.0 10.8Brahman 19.0 17.0

Swine

Meishan 3.1 3.0Large White 6.3 5.8Yorkshire 7.0 6.5

Sheep

Rambouillet 9.2Finish Landrace 8.6

Average Age at Puberty (Months)

Genetics

Environmental and Social Conditions

Effect of the Number of Females

Housed Together

and

Exposure to A Male

Recommended Age to Breed

Heifer : 15 months

Bull : 15 natural mating, 12 months AI

Filly : 2-3 years

Colt : 2 years

Boar : 9 months

SPERMATOGENESIS &

MORFOLOGI SPERMATOZOA

Gametogenesis

Merupakan proses pembentukan gamet, yang terdiri atas:

a. Spermatogenesis

Merupakan proses pembentukan sel kelamin jantan.

Sperma dibentuk di dalam testis, kemudian keluar menuju epididimis untuk mengalami pematangan. Kemudian bergerak

menuju vas deferens dan tersimpan selama beberapa waktu.

Sebelum sperma ke luar tubuh melalui uretra, sperma mendapat

cairan semen dari vesika seminalis, kelenjar prostate, dan kelenjar

cowper.

b. Oogenesis

Merupakan pembentukan sel telur yang terjadi di ovarium.

FSH (Follicle Stimulating Hormone) yang dihasilkan oleh hipofisis akan merangsang oogenesis.

Pertumbuhan ovum dan folikel de Graaf dipengaruhi oleh hormon estrogen yang dihasilkan oleh ovarium.

Estrogen akan mengahambat pembentukan FSH dan merangsang hipofisis menghasilkan LH (Luteinizing Hormone) untuk terjadinya ovulasi.

Sel folikel berubah menjadi korpus luteum yang akan menghasilkan progesteron.

Progesteron menghambat pembentukan LH dan mempengaruhi penebalan dinding uterus, pada saat implementasi. Selain menghasilkan LH, hipofisis

juga menghasilkan laktogen yang bekerja memelihara perkembangan

kelenjar mammae.

SPERMATOGENESIS Definisi : proses pembentukan spermatozoa dari

spermatogonium yang terjadi di dalam tubulus

seminiferus dari testis

Ada 2 proses :

- spermatocytogenesis

- spermiogenesis

Spermatogenesis

Spermatocytogenesis

- spermatogonium spermatosit I

spermatosit II spermatid

- mitosis & meiosis

- FSH & LH (ICSH)

- Sel sertoli

- Sel Leydig

- Testosteron

Spermiogenesis - metamorfosa spermatid spz - inti sel mengumpul di bag. anterior - badan golgi mengumpul di depan inti - terbentuk vacuola berisi : - idiosome (akrosomik granule/proakrosome) - akrosom, cairan vacuola badan golgi pidah ke posterior leher sentriol - mitokhondria - ekor

Spermatogonium (2n)

Sp A Sp B

Sp A Sp B Sp A Sp B

Spermatocyt I (2n)

Spermatocyt II (n) Spermatocyt II (n)

Spermatid Spermatid Spermatid Spermatid

(n) (n) (n) (n)

Spermatozoa Spermatozoa Spermatozoa Spermatozoa

Mitosis (15 17 hari)

Miosis (30 32 hari)

Miosis ( 31 32 hari)

Metamorfosa

(40 47 hari)

Spermatogenesis pada tubulus

seminiferus.

Tahap Tahap Spermatogenesis : 1. Spermatogonium Merupakan tahap pertama pada spermatogenesis yang dihasilkan oleh testis.

Spermatogoium terbentuk dari 46 kromosom dan 2N kromatid.

2. Spermatosit Primer

Merupakan mitosis dari spermatogonium. Pada tahap ini tidak terjadi pembelahan.

Spermatosit primer terbentuk dari 46 kromosom dan 4N kromatid.

