11 Maret 2017

FERTILISASI

Pengertian : Proses penyatuan gamet pria dan wanita yang terjadi di daerah ampulla tuba fallpopii

Struktur sperma:
Gambar 1: Struktur spermatozoa

Gambar 2 : Struktur Oosit

Sebelum terjadi fertilisasi sperma mengalami beberapa proses penyesuaian agar dapat menembus ovum yaitu :
  • Mengalami kapasitasi, reaksi akrosom, dan reaksi kortikal
  • Kapasitasi: masa penyesuaian biokimiawi dalam saluran reproduksi wanita di mana terjadi pelepasan selubung glikoprotein dan protein-­protein plasma semen yang membungkus akrosom yang berlangsung kira­-kira 7 jam pada manusia. Tujuan Kapasitasi agar sperma lebih kuat mencapai ampula tuba falopii
  • Reaksi akrosoma: Sperma mengadakan pengeluaran cairan hyaluronidase dan tripsin agar bisa menembus lapisan Oosit/ovum. 
  • Reaksi kortikal : granula kortikal merupakan sel-sel granulose yang berada disekitar oosit pecah dan mengeluarkan dairan yang berfungsi melapisi oosit, sehingga menghalangi sperma lain untuk masuk ke dalam oosit


gambar 3 : proses kapasitasi
Tahapam Fertilisasi
  • Tahap 1: penembusan Cumulus Ooforus
  • Tahap 2: penembusan Corona Radiata
  • Tahap 3: penembusan zona pelusida
  • Tahap 4: fusi oosit dan membran plasma
  • Tahap 5: senggami ( penggabungan pronukleus wanita dengan pronukleus pria)
Penembusan Cumulus Ooforus dan Corona Radiata
Gambar 4 : Cumulus oophorus

  • Dari 200 – 300 juta spermatozoa yang dikeluarkan ketika ejakulasi hanya 300 – 500 yang mencapai tempat pembuahan, dan hanya satu diantaranya yang diperlukan untuk pembuahan.
  • Sperma lain membantu agar dapat menembus sawar­-sawar yang melindungi gamet wanita
  • Dari akrosom (tudung kepala) sperma dikeluarkan enzim-­enzim secara berurutan: Hyalurunidase, Corona penetrating enzim (CPE) dan terakhir akrosin untuk menembus zona pelusida.
PENEMBUSAN ZONA PELUSIDA
  • Zona pellusida adalah sebuah perisai glikoprotein di sekeliling telur yang mempermudah dan mempertahankan pengikatan sperma dan menginduksi reaksi akrosom.
  • Permeabilitas zona berubah ketika kepala sperma menyentuh permukaan oosit yang menyebabkan pembebasan enzim-­enzim lisosom dari granul-­granul korteks yang melapisi membran plasma oosit.
  • Enzim­-enzim ini membuat reaksi zona untuk menghambat penetrasi sperma dan membuat tak aktif ­tempat-tempat reseptor spermatozoa.
FUSI OOSIT DAN MEMBRAN SEL SPERMA
  • Penyatuan antara selaput oosit dan selaput yang melindungi bagian belakang sperma.
  • Pada manusia hanya kepala sperma saja yang masuk, bagian leher dan ekor tetap di luar oosit.
  • Reaksi oosit: reaksi kortikal dan zona, melanjutkan pembelahan meiosis 2, penggiatan metabolik sel telur
  • Kepala sperma membesar dan inti sel membentuk pronukleus pria.
    a) Inti sel ovum membentuk pronukleus wanita
    b) Kedua pronukleus berfusi
    Dalam proses ini akhirnya kedua pronukleus bersatu dan membentuk zigot yang terdiri atas bahan genetic dari wanita dan pria. Dalam beberapa jam setelah konsepsi, mulailah terjadi proses pembelahan zigot. Segera setelah pembelahan sel terjadi, maka pembelahan-pembelahan selanjutnya akan berjalan dengan lancer akhirnya dalam waktu tiga hari terbentuk suatu kelompok sel-sel yang sama besarnya, disebut morulla.
    Proses selanjutnya adalah perubahan morulla menjadi blastula. Hasil konsepsi tiba ke dalam kavum uteri pada tingkat blastula 
DETAIL
  • Perkembangan setiap individu dimulai dengan fertilisasi, yaitu saat oosit sekunder yang mengandung ovum dibuahi oleh sperma.
  • Sebelum sperma dapat memasuki oosit sekunder, pertama-tama sperma harus menembus berlapis-lapis sel granulose yang melekat di sisi luar oosit sekunder yang disebut korona radiata.
  • Kemudian sperma juga harus menembus lapisan sesudah korona radiata yang berupa glikoprotein yaitu zona pelusida.
  • Sperma dapat menembus oosit sekunder karena baik sperma maupun oosit sekunder menghasilkan enzim dan senyawa tertentu sehingga terjadi aktivitas yang saling mendukung.
  • Pada sperma bagian akrosom mengeluarkan :
  1. hialuronidase, enzim yang dapat melarutkan senyawa hilarunoid yang terdapat pada lapisan korona radiata,
  2. akrosin, protease yang dapat menghancurkan glikoprotein pada zona pelusida dan
  3. antifertilizin, antigen terhadap oosit sekunder sehingga sperma dapat melekat pada oosit sekunder.
  • Selain sperma, oosit sekunder juga mengeluarkan senyawa tertentu.
  • Senyawa tersebut adalah fertilizin, yang tersusun atas glikoprotein yang berfungsi
  1. mengaktifkan sperma agar bergerak lebih cepat
  2. menarik sperma secara kemostaksis positif, dan
  3. mengumpulkan sperma di sekeliling oosit sekunder.
  • Pada saat sperma menembus oosit sekunder, sel-sel granulosit di bagian korteks oosit sekunder mengeluarkan senyawa tertentu yang menyebabkan zona pelusida tidak dapat ditembus oleh sperma lainnya
  • Segera setelah sperma memasuki nukleus pada kepala sperma akan membesar. Sebaliknya ekor sperma akan berdegenerasi . Kemudian inti sperma yang mengandung 23 kromosom dengan ovum yang mengandung 23 kromosom akan bersatu menghasilkan zigot dengan 23 pasang kromosom atau 46 kromosom
Gambar 5 : proses perkembangan zigot dalam tuba valopii sampai proses implantasi dalam uterus

