Fertilisasi pada Hewan: Proses Fertilisasi pada Hewan!
Penyatuan sitoplasma dan pronukleus gamet betina jantan untuk membentuk zigot diploid dikenal sebagai pembuahan.
Fertilisasi Eksternal dan Internal:
Pemupukan membutuhkan pelepasan ovum dan sperma dalam jarak dekat. Ini dapat dilakukan di air pada hewan air, atau di rongga khusus betina, lebih sering pada hewan darat.
Pada sebagian besar hewan air, seperti echinodermata, banyak ikan dan amfibi (katak) baik ovum maupun sperma diletakkan langsung ke dalam air tempat mereka membuahi. Ini disebut pembuahan eksternal yang terjadi di luar tubuh organisme. Pada hewan air lainnya (misalnya, cephalopoda) dan pada sebagian besar hewan darat, jantan menyimpan sperma, selama sanggama, baik ke dalam saluran telur betina (seperti pada vertebrata) atau ke dalam wadah khusus yang disebut spermathecae (misalnya, serangga, laba-laba), jadi bahwa pembuahan terjadi di dalam tubuh organisme. Ini disebut pembuahan internal.
Tempat pembuahan:
Pada manusia, pembuahan sebagian besar terjadi di persimpangan ampullary-isthmic dari saluran telur (tuba Fallopi).
Kedatangan sperma:
Laki-laki mengeluarkan air mani ke dalam vagina perempuan di dekat leher rahim selama koitus (kopulasi). Ini disebut inseminasi. Satu ejakulasi semen mungkin mengandung 300 juta sperma.
Pergerakan sperma:
Dari vagina sperma melakukan perjalanan ke rahim tetapi hanya beberapa ribu yang menemukan jalan mereka ke dalam lubang tuba falopi. Terutama, kontraksi rahim dan tuba falopi membantu pergerakan sperma tetapi kemudian mereka bergerak dengan motilitasnya sendiri. Sperma berenang dalam medium cair dengan kecepatan 1,5 sampai 3 mm per menit untuk mencapai lokasi. Leukosit epitel vagina menelan jutaan sperma.
Kedatangan oosit sekunder:
Pada manusia, oosit sekunder dilepaskan dari folikel Graafian matang dari ovarium (ovulasi). Oosit diterima oleh corong Fallopi terdekat dan dikirim ke tuba Fallopi oleh gerakan fimbriae dan silia mereka. Oosit sekunder dapat dibuahi hanya dalam waktu 24 jam setelah dilepaskan dari ovarium.
Oosit sekunder dikelilingi oleh banyak sperma tetapi hanya satu sperma yang berhasil membuahi oosit. Karena pembelahan meiosis kedua sedang berlangsung, maka sperma memasuki oosit sekunder. Pembelahan meiosis kedua diselesaikan dengan masuknya sperma ke dalam oosit sekunder. Setelah oosit sekunder ini disebut ovum (telur).
Kapasitasi sperma:
Sperma dalam saluran kelamin betina mampu membuahi sel telur dengan sekresi saluran kelamin betina. Sekresi saluran genital wanita ini menghilangkan zat pelapis yang disimpan di permukaan sperma terutama di akrosom. Dengan demikian, situs reseptor pada akrosom terbuka dan sperma menjadi aktif menembus sel telur. Fenomena aktivasi sperma pada mamalia ini dikenal sebagai kapasitasi. Dibutuhkan sekitar 5 hingga 6 jam untuk kapasitasi.
Sekresi vesikula seminalis, kelenjar prostat dan kelenjar bulbourethral (kelenjar Cowper) dalam air mani mengandung nutrisi yang mengaktifkan sperma. Sekresi kelenjar ini juga menetralkan keasaman di vagina. Media alkali membuat sperma lebih aktif.