3. Spermatosit Sekunder

Merupakan meiosis dari spermatosit primer. Pada tahap ini terjadi pembelahan secara

meiosis. Spermatosit sekunder terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid.

4. Spermatid

Merupakan meiosis dari spermatosit sekunder. Pada tahap ini terjadi pembelahan

secara meiosis yang kedua. Spermatid terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid.

5. Sperma

Merupakan diferensiasi atau pematangan dari spermatid. Pada tahap ini terjadi

diferensiasi. Sperma terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid dan merupakan

tahap sperma yang telah matang dan siap dikeluarkan.

Morfologi spermatozoa

Sel ukuran kecil, kompak, khas tdk tumbuh dan membagi diri

Antar spesies beda ukuran dan morfologi

Morfologi trdr kepala, leher dan ekor

Spz memiliki pjg kpl 8-10, lbr 4-4,5 dan tebal kpl 1,5

bagian tengah 1,5 2 kali pjg kpl dg 1

pjg ekor 35 45 dg 0,4 0,8

pjg keseluruhan spz 50 - 70

Bagian kepala spz

Inti dg ukuran 1/3 pjg kpl mengandung bhn genetik

Akrosom: ensim hialuronidase, CPE (Corona penetrating enzime), akrosin penting fertilisasi

Bagian leher spermatozoa Mengandung sentriol proksimal pusat gerak utk mengawali

koordinasi kontraksi selaput fibril

Mengandung ensim dan lipoid

Berakhir pd cincin sentriol koordinir rentetan kontraksi serabut fibril

Bagian ekor spermatozoa Menyerupai flagelum

Mitokondria power house

Kaya akan phospholipid, lesitin, plasmalogen

Trdpt dua fibril sentral yg dikelilingi oleh sebuah cincin yg trdr 9 psg fibril perifer

Membran spermatozoa Trssn 43% lipid (bilayer), 48% protein dan 9% KH

komposisi lipid trdr fosfolipid, sterol, as lemak, as lemak poli tak jenuh

Kolesterol brfgs mengatur fluiditas dan permeabilitas membran

Protein brfgs ensim, reseptor

KH bfgs ATP, kapasitasi dan RA

Fungsi membran spermatozoa

Perlekatan spz dg ovum

Transport substrat

Metabolisme

Membran kpl sbg penembusan barier ovum

Membran belakang akrosom sbg kontak pertama dg oolema

Membran ekor mendptk substrat sbg energi dan menghantar gelombang gerak

Fungsi spermatozoa

Untuk fertilisasi

- kapasitasi proses peningkatan kemampuan spz

- migrasi perjalanan spz dlm sal rep betina utk ke tempat fertilisasi

- pengikatan dan penetrasi diawali pengenalan s/d perlekatan kpl spz dg ovum

Barier ovum ada 3 lapis

Kumulus oophorus dihidrolisa enzim hialuronidase

Korona radiata ditembus CPE

Zona pellusida dipenetrasi akrosin

Abnormal spermatozoa

Dibagi dua:

- Abnormal primer

- Abnormal sekunder

Meliputi :

- Abnormal pada kepala

- Abnormal pada ekor

Abnormal spermatozoa

Abnormalitas primer: macrocephalic, microcephalic, kpl pendek melebar, kpl pipih memanjang, kpl pyriformis, kpl

ganda, ekor rangkap, ekor melingkar

Abnormalitas sekunder: ekor putus, kpl tanpa ekor, bagian tengah melipat, adanya butiran protoplasma

droplet, akrosom terlepas

FISIOLOGI SEMEN

Semen: hsl sekresi kelamin jantan scr normal diejakulasikan ke saluran rep. betina pd wkt perkawinan atau ditampung dg berbagai

cara utk IB

Semen: spermatozoa + plasma seminalis

Spermatozoa diproduksi Tubuli Seminiferi

Plasma seminalis diproduksi epididimis, ampulla, vesicular glands (seminal vesicles), Kel. Prostat, Kel. bulbourethralis

Epididimis dan Kel Ass bertanggung jawab atas sekresi Seminal Plasma.