  • Zigot selanjutnya akan ditanam pada endometrium uterus.
  • Dalam perjalanannya ke uterus, zigot membelah secara mitosis secara berkali-kali.
  • Hasil pembelahan tersebut berupa sekelompok sel yang sama besarnya dengan bentuk seperti arbei yang disebut tahap morulla.
  • Morulla akan terus membelah sampai terbentuk blastosit.
  • Tahap ini disebut blastula dengan rongga di dalamnya yang disebut blastocoel.
  • Sel-sel dalam blastosit akan berkembang menjadi bakal embrio atau embrioblas.
  • Pada embrioblas terdapat lapisan jaringan dasar yang terdiri dari lapisan luar (ectoderm) dan lapisan dalam (endoderm).
  • Permukaan ectoderm melekuk ke dalam sehingga membentuk lapisan tengah (mesoderm). Selanjutnya ketig lapisan tersebut akan berkembang menjadi berbagai organ (organogenesis) pada minggu keempat sampai kedelapan.
  • Ectoderm akan membentuk system saraf, mata, kulit, rambut, kuku dan hidung.
  • Mesoderm akan membentuk tulang otot, jantung, pembuluh darah, ginjal, limpa dan kelenjar kelamin.
  • Endoderm akan membentuk organ-organ pencernaan dan pernafasan.
  • Sementara massa sel dalam yang menjadi embrio, lapisan sel yang di luar akan membentuk dua membran janin yaitu karion dan amnion.
  • Keduanya bersama membran ketiga yang berasal dari dinding uterus ibu, membentuk kantung yang berisi cairan amnion yang berfungsi sebagai buffer untuk melindungi embrio dari tekanan hebat yang dialami ibu.
  • Selain itu juga memberi temperatur merata dan bertugas menghindari perlekatan antara embrio dan amnion.
  • Secara bersamaan kantung-kantung janin yang lain dibentuk, yang terpenting menjadi tali pusat (umbilicus) yang memanjang dari embrio ke bagian dinding uterus dimana uterus dan karion tersambung.
  • Daerah ini disebut plasenta.
  • Tali pusat merupakan tali kehidupan embrio.
  • Di dalamnya terdapat dua pembuluh darah yang membawa darah dari embrio ke plasenta dan sebuah pembuluh balik yang membawa darah dari plasenta ke bayi.
  • Walau demikian hubungan antara aliran darah bayi dan ibunya tidak terjadi secara langsung.
  • Keduanya mengalir kearah plasenta dan system ini selalu dipisahkan oleh dinding sel dalam plasenta.
  • Zat yang dapat melalui plasenta antara lain makanan dari darah ibu seperti gula, lemak dan protein.
  • Bahan sisa dari bayi terutama zat asam arang juga dapat melalui plasenta.
  • Beberapa vitamin, obat-obatan, vaksin dan bibit penyakit juga dapat melalui plasenta.
  • Dengan demikian kesehatan ibu dapat berpengaruh bagi kesehatan janin.
  • Hubungan langsung antara susunan saraf ibu dan embrio tidak ada.
  • Tetapi emosi ibu dapat mempengaruhi secara tidak langsung fungsi fisiologis anak.
  • Pada minggu keempat, panjang embrio sekitar 1/5inch.
  • Embrio tersebut telah mempunyai bentuk mulut, bagian dalam perut (tractus gastrointestinal) dan hati.
  • Jantung telah terbentuk sempurna, dan kepala serta bagian otak mulai tampak jelas.
  • Pada masa ini embrio masih merupakan organisme primitif, ia tidak mempunyai lengan atau kaki, dan cirri-ciri tubuh lainnya yang sempurna, hanya terdapat bentuk-bentuk dasar dari system tubuh yang penting.
  • Pada usia 8 sampai 9 minggu, gambaran yang terjadi sudah berubah.
  • Panjang embrio sekitar 1 inchi. Wajah, mulut, mata dan telinga sudah tampak.
  • Lengan, kaki, telapak tangan bahkan jari-jari kaki dan tangan telah timbul. Pada tahap ini alat kelamin mulai terbantuk.
  • Perkembangan otot dan kerangka juga dimulai, tetapi aktivitas neuromotorik belum ada.
  • Organ-organ dalam seperti usus, hati, pancreas, paru-paru, ginjal mulai terbentuk dan berfungsi. Hati misalnya mulai membentuk sel darah merah.
  • Periode embrio ditandai dengan perkembangan yang cepat dari susunan saraf.
  • Pada periode ini kepala lebih besar dibandingkan bagian badan yang lain.
  • Ini menunjukkan 8 minggu pertama merupakan periode sensitive untuk integritas susunan saraf.
  • Gangguan mekanis dan kimiawi pada tahap ini dapat menyebabkan kerusakan permanent dari susunan saraf disbanding jika kerusakan terjadi pada waktu selnjutnya.
  • Akhir bulan kedua sampai masa lahir disebut periode janin.
  • Selama periode ini berbagai macam system tubuh yang belum terbentuk sempurna berkembang penuh dan mulai berfungsi.
  • Sampai usia 8,5 minggu janin relative bersikap pasif, yaitu melayang dengan tenang di dalam cairan amnion.
  • Pada masa ini ia mampu bereaksi terhadap rangsangan sentuh.
  • Badan janin melipat dan kepalanya merentang.
  • Sejak saat ini fungsi motor semakin bertambah dan lebih kompleks.
  • Mendekati akhir minggu kedelapan,system reproduksi mulai berkembang.
  • Gonad (ovarium dan testes) mula-mula tampak sebagai sepasang gumpalan jaringan pada kedua jenis kelamin.
  • Hormone yang dihasilkan testes pria dibutuhkan untuk merangsang perkembangan system reproduksi pria.
  • Bila testes dihilangkan atau gagal menjalankan fungsinya dengan baik, maka bayi yang lahir memiliki system primer reproduksi wanita.
  • Pada akhir 12 minggu, panjang janin sekitar 3 inchi dan beratnya 0,75 ons.
  • Ia mulai berbentuk seperti manusia walaupun kepalanya lebih besar.
  • Otot mulai berkembang dan pergerakan spontan dari lengan dan kaki dapat dilihat.
  • Kelopak mata dan kuku mulai terbentuk dan jenis kelamin janin dapat dibedakan dengan mudah.
  • Susunan saraf masih kurang sempurna.
  • Selama 4 minggu selanjutnya perkembangan motorik lebih kompleks
gambar 6 : struktur rahim dan perkembangan embrio

