METABOLISME FERTILISASI

            

           Pada saat proses fertilisasi atau penetrasi sperma masuk kedalam ovum, yang masuk dalam ovum hanyalah bagian kepala dan leher dari sperma sedangkan bagian ekor putus pada waktu sperma hendak menerobos selaput ovum. Salah satu sentriol ikut masuk kedalam ovum. Setelah kepala sperma masuk maka ia mengadakan rotasi 180 derajat. Persatuan antara pronukleus ovum dan pronukleus sperma dinamakan karyogami, yang akan menghasilkan zigot. Faktor yang menyebabkan ovum dan sperma saling mendekati adalah faktor kemis (chemical factor). Ovum mengeluarkan hormon ginogamon yang terdiri dari substansi fertilizin dan substansi yang mengaktifkan spermatozoa. Spermatozoa sendiri mengeluarkan hormon androgamon yang terdiri atas enzim hialuronidase yang mencerna membran sel telur dan antifertilizin yang kerjanya berlawanan dengan fertilizin. Androgamon dihasilkan oleh sel-sel Leydig yang terdapat didaerah interstitial testes. Setelah sperma menembus membrane vitellinus maka sel telur melepaskan membrannya dan ooplasma sehingga terbentuk celah antara ooplasma dengan membarana vitellinus dan sekarang membran tersebut dinamakan membrana fertilisasi.

               Perkembangan hewan dalam arti sesungguhnya  dimulai saat terjadi fertilisasi. Terjadinya kontak antara sperma dengan ovum akan merangsang dan memicu metabolisme ovum untuk mengawali seperangkat aktivitas perkembangan. Informasi tentang mekanisme fertilisasi berikut ini merupakan hasil pengamatan proses fertilisasi pada ovum bintang laut. Meskipun diyakini bahwa terdapat perbedaan mekanisme fertilisasi antara spesies yang satu dengan spesies yang lain, namun pada prinsipnya tidak akan besar bedanya. Secara garis besar mekanisme fertilisasi meliputi gejala-gejala sebagai berikut.

1. Reaksi Acrosomal 

               Pada saat sperma menyentuh ovum, kantung acrosoma yang terdapat pada bagian kepala sperma akan pecah dan dari kantung itu keluar berbagai jenis protein, salah satunya ialah enzim hidrolitik yang berfungsi melarutkan selaput jelly telur. Dengan demikian terbentuklah lubang untuk jalan masuk bagi sperma. Selanjutnya terbentuklah tonjolan (prosesus) acrosoma melalui proses polimerisasi sejenis protein yang disebut actin. Molekul bindin protein yang ada pada permukaan tonjolan acrosoma menempel pada reseptor pada membrana vitellina telur (spesifik untuk setiap spesies). Kemudian  membran plasma kedua gamet mengadakan fusi dan selanjutnya inti sperma masuk kedalam ovum. Sementara itu gerakan-gerakan ekor sperma menjadi semakin berkurang dan akhirnya berhenti. Masuknya kepala sperma kedalam ovum bukanlah karena gerakan sperma melainkan karena diisap oleh ovum. Sperma terputus dibagian leher. Kepala dan sebagian leher proksimal masuk kedalam ovum sementara ekor tertinggal diluar, mengalami purna tugas meskipun sudah berjasa menjadi motor penggerak sperma.

2. Reaksi Cortical

               Reaksi akrosomal disusul segera oleh reaksi cortical. Disebut reaksi cortical karena reaksi tersebut terjadi terutama dibagian tepi (korteks) ovum. Mula-mula ovum mengalami depolarisasi. Ion kalsium (Ca++) yang tersimpan didalam endoplasmic retikulum keluar ke sitoplasma. Naiknya konsentrasi ion Ca menyebabkan granula cortical menempel dan mengadakan fusi dengan membran plasma, dan mengeluarkan isinya dengan cara exocytosis diantaranya berupa enzim dan mukopolisakarida diantara membran plasma dan membran vitellina. Akibatnya membran vitellina terlepas dan terangkat dari membran plasma. Dengan bantuan enzim polimerase terjadilah proses polimerisasi. Membran vitellina berubah menjadi membran fertilisasi . Fungsi dari membran ini adalah mencegah masuknya sperma lain kedalam ovum. Setelah itu metabolisme sel telur meningkat dengan tajam. Ph sitoplasma naik dari 6,8 menjadi 7,3 , nukleus sperma membengkak kemudian mengadakan rotasi 180 derajat sambil mendekati nukleus ovum. Kedua nukleus kemudian bersatu membentuk zigot.

Perubahan-perubahan pada ovum


               Sebagai akibat penetrasi atau masuknya sperma maka ovum mengalami perubahan-perubahan fisiologis sebagai berikut.

1. Metabolisme semakin tinggi karena terjadinya aktivitas-aktivitas enzim
2. Permeabilitas naik sehingga memungkinkan ovum untuk mengadakan pertukaran cairan dengan lingkungannya
3. Viskositas makin tinggi sebagai akibat terbentuknya zat-zat didalam ovum

Proses Segmentasi

               Pada bintang laut, waktu yang diperlukan mulai saat kontak sperma dengan ovum hingga bersatunya kedua nukleus sekitar 20 menit. Kejadian itu segera disusul oleh sintesis protein serta replikasi DNA. Dalam tempo 90 menit setelah fertilisasi, zigot mulai mengadakan pembelahan. Yang dimaksud dengan segmentasi ialah proses pembelahan zigot. Segmentasi yang terjadi pada sel telur yang telah dibuahi, mengikuti hukum-hukum tertentu. 

 1. Hukum Balfour, yang menyatakan bahwa :

 a. Kecepatan pembelahan berbanding terbalik dengan jumlah yolk atau deutoplasma (vitellus)

 b. Arah segmentasi tergantung pada letak kutub

 c. Setiap segmentasi dibimbing oleh sentriol & mempunyai kecendrungan membelah menjadi dua    oleh sel yang sama 

2. Hukum Sachs, yaang menyatakan bahwa :

a. Telur cenderung untuk membelah menjadi 2 sel anak yang sama besar

b. Bidang pembelahan yang baru memotong bidang pembelahan sebelumnya secara tegak lurus

3. Hukum Hertwig, yang menyatakan bahwa :

a. Posisi inti sel telur berada dipusat bioplasma

b. Sumbu panjang spindel bertepatan dengan sumbu panjang bioplasma sehingga sumbu panjang bioplasma ini terpotong oleh bidang pembelahan pertama secara tegak lurus

Disamping hukum-hukum tersebut segmentasi sangat dipengaruhi oleh letak yolk. Pada ovum yang termasuk tipe isolechital segmentasi itu berlangsung secara holoblastik & equal (sama besar). Artinya seluruh zigot membelah menjadi dua dan kedua sel anak sama besar. Pada ovum yang termasuk tipe telolechital serta letak yolk yang eksentris akan mengalami segmentasi meroblastik dan unequal. Artinya hanya sebagian saja zigot terutama didaerah kutub animal yang mengadakan segmentasi. Disamping itu hasil segmentasi adalah sel-sel anak yang tidak sama ukurannya.