part.2. fertilisasi
DESCRIPTION
ni file bahan ajar gue...silahkan download klo minat...hehehTRANSCRIPT
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