BY : PUTRA SANT0S0, M.Si

JURUSAN BIOLOGI FMIPA UNIVERSITAS ANDALASPADANG, 2010

KULIAH

PERKEMBANGAN HEWAN

Intro!!!!U r d 1

Say no to impossible!!

Bisakah Zebra melepaskan diri??

What is fertilization?

Bagian dari proses reproduksi seksual

Pertemuan sperma dan ovum

Fusi material genetik parental

Inisiasi terbentuknya individu baru

Fertilisasi

Believe or not??

• Life is struggle

• Natural selection is the truth

• You Are One of the greatest winners

• You are the best but the worst

God Tells us • Celakalah manusia, alangkah kufurnya

dia? Dari apakah Dia menciptakannya? Dari setetes mani, Dia menciptakannya lalu menentukannya (‘A-Basa:17-19)

• Maka hendaklah manusia memperhatikan dari apa dia diciptakan. Dia diciptakan dari air (mani) yang terpancar, yang keluar dari antara tulang sulbi dan tulang dada (Al-A’la: 5-7)

Internal vs Eksternal

• Fertilisasi internal lebih efektif daripada eksternal?

• Faktor gangguan lingkungan dan probabilitas

• Mekanisme adaptasi spesifik apa saja?

Pokok-Pokok Kajian

• Interaksi sperma dan ovum (contact and recognize)

• Penetrasi sperma

• Blocking polispermy

• Fusi material genetis

• Aktivasi metabolisme ovum

Secrets beyond fertilization

• Fertilisasi eksternal dapat terjadi meski dengan konsentrasi sperma yang rendah di suatu kolam atau samudera, mengapa?

• Miller (1978) : sperma Hydra hanya akan bergerak menuju ovum dari spesies yang sama dan hanya pada ovum yang matang

• Hansbrouh (1981) dan Ward (1985) : mengisolasi kemotaksin Sea urchin berupa speract dan resact

• Ada mekanisme kemotaksis yang bersifat spesies spesifik

Interaksi Sperma dan Ovum

• Interaksi perdana akan menginisiasi reaksi akrosom

Mekanisme Umum Pada Sea Urchin (Invertebrata)

• Contoh pada Sea urchin• Interaksi perdana, kepala sperma

menyentuh lendir (jelly coat) dari ovum• Lendir menstimulus pecahnya vesikel

akrosom• Selanjutnya akan terbentuk tonjolan

akrosom• Reaksi antara lendir ovum dan akrosom ini

bersifat spesies spesifik (ada reseptor spesifik pada permukaan membran sperma yang mengenali lendir)

Task 1 : Apa penyusun substansi lendir pada ovum??

Task 2 : Bagaimana membuktikan bahwa lendir memiliki peranan penting dalam

fertilisasi??

Kontak perdana

(lendir vs akrosom)

Influks Na+Efluks K+, H+

Polimerisasiaktin

AktivasiDynein ATP Ase di leher

PembentukanProsesus akrosom

Motilitas spermameningkat

Keluarnya enzim2x

Tereksposnya bindin

Influks Ca++

pH intraselulernaik

Mekanisme dan manifestasi reaksi akrosom pada Sea urchin (inverteberata)

Fusi membranSperma & akrosom

Eksositosis Vesikel akrosom

Motilitas sperma

Quiz : Struktur sperma

• Kepala sperma tikus,chinchilla, tupai memiliki struktur seperti kait

• Apa keuntungannya?

• Apakah hubungannya dengan jumlah turunan dalam satu kali kelahiran?

ANIMSI MEKANISME REAKSI AKROSOM PADA SEA URCHIN

Mekanisme reaksi akrosom pada sea urchin

Reaksi akrosom pada mamalia (vertebrata)

• Sama atau berbeda dengan sea urchin?• Jika berbeda dari aspek apa perbedaannya

tersebut?• Key 1 : fusi akrosom dengan membran sel• Key 2 : prosessus akrosom

Tonjolan akrosom+ m.vitelin

MekanismeSpesies spesifik

Inisiasi fusi membran2 sel

gamet

Bindin tonjolan +Reseptor vitelin

Kontak gamet

Pada Sea Urchin

Apa penyusun reseptor pada m. vitelin??

Kontak gamet mamalia

• Sperma tidak langsung dapat membuahi• Ada proses kapasitasi dalam saluran

reproduksi• Terjadi perubahan komposisi membran

(perbandingan kolesterol dan fosfolipid• Kolesterol menurun berakibat pad

labilnya membran vesikel akrosom diikuti fusi membran dengan membran plasma ovum

• Pada waktu yang sama juga terjadi pelepasan faktor pembungkus akrosom

Sperma diejakulasikan

Kapasitasi

Faktor penutupLepas (n-asetil

glukosamin)

Enzim galaktosiltransferase

terbuka

Sperma melekatPada protein n-asetil

Glukosamin di ZP

InteraksiDgn reseptor

ZP3

Model untuk interaksi gamet pada mamalia

Fusi membran

Reaksi akrosomEnzim lysin & Hyaluronidase

Keluar dari vesikel

Asam hyaluronik Matriks & adhesi

Folikel corona radiata

Sperma menujuZona pelusida

AkrosinMencerna

ZP

Fertilisasi pada Mamalia

Penetrasi Sperma

• Sperma kontak dengan membran ovum melalui mikrovilli yang membentuk fertilization cone

• Terjadi fusi dari kedua membran

• Tempat terjadi penetrasi pada sea urchin bisa di seluruh bagian permukaan ovum, pada invertebrata lain? Pada mamalia??