Peristiwa Fisik dan Kimia Fertilisasi:
Peristiwa ini meliputi proses berikut:
(i) Reaksi akrosom:
Setelah ovulasi, oosit sekunder mencapai tuba fallopi (saluran telur). Sperma yang telah dikapasitasi mengalami reaksi akrosom dan melepaskan berbagai bahan kimia yang terkandung dalam akrosom. Bahan kimia ini secara kolektif disebut lisin sperma. Lisin sperma yang penting adalah:
(i) hyaluronidase yang bekerja pada substansi dasar sel folikel,
(ii) enzim corona pen etrating yang melarutkan corona radiata dan (iii) zona lisin atau akrosin yang membantu mencerna zona pelusida.
pH optimal, konsentrasi ion Ca ++ , Mg ++ dan suhu sangat penting untuk reaksi akrosom. Ca ++ berperan besar dalam reaksi akrosom. Dengan tidak adanya Ca ++ , pembuahan tidak terjadi.
Akibat reaksi akrosom, membran plasma sperma menyatu dengan membran plasma oosit sekunder sehingga kandungan sperma masuk ke dalam oosit. Pengikatan sperma ke oosit sekunder menginduksi depolarisasi membran plasma oosit. Depolarisasi mencegah polispermi (masuknya lebih dari satu sperma ke dalam oosit). Ini memastikan monospermi (masuknya satu sperma ke dalam oosit).
(ii) Reaksi kortikal:
Tepat setelah fusi sperma dan membran plasma oosit, oosit sekunder menunjukkan reaksi kortikal. Butiran kortikal hadir di bawah membran plasma oosit sekunder. Butiran ini menyatu dengan membran plasma oosit dan melepaskan isinya termasuk enzim antara membran plasma dan zona pelucida . Enzim ini mengeraskan zona pelusida yang juga mencegah masuknya sperma tambahan (polispermi).
(iii) Masuknya sperma:
Pada titik kontak dengan sperma, oosit sekunder membentuk proyeksi yang disebut kerucut penerima atau kerucut pembuahan yang menerima sperma. Sentriol distal sperma membelah dan membentuk dua sentriol untuk menghasilkan pembentukan gelendong mitosis untuk pembelahan sel. Oosit sekunder mamalia (telur) tidak memiliki sentriolnya sendiri.
(iv) Karyogami (Amphimixis):
Entri sperma merangsang oosit sekunder untuk menyelesaikan pembelahan meiosis kedua yang ditangguhkan. Ini menghasilkan ovum matang haploid dan badan kutub kedua. Kepala sperma yang mengandung nukleus terpisah dari bagian tengah dan ekor menjadi pronukleus jantan. Badan kutub kedua dan ekor sperma mengalami degenerasi.
Inti ovum sekarang disebut, pronukleus wanita. Pronuklei jantan dan betina bergerak ke arah satu sama lain. Selaput inti mereka hancur bercampur dengan kromosom sperma dan sel telur yang dikenal sebagai karyogami atau amphimixis. Ovum (telur) yang telah dibuahi sekarang disebut zigot (Gr. zygon- kuning telur, zygosis- gabungan). Zigot adalah sel uniseluler diploid yang memiliki 46 kromosom pada manusia. Sang ibu kini dikabarkan sedang hamil.
(v) Aktivasi telur:
Masuknya sperma merangsang metabolisme dalam zigot. Akibatnya, tingkat respirasi seluler dan sintesis protein meningkat pesat.
Proses pembuahan:
Proses pembuahan meliputi langkah-langkah berikut yaitu sebagai berikut:
(a) Aktivasi telur:
Itu selesai dalam tahap-tahap berikut:
(i) Pergerakan sperma menuju sel telur:
Perjumpaan antara sperma dan ovum murni kebetulan, karena pergerakan spermatozoa seluruhnya acak. Tetapi pada beberapa spesies, sperma dipandu menuju sel telur oleh zat kimia. Fertilizin dan antiferlilizin menjadi aktif setelah sperma bertabrakan dengan ovum.
Telur mengeluarkan zat kimia yang dikenal sebagai fertilizin (terdiri dari glikoprotein). Sperma memiliki lapisan permukaan zat protein yang disebut antifertilizin (terdiri dari asam amino asam). Pemupukan sel telur berinteraksi dengan antifertilisasi sperma dari spesies yang sama. Interaksi ini membuat sperma menempel pada permukaan sel telur. Adhesi spermato zoa ke permukaan sel telur terjadi dengan menghubungkan molekul fertilizin yang membentuk ikatan awal.
