Fertilisasi

Fertilisasi adalah proses berfusinya pronukleus jantan pada sperma dengan pronukleus betina pada ovum hingga berbentuk zigot yang berlangsung di dalam tuba falopii (saluran telur).

Struktur Ovum

Sel yang diovulasikan dari ovarium dilindungi oleh :

1. Corona radiata merupakan lapisan sel-sel granulosa yang melekat di sisi luar oosit
2. Zona pelusida merupakan glikoprotein yang membungkus oosit.
Sel telur mengeluarkan senyawa fertilizin yang tersusun dari glikoprotein yang berfungsi :

1. Mengaktifkan sperma agar bergerak lebih cepat.

2. Menarik sperma secara kemotaksis positif.

3. Mengumpulkan sperma di sekeliling ovum.

Add caption

Struktur Sperma

Sperma memiliki bagian sebagai berikut :

1.  Kepala yang berinti tebal dan sedikit sitoplasma diselubungi oleh selubung tebal yang disebut akrosom.

2.  Badan sperma terletak di bagian tengah sperma dan banyak mengandung mitokondria sebagai penghasil energi untuk pergerakan sperma.

3.  Ekor untuk alat pergerakan sperma.

Bagian akrosom sperma menghasilkan enzim, sebagai berikut :

1.  Hialuronidase : Enzim yang dapat melarutkan hialuronid pada corona radiata, sehingga sperma dapat menembus ovum.

2.  Akrosin : protease yang dapat menghancurkan glikoprotein pada zona pelusida

3.  Anti Fertilizin : antigen terhadap ovum sehingga sperma dapat melekat pada sel telur.

Pada saat kopulasi antara pria dan wanita (sanggama / coitus), dengan ejakulasi sperma dari saluran reproduksi pria di dalam vagina wanita, akan dilepaskan cairan mani berisi sel-sel sperma ke dalam saluran reproduksi wanita. Jika sanggama terjadi dalam sekitar masa ovulasi (disebut "masa subur" wanita), maka ada kemungkinan sel sperma dalam saluran reproduksi wanita akan bertemu dengan sel telur wanita yang baru dikeluarkan pada saat ovulasi. Pertemuan / penyatuan sel sperma dengan sel telur inilah yang disebut sebagai pembuahan atau fertilisasi.

Dalam keadaan normal in vivo, pembuahan terjadi di daerah tuba Falopii umumnya di daerah ampula / infundibulum.  Perkembangan teknologi kini memungkinkan penatalaksanaan kasus infertilitas (tidak bisa mempunyai anak) dengan cara mengambil oosit wanita dan dibuahi dengan sperma pria di luar tubuh, kemudian setelah terbentuk embrio, embrio tersebut dimasukkan kembali ke dalam rahim untuk pertumbuhan selanjutnya. Spermatozoa bergerak cepat dari vagina ke dalam rahim, masuk ke dalam tuba. Gerakan ini mungkin dipengaruhi juga oleh peranan kontraksi miometrium dan dinding tuba.

Kemudian spermatozoa mengalami peristiwa :

1. Reaksi kapasitasi : selama beberapa jam, protein plasma dan glikoprotein yang berada dalam cairan mani diluruhkan.

2. Reaksi akrosom : setelah dekat dengan oosit, sel sperma yang telah menjalani kapasitasi akan terpengaruh oleh zat-zat dari corona radiata ovum, sehingga isi akrosom dari daerah kepala sperma akan terlepas dan berkontak dengan lapisan corona radiata. Pada saat ini dilepaskan hialuronidase yang dapat melarutkan corona radiata, trypsine-like agent dan lysine-zone yang dapat melarutkan dan membantu sperma melewati zona pellucida untuk mencapai ovum.

Berikut adalah tahapan fertilisasi :

a.      Pendekatan spermatozoa-sel telur

Gerak aktif di saluran telur dari spermatozoon ini dipicu karena stimulasi dari cairan oviduct. Selain itu ovum bergerak secara pasif, ovum sendiri tidak memiliki alat gerak dan hanya mampu berada di tuba fallopii karena dibantu dengan adanya gerakan cillia dibagian infundibulum dan ampula tuba fallopi dan juga tidak terlepas dengan adanya rangsang khemotaksis.

Rangsang Khemothaksis, dengan rangsang inilah spermatozoon menemukan arah menuju ovum dengan tepat. Rangsang ini diberikan oosit sekunder dengan mengeluarkan senyawa fertilizin untuk menarik sperma agar mendekatinya, dan dengan adanya reaksi fertilizin inilah spermatozoon dapat menempel pada selaput telur bagian luar yaitu pada lapisan Corona Radiata.

Seperti yang telah dibahas pada struktur sperma, bahwa spermatozoon dilengkapi dengan struktur yang menghasilkan beberapa enzim. Dimana enzim-enzim tersebut digunakan oleh spermatozoon untuk menempel pada selaput telur dan sekaligus menembus lapisan-lapisan yang mengelilingi oosit sekunder.

b.      Penempelan spermatozoa pada selaput telur

Dalam melewati lapisan sel telur, sperma harus melewati beberapa  lapisan sebelum mencapai inti sel telur yaitu :

1.      Sel-sel kumulus/corona radiata

2.      Lapisan zona pellucida

Di dalam air spermatozoon Sea urchin diaktivasi oleh gynogamone dari selaput telur. Spermatozoon dapat menempel karena reaksi fertilizin dari selaput telur dengan antifertilizin dari spermatozoon. Fertilizin adalah glikoprotein yang khusus dan spesifik untuk tiap spesies. Oleh karena itu secara normal tidak akan pernah terjadi fertilisasi silang antar spesies walaupun hidup dalam satu tempat, misal di lokasi perairan yang sama. Pada tempat penempelan antara membran telur dengan akrosoma terjadi saluran membran. Inti spermatozoon masuk lewat saluran itu.

