Materi Biologi Reproduksi manusia
Oleh Biohikmah.blogspot.com
Tahukah kalian, jika ada sekitar ±120 juta sperma dari sang ayah pada satu waktu dikirimkan ke rahim sang Ibu?
* Lalu pertanyaannya, jika sperma tersebut bersama-sama pergi menuju arah yang sama, yakni menuju sel telur. Kemudian, bagaimana mereka dapat menemukan arah yang tepat ?
* Dan bagaimana mereka mengetahui letak sel telur, yang tidak lebih besar daripada setitik debu? Lalu bagaimana sperma mampu menemukan jalan ke arah telur akibat adanya satu sistem lain yang tercipta sempurna yang ikut berperan?
Angka ini sengaja dibuat tinggi, sebab segera setelah sperma ini memasuki tubuh sang Ibu mereka mendapati diri mereka berhadapan dengan bahaya mematikan. Terdapat campuran pekat asam di dalam organ reproduksi sang Ibu yang menghalangi pertumbuhan bakteri. Campuran asam ini juga mematikan bagi sperma. Dalam beberapa menit saja, dinding vagina diliputi jutaan sperma yang mati. Beberapa jam kemudian, sebagian besar dari ±120 juta sperma tersebut akan mati. Senyawa asam ini, yang sangat penting bagi kesehatan sang ibu, sungguh sangat ampuh sehingga dengan mudah mampu membunuh semua sperma yang memasuki vagina.
Akan tetapi Allah, yang menciptakan sperma, juga menciptakan pencegahan melawan bahaya yang akan ditemui sperma dalam rahim sang Ibu. Pada saat sperma sedang diproduksi dalam tubuh sang ayah, senyawa basa ditambahkan pada cairan yang berisi sperma tersebut. Senyawa ini menurunkan pengaruh asam dalam rahim sang Ibu. Oleh sebab itu, sejumlah sperma lolos memasuki rahim sang Ibu dan berhasil mencapai pintu masuk ke tuba fallopi.
Sel telur melepaskan zat kimia untuk menarik perhatian sperma, yang berada sekitar 15 cm darinya, ke arah telur tersebut. Sperma ini bergerak lurus ke arah telur setelah menangkap signal kimia tersebut. Singkatnya, sel telur yang sama sekali tidak mengenali sperma tersebut, dan belum pernah berhubungan dengan mereka sebelumnya, memanggil sperma ini untuk datang padanya, dan melakukan penyatuan. Penyatuan satu sel sperma dengan sel telur ini dikenal dalam dunia kedokteran dan biologi sebagai pembuahan atau fertilisasi.
Berikut ini adalah bagian-bagian dari sperma:Pada dasarnya, sperma memiliki bagian-bagian yang masing-masing memiliki fungsi yang mendukung proses fertilisasi dapat berlangsung. Bagian-bagian tersebut terbagi atas 3 bagian utama, yaitu:
1. Bagian Kepala
Pada bagian kepala spermatozoon ini, terdapat inti tebal dengan sedikit sitoplasma yang diselubungi oleh selubung tebal dan terdapat 23 kromosom dari sel ayah. Selubung tebal yang dimaksud adalah akrosom, fungsi dari akrosom adalah untuk melindungi, juga menghasilkan enzim.
Akrosom ini mengandung enzim pembuahan yaitu hialuronidase dan akrosin. Yang masing-masing enzim tersebut memiliki fungsi yang berbeda.a. Hialuronidase merupakan enzim yang dapat melarutkan hialuronid pada korona radiata ovum, sehingga spermatozoon dapat menembus dan membuahi ovum.b. Sementara akrosin merupakan enzim protease yang dapat menghancurkan glikoprotein yang terdapat di zona pellusida ovum.
2. Bagian Badan
Terdapat sebuah mitokondria berbentuk spiral dan berukuran besar, berfungsi sebagai penyedia ATP/ energi untuk pergerakan ekor.
3. Bagian Ekor
Pada bagian ekor sperma yang cukup panjang terdapat Axial Filament pada bagian dalam,& membran plasma dibagian luar yang berfungsi untuk pergerakan sperma Berupa flagella untuk pergerakan spermatozoon.Bagian ini mengandung sedikit sekali sitoplasma dan mengandung rangka poros yang disebut aksonema.