(ii) Aktivasi sperma:
Bagian tepi akrosom sperma pecah dan melepaskan isinya, yaitu sperma lisin. Bagian tengah akrosom memanjang dan membentuk tabung tipis panjang yang dikenal sebagai filamen akrosom.
Ketika sperma memiliki filamen akrosom yang menonjol keluar dari kepala sperma, dikatakan diaktifkan untuk penetrasi ke sel telur yang tidak dibuahi. Enzim hyaluronidase (lysin sperma) yang dilepaskan oleh akrosom melarutkan korona radiata, zona pelusida dan membran vitelline, memungkinkan sperma menembus penutup ini.
(iii) Aktivasi inseminasi telur:
Pada titik kontak dengan sperma, sel telur membentuk proyeksi yang disebut kerucut penerima atau kerucut pembuahan yang menerima sperma. Penetrasi sperma ke dalam sel telur dikenal dengan istilah inseminasi. Tepat setelah masuknya sperma ke dalam sel telur, selaput pembuahan terbentuk di dalam sel telur untuk mencegah masuknya sperma lainnya.
(b) Amfimiksis:
Selama inseminasi seluruh sperma dapat masuk ke dalam sel telur seperti pada mamalia atau sperma meninggalkan ekornya di luar sel telur atau melepaskannya segera setelah memasuki sitoplasma sel telur. Ovum menyelesaikan pembelahan meiosis kedua dan mengeluarkan badan kutub kedua. Kepala sperma membengkak membentuk pronukleus laki-laki dan inti ovum menjadi pronukleus perempuan. Perpaduan pronukleus jantan haploid dengan pronukleus betina haploid membentuk inti sel telur atau zigot yang telah dibuahi.
Embrio:
Pembelahan:
Istilah pembelahan atau segmentasi diterapkan pada serangkaian pembelahan mitosis cepat dari zigot yang mengubah zigot bersel tunggal menjadi struktur blastomer multiseluler yang disebut morula yang akhirnya berubah menjadi blastula, memiliki blastoderm tebal tidak berlapis di sekitar ruang pusat, blastocoel. Jenis Belahan
A Berdasarkan jumlah dan pola distribusi kuning telur dalam zigot, pembelahan ada dua jenis: holoblastik dan meroblastik.
- Pembelahan holoblastik:
Ini membagi zigot dan blastomer sepenuhnya menjadi sel anak. Ini terdiri dari dua jenis: sama dan tidak sama.
(i) Pembelahan Holoblastik Setara:
Ini membentuk blastomer yang sama. Itu terjadi pada ikan bintang.
(ii) Pembelahan Holoblastik yang Tidak Sama:
Ini membentuk blastomer yang tidak sama. Blastomer adalah mikromer (lebih kecil) dan makromer (lebih besar). Itu ditemukan di katak.
- Pembelahan meroblastik:
Dalam jenis pembelahan ini, pembagiannya terbatas pada kutub hewani atau daerah sekeliling telur. Kuning telur tetap tidak terbagi. Ini terdiri dari dua jenis: diskoidal dan superfisial.
(i) Pembelahan Diskoid:
Divisi terbatas pada piringan sitoplasma yang terletak di kutub hewan. Itu terjadi pada reptil, burung dan mamalia bertelur.
(ii) Pembelahan Superfisial:
Pembelahan tetap terbatas pada bagian tepi telur. Ini terjadi pada arthropoda terutama serangga.
- Berdasarkan potensialitas blastomer, belahan terbagi menjadi dua jenis: determinasi dan tak tentu.
- Pembelahan Tertentu (Mosaik):
Pada jenis pembelahan ini, embrio lengkap terbentuk hanya jika semua blastomer tetap bersatu, misalnya telur annelida.
- Pembelahan Tak Tentu (Non-mosaik):
Dalam jenis pembelahan ini, setiap blastomer awal pada pemisahan dari blasomer lain dapat menimbulkan embrio lengkap misalnya telur chordata.