Seminal Plasma tidak dibutuhkan untuk kesuburan (Fertilitas), akan tetapi cairan ini PENTING untuk kawin alam yang membantu

proses delivery spermatozoa ketika dibutuhkan.

Spermatozoa yang dikeluarkan dari cauda epididmis sama fertile nya dengan sperma yang diejakulasikan

Testis berfungsi alat reproduksi (spz) dan endokrinologis (hormon)

TS rete testis vas eferens epididimis vas deferens urethra

Fgs epididimis: transportasi spz, konsentrasi spz, maturasi dan penyimpanan

Semen Semen is made up of fluid and of sperm.

The Fluid component is produced in various male reproductive organs;

- The seminal vesicles produces a slightly alkaline fluid which makes up 50% of the semen fluid (it contains citric acid , flavins , fructose and potassium , these substances provide nutritional support for the spermatozoa).

- The prostate gland contributes an acidic fluid containing acid phosphates , citric acid and proteolitic enzymes (including a clotting enzyme) , which makes up 20% of the semen fluid.

The rest is contributed by other male reproductive organs, such as the bulb urethral and urethral glands , which produce a fluid important in lubricating the male reproductive system.

Morphology

Normal Morphology

Abnormal Morphology

OOSIT & OOGENESIS

Oogenesis

Proses Pembentukan, perkembangan dan Pematangan dari sebuah sel telur (ovum)

Oogenesis

Merupakan pembentukan sel telur yang terjadi di ovarium.

FSH (Follicle Stimulating Hormone) yang dihasilkan oleh hipofisis akan merangsang oogenesis.

Pertumbuhan ovum dan folikel de Graaf dipengaruhi oleh hormon estrogen yang dihasilkan oleh ovarium.

Estrogen akan mengahambat pembentukan FSH dan merangsang hipofisis menghasilkan LH (Luteinizing Hormone) untuk terjadinya ovulasi.

Sel folikel berubah menjadi korpus luteum yang akan menghasilkan progesteron.

Progesteron menghambat pembentukan LH dan mempengaruhi penebalan dinding uterus, pada saat implementasi. Selain menghasilkan LH, hipofisis

juga menghasilkan laktogen yang bekerja memelihara perkembangan

kelenjar mammae.

- Dalam Oogenesis, terdapat beberapa tahapan perkembangan sel telur yang belum matang

- Oogenesis: Meiosis proses pada betina dimulai dari an oogonium membentuk a primary oocyte, kemudian a secondary oocyte dan terakhir an ovum.

- Oogenesis dimulai pada saat setelah fertilisasi dimana PGCs (primordial germ cells) berpindah dari yolk sac (kuning telur) ke gonad. Di sinilah terjadi proliferasi seraca mitosis.

-At puberty, between 4 to 10 follicles begin to develop, although only 1-2 are actually released.

- Surrounding each oocyte is a zona pellucida,

membrana granulosa, and theca cell layer. - Each oocyte finishes its first meiotic division,

creating a secondary oocyte and polar body, which serves no further function.

- It begins the next meiosis cycle and is arrested in its

second metaphase, at which point it is released from the ovary in ovulation.

- It will not finish the meiosis cycle until it encounters

the stimuli of a sperm.

Gametogenesis pada hewan betina disebut oogenesis. Oogenesis merupakan proses pembentukan sel kelamin (gamet) betina atau oosit.

Proses ini bersamaan dengan proses pembentukan folikel yang dikenal

dengan folikulogenesis (W-afif-mufida.2012 ).

Oogenesis merupakan proses pembentukan ovum di dalam ovarium. Tidak seperti spermatogenesis yang dapat menghasilkan jutaan sperma dalam

waktu yang bersamaan, oogenesis hanya mampu menghasilkan satu ovum

matang sekali waktu (Prayogi, aji. 2012). Oogenesis dimulai dengan

pembentukan bakal sel-sel telur yang disebut oogenia (jamak; oogonium).