Ovum, selayaknya spermatozoon juga didesain khusus untuk memuat muatan genetis berupa 23 kromosom, dan merupakan gamet dari wanita. Dan untuk melindungi muatan genetis tersebut, ovum harus memiliki beberapa lapisan pelindung, antara lain:1) Membran Vitellin yaitu lapisan transparan di bagian dalam ovum.2) Zona Pellusida yaitu lapisan pelidung ovum yang tebal dan terletak di bagian tengah. Terdiri dari protein dan mengandung reseptor untuk spermatozoa3) Korona Radiata yaitu merupakan sel-sel granulosa yang melekat disisi luar oosit dan merupakan mantel terluar ovum yang paling tebal
Ovum merupakan gamet betina yang nantinya akan melakukan fusi (penyatuan) dengan spermatozoon untuk membentuk zigot pada proses pembuahan. Ovum pada manusia bersifat microlechital yaitu ovum dengan kuning telur yang sedikit dan memiliki ukuran kecil dengan rata-rata berdiameter 1,5ยต.• Jika membandingkan ovum dengan spermatozoon, manakah diantaranya yang memiliki ukuran yang lebih kecil ?Jawabannya, adalah bila dibandingkan dengan spermatozoon, ukuran ovum jauh lebih besar daripada ukuran spermatozoon. Hal ini dikarenakan karena material isi ovum pun juga berbeda dengan material isi spermatozoon, material ovum terdiri dari glikogen, kuning telur dan protein yang terakumulasi dalam sitoplasma.
Berbeda dengan spermatozoon yang bergerak aktif menuju ovum, ovum bersifat non motil karena tidak memiliki alat pergerakan seperti spermatozoon. Ovum memiliki bentuk yang bulat dan mampu bergerak pasif untuk sampai ke tuba fallopii karena adanya bantuan dari gerakan silia di bagian infundibulum dan ampula tuba Fallopii * Peristiwa fertilisasi merupakan peleburan antara inti sel telur dengan inti sel sperma, hanya satu yang berhasil membuahi sel telur. Peleburan tersebut merupakan percampuran karakteristik-karakteristik genetika, berupa sifat-sifat parental dan maternal sehingga dapat berkembang menjadi individu baru . Proses Fertilisasi ini berlangsung di saluran telur (oviduk/tabung Fallopi).
* Selama berhubungan seksual, jumlah semen yang biasa diejakulasikan rata-rata adalah 3,5 mililiter dan setiap satu mililiter semen rata-rata mengandung 120 juta spermatozoon. Jumlah ini diperlukan mengingat tingkat kematian spermatozoon sangat tinggi, hanya sekitar 100 spermatozoon saja yang mampu bertahan hidup untuk mendekati ovum di tuba fallopii. Dua puluh persen (20%) spermatozoon rata-rata juga akan mengalami perubahan menjadi steril (kehilangan kemampuannya untuk membuahi ovum), sedangkan yang lainnya akan mati karena tingkat keasaman vagina, sehingga beberapa spermatozoon bahkan ada yang tidak dapat menjangkau leher rahim dan akhirnya mati.
* Saat fertilisasi, kepala spermatozoon menembus dinding sel telur, sedangkan ekornya tertinggal di luar. Selanjutnya inti telur dan inti sperma bersatu. Setelah bersatu, ovum menjadi zigot. Zigot berupa sebuah diploid (2n) dengan jumlah kromosom 23 pasang. Selanjutnya sambil bergerak ke arah uterus, zigot membelah secara mitosis berkali-kali. Zigot membelah diri menjadi dua, empat, delapan, enam belas dan seterusnya. Tahap ini disebut tahap pembelahan (cleavage).
* Sebagaimana yang kita telah bahas di dalam struktur ovum(sel telur), sel telur dilapisi bukan saja oleh membran plasma tetapi oleh lapisan-lapisan lain, dimana seharusnya hanya dapat ditembus dalam suatu proses yang memerlukan waktu agak lama sebelum spermatozoon dapat masuk. Oleh karena itu spermatozoon haruslah dapat menempel pada permukaan telur cukup lama sehingga reaksi penghancuran
* Secara umum fertilisasi dapat terjadi melalui tahapan berikut:
1. Pendekatan Spermatozoon ke Ovum 2. Penempelan Spermatozoon pada selaput telur 3. Penetrasi Spermatozoon ke dalam Ooplasma 4. Penggabungan Pronukleus Jantan dan Betina 5. Inisiasi Pembelahan Zygot
Pendekatan spermatozoa ke ovum* Tahap pertama yang terjadi di dalam proses fertilisasi adalah adanya pendekatan spermatozoon terhadap ovum. Dimana dalam proses mendekatnya spermatozoon ke sel telur tidak lepas dari peran gerak aktif spermatozoon.