Gastrulasi:
Pembentukan gastrula dari blastula monoblastik disebut gastrulasi. Gastrulasi adalah fase perkembangan embrionik di mana sel-sel blastula (pada katak) / vesikel blastodermik (pada mamalia) bergerak dalam massa kecil atau sebagai lembaran sel untuk mencapai lokasi akhir. Gerakan sel seperti itu disebut gerakan morfogenetik. Ini dibedakan menjadi dua jenis.
- Epiboli:
Istilah epiboly berasal dari bahasa Yunani, yang berarti ‘melempar’ atau ‘memperpanjang ’. Epiboly berarti pertumbuhan berlebih dari daerah pembentuk ektoderm di sekitar daerah pembentuk endoderm. Itu terjadi pada katak di mana mikromer membelah dengan cepat di separuh hewan dan menyebar ke megamer di separuh tumbuhan.
- Emboli:
Istilah emboli juga berasal dari bahasa Yunani yang berarti “melempar” atau “mendorong”. Migrasi calon sel endodermal dan mesodermal dari permukaan ke bagian dalam embrio disebut emboli. Ini termasuk invaginasi, involusi, ingresi dan delaminasi.
(i) Invaginasi:
Ini adalah proses melipat atau mendorong kutub vegetal embrio (blastula) ke dalam rongganya (blastocoel), membentuk struktur berdinding ganda. Ini seperti mendorong satu sisi bola karet dengan ibu jari. Invaginasi terjadi pada blastula katak.
(ii) Involusi:
Istilah involusi berarti ‘berbalik’ atau ‘berguling di bawah’. Involusi adalah proses menggulung atau membalik sel permukaan ke bagian dalam embrio. Ini terjadi pada blastula katak.
(iii) Ingresi:
Istilah masuk berarti “migrasi ke dalam”. Saat masuk, blastomer membentuk sel-sel baru dari permukaannya. Sel-sel baru bermigrasi ke blastocoel blastula untuk membentuk gastrula padat. Artinya, ia membentuk gastrula atau sterogastrula padat tanpa archenteron (rongga primitif). Archenteron dibentuk kemudian dengan membelah massa sel internal. Ingresi ada dua macam.
(a) Ingresi Unipolar:
Migrasi sel ke dalam terbatas pada kutub vegetatif saja. Itu terlihat di Obelia.
(b) Ingresi Apolar:
Migrasi sel ke dalam terjadi dari semua sisi blastoderm (dinding blastula). Itu terjadi di Hydra.
(iv) Delaminasi:
Istilah delaminasi berarti ‘memisahkan’. Delaminasi adalah suatu proses dimana terjadi pemisahan suatu lapisan sel dari lapisan asal blastula. Itu terjadi selama gastrulasi ayam dan kelinci.
Pada semua hewan triploblastik, tiga lapisan kuman yaitu ektoderm, mesoderm dan endoderm, dibentuk oleh gerakan morfogenetik.
Proses:
Pada manusia, kuman laver terbentuk begitu cepat sehingga sulit untuk menentukan urutan kejadian yang tepat.
Pembentukan Cakram Embrio:
Kita telah melihat bahwa blastokista awal terdiri dari massa sel bagian dalam dan trofoblas. Massa sel bagian dalam mengandung sel-sel yang disebut sel induk yang memiliki potensi untuk memunculkan semua jaringan dan organ. Sel-sel massa sel bagian dalam berdiferensiasi menjadi dua lapisan sekitar 8 hari setelah pembuahan, hipoblas dan epiblas. Hypoblast (endoderm primitif) adalah lapisan sel kolumnar dan epiblast (ektoderm primitif) adalah lapisan sel kuboid. Sel-sel hipoblas dan epiblas bersama-sama membentuk cakram embrionik dua lapis.
Pembentukan Rongga Ketuban:
Sebuah ruang muncul antara epiblast dan trofoblas, yang disebut rongga ketuban berisi cairan ketuban. Atap rongga ini dibentuk oleh sel-sel amniogenik yang berasal dari trofoblas, sedangkan dasarnya dibentuk oleh epiblas.