Di dalam oviduct spermatozoon dapat menempel pada selaput telur setelah menembus sel-sel corona radiata dengan enzim hyaluronidase. Secara alami perkawinan dapat terjadi antara individu betina dan jantan dalam satu spesies sehingga tidak ada masalah histocompatibility atau reaksi antigen-antibody. Enzim ini mendepolimerisasi asam hyaluron-protein. Penembusan zona pelucida dimungkinkan karena spermatozoa memiliki enzim yang disebut zona lisin. Spermatozoa menghasilkan zat fertilisin untuk mengimbangi zat antifertilizin yang dikeluarkan oleh sel telur, sehingga spermatozoa dapat melekat pada zona pelucida dan menembusnya. Setelah lapisan tersebut berhasil ditembus, akrosom yang telah menjadi longgar selama kapasitasi mengalami lisis yang akhirnya menjadi musnah. Spermatozoa masuk ke dalam ke dalam sitoplasma sel telur setelah menanggalkan selaput plasma yang telah bergabung dengan selaput vitelin sel telur. Masuknya spermatozoa kedalam sel telur menyebabkan cairan sitoplasma sel telur berkurang.

c.        Penetrasi ke dalam ooplasma

Masuknya spermatozoon dalam ooplasma menimbulkan berbagai reaksi : 1). Reaksi membran, 2). Reaksi korteks dan 3). Kenaikan metabolisme. Membran telur menjadi lebih elastis untuk mencegah polispermi. Di dalam korteks terjadi kenaikan kadar ion Ca++ sebagai aktifator metabolisme. Sintesis protein khusus untuk proses ini juga terjadi untuk inisiasi pembelahan dan untuk membentuk enzim yang mendukung metabolisme.

Spermatozoon masuk telur meninggalkan ekornya di dalam rongga perivitellin. Bagian leher berbalik di depan, sentriol keluar dari leher, inti kemudian akan membesar membentuk pronukleus jantan. Pronukleus jantan bergerak menuju ke pronukleus betina. DNA dan RNA dari spermatozoon bercampur dalam ooplasma, kemudian membentuk inti baru. Masuknya spermatozoon dalam ooplasma menyebabkan reorganisasi penyebaran protein di dalam ooplasma. Pigmen (protein berwarna) mengalir ke tempat masuknya spermatozoon.

Terjadinya penetrasi pada saat ovum dalam tahap meiosis 1 (oosit primer ), sehingga ketika ada 1 sperma yang dapat masuk ke dalam sel telur tidak langsung membuahi tetapi berhenti dulu sampai sel telur itu masak. Selanjutnya kepala sperma, badan polar 1 dan pembelahan pematangan 1, sehingga  terjadi meiosis 1. Pada meiosis 1 antara ovum dan membran fertilisasi terdapat celah yang sempit yang disebut rongga perivitelin yang berisi cairan yang kemudian merembes keluar dari sel telur, sehingga sel telur sedikit susut dan terbentuk rongga perivitelin ( Anonim, 2009 ).

Setelah itu dalam ooplasma, kromatin dalam inti sperma berubah menjadi benang-benang kromosom, yang disusul dengan terbentuknya gelembung-gelembung kecil yang menyelaputinya, membentuk selaput pronukleus jantan. Disaat itu corona radiata masih mengelilingi atau melapisi ovum. Kemudian membentuk pseudopodia yang dapat memfagositosis spermatozoa di sekeliling ovum sehingga corona radiata membersihkan sekeliling ovum yang tidak dibuahi ( Anonim, 2009 ).

d.      Penggabungan pronukleus jantan dan betina

Penggabungan inti merupakan penyatuan genom jantan dengan betina. Kromosom bersatu membentuk sinkarion. Apabila kromosom berasal dari sperma dan telur lain spesies tidak akan dapat terjadi penggabungan, karena jumlah pasangan dan ukurannya tidak saling bersesuaian.  Pronukleus pria dan wanita, masing-masing haploid, bersatu dan membentuk zigot yang memiliki jumlah DNA genap / diploid.

e.      Inisiasi pembelahan zygot

 Zigot ini kemudian membelah menjadi 2, 4, dan seterusnya secara mitosis 

Hasil utama pembuahan 

1. Penggenapan kembali jumlah kromosom dari penggabungan dua paruh haploid dari ayah dan dari    ibu menjadi suatu bakal individu baru dengan jumlah kromosom diploid.

2. Penentuan jenis kelamin bakal individu baru, tergantung dari kromosom X atau

Y yang dikandung sperma yang membuahi ovum tersebut.

3. Permulaan pembelahan dan stadium-stadium pembentukan dan perkembangan embrio (embriogenesis)