Hal tersebut terjadi dalam organ reproduksi betina yaitu di ovarium

(Masitha.2012).

Sel induk telur (oogonium) menjadi besar sebelum membelah secara meiosis. Sel yang menjadi besar ini disebut oosit primer. Akan tetapi,

dibandingkan spermatogenesis, ada dua perbedaan utama pada

oogenesis.

Pertama, sel oosit primer jauh lebih besar karena mengandung komponen sitoplasmik lebih banyak. Kedua, dua oosit sekunder (hasil pembelahan

meiosis I) berbeda ukuran dan fungsi. Salah satu sel oosit sekunder

memiliki ukuran lebih besar. Sel oosit sekunder yang berukuran lebih besar

ini akan melakukan meiosis II yang hanya akan menghasilkan satu uvum

(sel telur) yang sehat dan fungsional dan satu badan kutub yang akan

mengalami degenerasi. Sedangkan sel oosit sekunder yang berukuran

lebih kecil (badan kutub pertama) juga mengalami degenerasi (mati).

Dengan demikian, dari total empat sel haploid hanya satu sel haploid saja

yang fungsional menjadi sel ovum, sedangkan tiga sel lainnya mengalami

degenerasi (Toelihere, M. R. 1985).

Sel telur atau ovum adalah suatu sel khas yang sanggup dibuahi dan selanjutnya dapat menjalani perkembangan embrional. Hampir semua

ternak mamalia mempunyai ovum yang jauh lebih kecil daripada telur

unggas karena pertukaran zat makanan dapat berlangsung secara efisien

di dalam uterus. Namun demikian ovum masih merupakan sel yang

terbesar di dalam tubuh mamalia disamping sel-sel syaraf dan neuron

motorik (Toelihere, M. R. 1985).

Sama halnya dengan spermatogenesis, oogenesis merupakan suatu proses pembentukan ovum, dimana proses pembentukannya terjadi di

ovarium bagian perifer atau ovarium tepi. Pada ternak mamalia sebelum

ovulasi sel telur terletak pada satu sisi ovarium terbungkus dari satu masa

padat sel-sel folikuler yang disebut cumuloophorus. Sel telur yang baru

diovulasikan dikelilingi oleh lapisan sel granulose (corona radiata)

(Toelihere, M. R. 1985).

1) Tahap pembentukan sel telur ( proses oogenesis)

Berikut adalah tahapan pembentukan ovum atau proses berlangsungnya

oogenesis.

a) Sel-Sel Kelamin Primordial

Sel-sel kelamin primordial mula-mula terlihat di dalam ektoderm embrional dari saccus vitellinus, dan mengadakan migrasi ke epitelium germinativum

kira-kira pada minggu ke 6 kehidupan intrauteri (dalam kandungan).

Masing-masing sel kelamin primordial (oogonium) dikelilingi oleh sel-sel

pregranulosa yang melindungi dan memberi nutrien oogonium dan secara

bersama-sama membentuk folikel primordial (Toelihere, M. R. 1985).

b) Folikel Primordial

Folikel primordial mengadakan migrasi ke stroma cortex ovarium dan folikel ini dihasilkan sebanyak 600.000 buah. Sejumlah folikel primordial berupaya

berkembang selama kehidupan intrauteri dan selama masa kanak-kanak,

tetapi tidak satupun mencapai pemasakan. Pada waktu pubertas satu

folikel dapat menyelesaikan proses pemasakan dan disebut folikel de Graaf

dimana didalamnya terdapat sel kelamin yang disebut oosit primer

(Toelihere, M. R. 1985).

c) Oosit Primer

Inti (nukleus) oosit primer mengandung 23 pasang kromosom (2n). Satu

pasang kromosom merupakan kromosom yang menentukan jenis kelamin,

dan disebut kromosom XX atau XY. Kromosom-kromosom yang lain disebut

autosom. Satu kromosom terdiri dari dua kromatin. Kromatin membawa gen-

gen yang disebut DNA (Toelihere, M. R. 1985).