Tugas Rumah I : Gambarkan model fusi membran sperma dan ovum

Sebelum terjadinya penetrasi (Gilbert, 1988)

Block polyspermy

• Mungkinkah polyspermy dapat terjadi??

• Mengapa polyspermy harus dicegah??

• Apa saja mekanisme pencegahannya??

• Bagaimanakah jika terjadi??

Legend of David and Goliath

Konsep penting monospermy

• Penetrasi sperma hanya membawa 1 nukleus haploid (pronukleus jantan) dan 1 sentriol

• Pronukleus jantan akan berfusi dengan pronukelus betina (inti ovum)

• Sentriol sperma akan membelah membentuk dua kutub mitotik spindel

• Apa fungsi mitotik spindel??

Jika terjadi polyspermy???

Kasus Dispermy

• Jika dua sperma masuk menghasilkan triploid nukleus dan 4 spindel mitosis

• Dihasilkan 4 sel anak dengan distribusi kromosom yang tidak seimbang

• Apa yang akan terjadi selanjutnya???

Slow block(rx. lanjutan)

Fast block(1 menit)

Block polyspermy(Sea urchin)

PerubahanPotensial listrik

membran

SitoplasamaVs ekstraseluler

-70 mV to +20 mV(1/10 dtk)

Resting potentialmembran

Positive direction

Fusi gamet terhambat

Jika > - 10 mV

Reaksi granulaKorteks (mmbran fertilisasi formed)

Granula kortekseksositosis

PeptidaseMukopolisakarida

Proteingranul

Lisis penghubungm.Vitelin – m.plasma

Perbedaan osmotik –Air memasuki ruang

Intermembran -- melebar

Membentuk hyalinPembungkus membran

Hasil Eksperimen Fast Block Pada Sea Urchin

Reaksi Granula Korteks (Slow Block) pada Sea urchin

Block Polyspermy Mamalia

• Fast block sama dengan sea urchin

• Slow block (reaksi granula korteks) : bukan membentuk membran fertilisasi tetapi enzim yang dikeluarkan granul memodifikasi reseptor pada zona pelusida sehingga tidak bisa lagi mengikat sperma (reaksi zona)

• Pada tikus, residu gula dari ZP3 lepas sehingga reseptor non fungsional

Strategi Lain Block Polyspermy

• Mamalia : Memperkecil jumlah sperma yang mencapai tempat fertilisasi

• Aves, Reptil, Salamander : Beberapa sperma tetap dapat memasuki ovum tetapi hanya satu nukleus sperma yang berfusi dengan nukleus betina dan satu sentriol yang berperan membentuk kutub spindel mitotik

Tugas Rumah II:

• Jelaskan mekanisme terjadinya perubahan potensial listrik membran pada proses fast block polyspermy!

• Jelaskan mekanisme yang menginisiasi terjadinya reaksi granula korteks pada proses slow block polyspermy!

• Kunci : keterlibatan ion-ion (Na+, K+,Ca++)

Selaput inti pecah diikutiInteraksi material inti jantan

Dgn sitoplasma ovum

Fusi material genetik Sea Urchin

Pronukleus Jantan

Fusi pronuk. ♀+♂

Kromatin menyebar dan tebentuk selaput baru

Penetrasi sperma

Fusi dan duplikasi kromosom

Mulai terjadi cleavage

Terjadi meiosis II ovum + PB II

Fusi material genetik mamalia

Dekondensasi kromatin

Trbtk slaput pronukleus.

Selaput inti sperma pecah + interaksi dgn sitop.ovum

Penetrasi sperma

2 Pronukleus saling mendekat + Selaput pecah

Kromosom ke metafase& Meiosis II selesai

Mulai tjd cleavage

Aktivasi Metabolisme Ovum

Aktivasi G protein

Interaksi reseptor+ akrosom di membran

ovum

Aktivasi Fosfolifase C

Produksi IP3Ca++ keluar dri

RE ovum

Produksi diacyl glyserol

Pertukaran anion Na+/H+ --- pH naik

Memicu :-Sintesis protein-Replikasi DNA-Pergerakan materi-Morfogenik dalam-sitoplasma

Ending Quiz :

Tuliskan secara ringkas argumen-argumen ilmiah sesuai konsep fertilisasi untuk membantah kebenaran akan ilustrasi berikut ini!!!!!

wassalam