Berikut ringkasan tahap-tahap dalam perkembangan prenatal :
  1. Minggu ke-1 Ovum yang dibuahi akan turun melalui tuba fallopii menuju ke uterus
  2. Minggu ke-2 Embrio melekatkan diri pada dinding uterus dan berkembang dengan cepat
  3. Minggu ke-3 Embrio mulai berbentuk : bagian kepala dan ekor dapat dibedakan. Jantung sederhana mulai berdenyut
  4. Minggu ke-4 Permulaan pembentukan daerah mulut, saluran pencernaan dan hati. Jantung berkembang dengan pesat, daerah kepala dan otak mulai dapat dibedakan.
  5. Minggu ke-6 Tangan dan kaki mulai terbentuk, namun lengan masih terlalu pendek dan tumpul untuk saling bertemu.
  6. Minggu ke-8 Panjang embrio sekitar 1 inchi. Wajah, mulut, mata, dan telinga mulai mempunyai bentuk yang jelas. Pertumbuhan otot dan tulang dimulai.
  7. Minggu ke-12 Panjang janin sekitar 3 inchi. Ia mulai berbentuk sebagai seorang manusia, walaupun perbandingan kepala masih terlalu besar. Wajah mempunyai profil seperti bayi. Kelopak mata dan kuku mulai terbentuk, dan jenis kelamin dapat dibedakan dengan mudah. Susunan saraf masih sangat sederhana.
  8. Minggu ke-16 Panjang janin sekitar 4,5 inchi. Ibu dapat merasakan pergerakan janin ekstremitas, kepala dan organ-organ dalam tubuh berkembang dengan pesat. Perbandingan bagian-bagian tubuh mulai lebih menyerupai bayi.
  9. 5 bulan Kehamilan hampir sempurna. Panjang janin sekitar 6 inchi dan mampu mendengar dan bergerak lebih bebas. Tangan dan kaki mulai lengkap.
  10. 6 bulan Panjang janin sekitar 10 inchi. Mata sudah terbentuk lengkap dan bintik-bintik pengecap timbul pada lidah. Janin mampu bernafas dan menangis lemah, seandainya kelahiran berlangsung premature.
  11. 7 bulan sampai masa kelahiran Janin lebih siap untuk secara mandiri di luar rahim. Tegangan otot bertambah, gerakan menjadi sering dan pernafasan menjadi jelas, kunyahan, hisapan, dan tangisan lapar menjadi lebih kuat. Reaksi penglihatan dan pendengaran terbentuk dengan sempurna.
Gambar 7 : proses fertilisasi dan determinasi seks