d) Pembelahan Meiosis Pertama

Meiosis terjadi di dalam ovarium ketika folikel de Graaf mengalami

pemasakan dan selesai sebelum terjadi ovulasi. Inti oosit atau ovum

membelah sehingga kromosom terpisah dan terbentuk dua set yang masing-

masing mengandung 23 kromosom. Satu set tetap lebih besar dibanding yang

lain karena mengandung seluruh sitoplasma, sel ini disebut oosit sekunder

yang bersifat haploid. Sel yang lebih kecil disebut badan polar pertama.

Kadang-kadang badan polar primer ini dapat membelah diri dan secara

normal akan mengalami degenerasi. Pembelahan meiosis pertama ini

menyebabkan adanya kromosom haploid pada oosit sekunder dan badan

polar primer, juga terjadi pertukaran kromatid dan bahan genetiknya (Johnson,

George B. 2003).

e. Oosit Sekunder

Oosit sekunder meninggalkan folikel ovarium menuju tuba fallopi. Bila terjadi fertilisasi, maka akan terjadi proses pembelahan meiosis kedua,

begitu pula dengan badan polar pertama akan membelah menjadi dua

badan polar. ke dua yang akhirnya mengalami degenerasi (Rachmawati,

Faidah, dkk. 2010).

Bila tidak terjadi fertilisasi atau kepala spermatozoa tidak mampu menembus zona pellucida oosit, maka akan terjadi menstruasi dan siklus

oogenesis akan terulang kembali. Selama pembelahan miosis II, oosit

sekunder bersifat haploid dengan 23 kromosom yang selanjutnya disebut

ootid (Johnson, George B. 2003). Ketika inti nukleus sperma dan ovum siap

melebur menjadi satu saat itu juga ootid kemudian mencapai akhirnya yaitu

ovum yang matang. Dan selanjutnya akan mengalami perkembangan

embrional.

Peristiwa pengeluaran sel telur dikenal dengan istilah ovulasi. Pada setiap ovulasi hanya satu telur yang matang dan dapat hidup 24 jam. Jika ovum

yang matang tersebut tidak dibuahi, maka sel telur tersebut akan mati dan

luruh bersama dengan dinding rahim pada awal siklus menstruasi

(Masitha.2012).

Ovary

Perbedaan Spermatogenesis dan Oogenesis

Spermatogenesis adalah proses pembentukan sperma sedangkan oogenesis adalah proses pembentukan ovum.

Spermatogenesis terjadi di lumen tubulus seminiferus testis sedangkan oogenesis terjadi di ovarium dan berlanjut saat terjadi fertilisasi.

Proses spermatogenesis baru aktif saat pubertas. Pada jantan sebelum puber, di dalam testis belum terjadi pembentukan sperma walaupun

terdapat sel spermatogonium sebagai bakal sperma.

Saat pubertas terjadi peningkatan kadar hormon FSH dan testosteron memicu dimulainya proses spermatogenesis menghasilkan sperma.

Pada betina, oogenesis sudah dimulai dari periode dalam kandungan (fetal) yaitu perkembangan oogonium menjadi oosit primer di dalam folikel primer

ovarium (proses meiosis I).

Setelah lahir proses meiosis I berhenti pada tahap profase I.

Pada saat puber terjadi proses rekruitmen folikel primer dan akan terpilih satu folikel berisi oosit primer yang melanjutkan meiosis I menjadi 1 oosit

sekunder setiap bulannya. Oosit sekunder masuk pada meiosis II namun

berhenti pada tahap metafase II dan akan berlanjut jika terjadi pembuahan

(fertilisasi). Bila terjadi fertilisasi meiosis II akan komplet sehingga

dihasilkan ovum.