Pembentukan Coelom Ekstra-embrionik:
Sel-sel trofoblas memunculkan massa sel yang disebut mesoderm ekstra-embrionik. Mesoderm ini disebut ekstraembrionik karena terletak di luar cakram embrionik. Itu tidak menimbulkan jaringan apa pun dari embrio itu sendiri. Mesoderm ekstraembrionik dibedakan menjadi mesoderm ekstraembrionik somatopleurik luar dan mesoderm ekstraembrionik splanknopleurik dalam. Kedua lapisan ini membungkus coelom ekstraembrionik.
Pembentukan Korion dan Amnion:
Pada tahap ini, dua selaput embrionik yang sangat penting, korion dan amnion, terbentuk. Korion dibentuk oleh mesoderm ekstra-embrionik somatopleurik di dalam dan trofoblas di luar. Amnion dibentuk oleh sel-sel amniogenik di dalam dan mesoderm ekstraembrionik splanchnopleuric di luar.
Seperti disebutkan sebelumnya sel-sel amniogenik berasal dari trofoblas. Kemudian korion menjadi bagian embrionik utama dari plasenta. Korion juga menghasilkan human chorionic gonadotropin (hCG) hormon penting kehamilan.
Amnion mengelilingi embrio menciptakan rongga ketuban yang diisi dengan cairan ketuban. Cairan ketuban berfungsi sebagai peredam kejut bagi janin, mengatur suhu tubuh janin dan mencegah pengeringan.
Pembentukan Kantung Kuning Telur:
Sel-sel pipih yang muncul dari hipoblas menyebar dan berbaris di dalam blastocoel. Ini adalah sel-sel endodermal yang melapisi kantung kuning telur primer. Dengan munculnya mesoderm ekstraembrionik dan kemudian selom ekstraembrionik, kantung kuning telur (selaput embrionik) menjadi jauh lebih kecil dari sebelumnya dan sekarang disebut kantung kuning telur sekunder.
Perubahan ukuran ini disebabkan oleh perubahan sifat sel-sel pelapis. Sel-sel ini tidak lagi pipih tetapi menjadi kubus. Kantung kuning telur sekunder terdiri dari mesoderm ekstra embrionik splanchnopleurik luar dan sel endodermal bagian dalam.
Kantung kuning telur adalah sumber sel darah. Ini juga berfungsi sebagai peredam kejut dan membantu mencegah pengeringan embrio.
Pembentukan Streak Primitif:
Gastrulasi melibatkan penataan ulang dan migrasi sel dari epiblas. Garis primitif yang merupakan alur samar pada permukaan dorsal epiblas terbentuk. Itu memanjang dari posterior ke seluruh bagian embrio. Garis primitif dengan jelas membentuk kepala dan ujung ekor embrio serta sisi kanan dan kirinya.
Pembentukan Lapisan Embrio:
Setelah pembentukan garis primitif, sel-sel epiblas bergerak ke dalam di bawah garis primitif dan melepaskan diri dari epiblas. Gerakan membalik ini disebut invaginasi. Setelah sel-sel berinvaginasi, beberapa di antaranya menggantikan hipoblas yang membentuk endoderm. Sel-sel lain tetap berada di antara epiblas dan endoderm yang baru terbentuk membentuk mesoderm. Sel yang tersisa di epiblast membentuk ektoderm.
Dengan demikian tiga lapisan germinal, yaitu endoderm, mesoderm, dan ektoderm terbentuk yang menimbulkan semua jaringan dan organ tubuh.
Organogenesis:
Lapisan kuman primitif yang terbentuk selama gastrulasi tumpah ke dalam kelompok sel yang disebut rudimen organ primer dan proses pembentukan organ dari ketiga lapisan benih tersebut dikenal sebagai organogeni. Rudimen organ primer selanjutnya dibagi lagi menjadi rudimen organ sekunder yang merupakan tahap awal dalam pembentukan organ dan bagian-bagiannya. A tahap ini embrio memperoleh kemiripan dengan orang dewasa atau larva.