Latihan Soal 
1. Dari bagian-bagian sperma berikut ini, bagian manakah yang mengandung subtansi yang berperan dalam penghancuran zona pelucida pada sel telur mamalia? 
(OSK no 17 thn 2010)
 
A.  1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
 
2.  
Penetrasi sel sperma hewan ke dalam membran plasma sel telur difasilitasi oleh :
A.Panjang flagellum dari sperma
B.Kecepatan yang berdampak pada sel sperma
C.Membran plasma sel telur
D.Enzim-enzim yang disekresi oleh akrosom
E.Jumlah ATP yang tersedia bagi sel telur
(soal OSK no 46 tahun 2015)

3. 
Dari yang paling awal sampai ke paling akhir, keseluruhan urutan perkembangan yang terjadi mengikuti urutan ...
A.Pembelahan sel sperma à sintesis DNA embrio dimulai à reaksi akrosom à rekasi korteks
B.Reaksi korteks à sintesis NA embrio dimulai à rekasi akrosom à pembelahan sel pertama
C.Reaksi korteks à reaksi akrosom à pembelahan sel pertama à sintesis DNA embrio dimulai
D.Pembelahan sel pertama à sintesis DNA embrio mulai à rekasi korteks à reaksi akrosom
E.Reaksi akrosom à reaksi korteks à sintesis DNA embrio à pembelahan sel pertama
(soal OSK no 4, tahun 2016) 
 
 
SELAMAT BEKERJA

09 Februari 2017

SPECIASI

MUNCULNYA SPECIES BARU (SPECIASI)

Gambar 1 : pendapat tentang evolusi


Persebaran organisme di muka bumi ini sangat merata. Kadang-kadang antara satu individu  satu dan individu lain yang sejenis tidak saling bertemu karena adanya penghalang tertentu.
Alfred Russel Wallace mengungkapkan suatu pola mengenai penyebaran organisme. Adanya barrier menyebabkan kelompok-kelompok organisme yang saling terpisah dan tidak melakukan interhibridisasi, sehingga bila terjadi terus menerus akan menyebabkan terjadinya isolasi reproduksi dan menyebabkan adanya organisme endemis.
Penyebaran organisme terjadi karena asal usul species organisme, migrasi organisme tersebut pada masa silam dan terdapatnya barrier (rintangan atau sawar) yang ditemuinya. Barrier ini dapat berupa lautan, gunung, gurun, iklim dan interaksi satu sama lainnya. Adanya barrier tersebut mencegah terjadinya penyebaran organisme di permukaan bumi.
Isolasi repruduksi, barier (hambatan) geografik dapat memungkinkan terjadinya permisahan dua populasi (allopatric): Hal tersebut terjadi karena adanya penimbunan pengaruh faktor-faktor luar (ekstrinsik) yang menyebabkan terjadinya isolasi faktor-faktor intrinsik. Keadaan ini memungkinkan terjadinya isolasi reproduksi, meskipun kedua populasi tersebut berada dalam satu lingkungan kembali (sympatric).

Macam-macam mekanisme isolasi intrinsik adalah:
~ mekanisme yang mencegah/menghalangi terjadinya perkawinan,
~ mekanisme yang mencegah terbentuknya hibrida,
~ mekanisme yang mencegah kelangsungan hibrida

Faktor yang mempengaruhi terbentuknya species baru disebabkan oleh 3 hal utama yaitu:
1.    Isolasi Geografis
Terjadinya species baru disebabkan karena karena dua populasi yang berasal dari satu species yang sama terisolir oleh faktor-faktor geografis (samudra, gunung) sehingga menghambat terjadinya interhibridisasi antara individu-individu dalam satu populasi. Hal ini lebih dikenal dengan istilah isolasi reproduksi. 
Gambar 1. Sub species Burung hantu bulu tutul-tutul yang hidup di lokasi geografi berbeda (meksiko dan belahan utara meksiko) menunjukkan beberapa perbedaan morfologi dan genetik.


Percobaan dari Dianne Dodd yang meneliti pengaruh isolasi geografis dan seleksi pada populasi lalat buah. Berikut hasil eksperimennya:
Gambar 2 : Eksperimen Dianne Dodd isolasi geografi buatan


2.    Isolasi reproduksi
Dua populasi yang berbeda menghuni tempat yang sama dinamakan populasi simpatrik. Faktor yang menghambat atau menghalangi terjadinya interhibridisasi antara populasi simpatriks disebut sebagai isolasi reproduksi.
Isolasi reproduksi disebabkan karena faktor-faktor berikut:
a.   Isolasi ekologi
Terjadi apabila dua species simpatrik (habitat sama) tidak dapat melakukan interhibridisasi karena kondisi habitat yang berbeda.

b.   Isolasi musim
Terjadi apabila dua species simpatrik tidak dapat melakukan interhibridisasi karena masing-masing species mempunyai masa pemakasan kelamin yang berbeda. 

Pinus radiata dan Pinus muricata keduanya terclapat di beberapa tempat di California dan tergolong simpatrik. Kedua jenis Pinus tersebut dapat disilangkan tetapi perkawinan silang ini boleh dikatakan tidak pernah terjadi di alam. Hal ini disebabkan karena perbedaan masa berbunga Pinus radiata terjadi pada awal Februari sedang Pinus muricata pada bulan April. Berikut ini adalah contoh empat jenis katak yang tergolong pada genus Rana. Meskipun hidup di daerah yang sama tetapi tidak terjadi persilangan, karena perbedaan masa aktif perkawinan.

c.    Isolasi tingkah laku
Terjadi apabila dua species simpatrik tidak dapat melakukan interhibridisasi karena pola tingkah kawinnya berbeda. 

Pada berbagai jenis ikan ternyata kelakuan meminang ikan betina oleh ikan jantan berbeda. Sebagai contoh diambil 2 perbandingan sebagai berikut :
Yang satu  :     membuat sarang dengan 2 lubang untuk masuk dan keluar, sarang digantungkan pada tumbuhan air.
Yang lain   :     pada sarang hanya ada satu lubang ialah tempat masuk saja, sarang dibuat pada dasar kolam

d.   Isolasi mekanik
Terjadi apabila dua species simpatrik tidak dapat melakukan interhibridisasi karena bentuk morfologi alat kelamin yang berlainan.

Yang dimaksud dengan isolasi mekanik adalah hal yang menyangkut  struktur  yang berkaitan dengan peristiwa perkawinan itu sendiri. Misal bila hewan jantan dari suatu spesies jauh lebih besar ukurannya daripada jenis betina. 

Atau jika alat kelamin yang jantan mempunyai bentuk yang sedemikian rupa sehingga tidak dapat cocok dengan alat kelamin yang betina. Pada beberapa makhluk bentuk alat kelamin itu sedemikian rupa hingga dalam hal ini berlaku apa yang disebut sistem "lock and key" (kunci dan gembok), tetapi pada kebanyakan makhluk tidaklah demikian. 

Pada hewan kaki sejuta yang termasuk genus Brochoria dijumpai bahwa bentuk alat kelamin pada yang jantan berbeda-beda hingga sering digunakan sebagai titik tolak untuk klasifikasi, tetapi pada yang betina bentuknya serupa.
Isolasi mekanik semacam ini pada tumbuhan ternyata lebih berpengaruh dibanding dengan pada hewan, terutama yang berkaitan dengan hewan penyebar serbuk sari. Seperti disinggung di muka tentang adaptasi maka ada kekhususan bentuk bunga dalam hubungannya dengan hewan penyebar serbuk sari.

e.   Isolasi gamet
Terjadi apabila dua species simpatrik tidak dapat melakukan interhibridisasi karena sel-sel kelamin jantannya tidak mempunyai viabilitas dalam saluran reproduksi betina.

Sebagaimana diketahui peristiwa penyerbukan tidak tentu mengakibatkan peristiwa fertilisasi. Pada percobaan menggunakan Drosophila virilis dan Drosophila americana, dengan inseminasi buatan maka sperma dari jenis jantan tidak dapat mencapai sel telur karena tidak dapat bergerak sebagai akibai adanya cairan penghambat dalarn saluran reproduksi. Pada spesies Drosophila lain mekanismenya berbeda; pada waktu sperma masuk dalam saluran reproduksi, saluran tersebut membengkak hingga sperma-sperma tersebut mati. Peristiwa isolasi garnet juga dijumpai pada tanaman tembakau dalam hal ini meskipun serbuk sari sudah diletakkan pada stigma tetapi tidak terjadi fertilisasi karena inti dari serbuk sari tersebut tidak dapat mencapai inti telur dalam ovula.

f.     Terbentuknya bastar mandul
Terbentuknya bastar mandul apabila dua species simpatrik menghasilkan keturunan (bastar) yang mandul atau dapat menghasilkan keturunan.

Hasil perkawinan antara kambing dan biri-biri, berupa keturunan yang steril (mandul). Peristiwa lebih lanjut lagi dapat terjadi, bahwa hibrida yang terbentuk dapat hidup dengan normal ternyata steril. Contoh lain kita jumpai pada perkawinan silangan kuda dan keledai. Keturunannya selalu steril karena sesungguh tidak terjadi pertukaran gen.

g.    Terbentuknya bastar mati bujang
Terjadi apabila dua species simpatrik menghasilkan bastar yang mati secara prematur

3.    Domestikasi
Domestikasi adalah membentuk hewan ternak dari hewan liar dan tanaman budidaya dari tumbuhan yang semula liar. Pada hakikatnya domestika adalah memindahkan makhluk-makhluk hidup dari habitat aslinya ke lingkungan baru yang diciptakan manusia.

Disamping ketiga faktor di atas, species baru juga dapat terjadi melalui peristiwa poliploid yang disebabkan mutasi buatan atau alam.