* Tahukah kalian apakah sebenarnya yang memicu dari gerak aktif dari spermatozoon tersebut ?
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.
* Bisakah kalian menyebutkan, bagaimana spermatozoon menemukan arah yang tepat menuju ovum ?
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.
Penempelan spermatozoa pada selaput sel telur* Pada tahap ini, enzim-enzim pada spermatozoon sangat berpengaruh terhadap penempelan spermatozoon pada selaput telur. Seperti yang sudah kalian ketahui, spermatozoon memiliki pelindung yang disebut akrosom, dan akrosom ini jugalah yang menghasilkan enzim yang diperlukan untuk menembus lapisan pelindung dari ovum.
* Tahukah kalian apa saja enzim-enzim yang berperan ? * Bagaimana cara kerja dari enzim-enzim tersebut ?
Pertama, agar dapat melakukan penempelan pada sel telur, spermatozoon harus menembus lapisan-lapisan yang mengelilingi sel telur dengan cara mengeluarkan enzim hialuronidase untuk melarutkan senyawa hialuronid pada korona radiata, ini terjadi karena spermatozoon menembus sel folikel maka akrosoma putus dan hyaluronidase keluar, fungsi dari enzim hyaluronidase sendiri adalah untuk melarutkan senyawa hialuronid pada lapisan corana radiata.Kemudian spermatozoon mengeluarkan akrosin untuk melakukan lisis (menghancurkan glikoprotein pada zona pellusida) dan anti fertilizin agar dapat melekat pada sel telur. Proses pengeluaran kedua enzim tersebut disebut dengan reaksi akrosom.
* Spermatozoon dapat menempel juga disebabkan oleh adanya reaksi fertilizin dari selaput telur dengan antifertilizin dari spermatozoon. Pada tempat penempelan antara membran telur dengan akrosoma spermatozoon akan terbentuk semacam saluran membran. Inti spermatozoon akan masuk ke dalam sel telur melalui saluran ini.
* Tahukah kalian fungsi lain dari senyawa fertilizin ?
Fertilizin merupakan glikoprotein yang khusus dan unik untuk setiap species. Oleh karena itu tidak akan terjadi fertilisasi silang antar spesies, meskipun hidup di dalam satu tempat yang sama.
Penetrasi spermatozoa ke dalam OoplasmaJika kalian menyimak, pasti kalian sudah mengetahui bahwa dalam tiap berhubungan seksual, jumlah semen yang biasa diejakulasikan rata-rata adalah 3,5 mililiter dan setiap satu mililiter semen rata-rata mengandung 120 juta spermatozoon. Dan hanya satu spermatozoon saja yang dapat berhasil menembus lapisan ovum.Kemudian muncul berbagai pertanyaan dari pernyataan diatas;
* Seperti, bagaimana mekanisme ovum dalam menyeleksi satu spermatozoon tersebut? * Mengapa hanya satu spermatozoon yang dapat masuk ke dalam ovum ? * Apa yang terjadi dengan spermatozoon lain yang tidak dapat masuk ke dalam ovum?
- Masuknya inti spermatozoon ke dalam ooplasma menimbulkan berbagai reaksi, yaitu: reaksi membran, reaksi korteks dan kenaikan metabolisme- Saat spermatozoon melakukan penetrasi, maka sel telur akan mengeluarkan senyawa tertentu agar zona pellusida tidak dapat ditembus oleh spematozoon lain, mengakibatkan membran telur menjadi elastis dan liat (reaksi membran) agar tidak terjadi polispermi. Di dalam korteks terjadi kenaikan kadar ion Calsium (Ca++) sebagai activator metabolisme. Sintesis protein khusus pada proses ini dimaksudkan untuk membantu inisiasi pembelahan dan membentuk enzim metabolik- Fertilisasi yang dilakukan oleh satu spermatozoon saja disebut monospermi. Reaksi fisiologis penting yang terjadi pada permukaan telur apabila fertilisasi berlangsung ialah tidak responsifnya telur terhadap spermatozoon yang datang berikutnya, sehingga dapat mencegah masuknya spermatozoon yang kedua.- Mekanisme yang terjadi disebut sebagai reaksi penolakan (Blocking System), dimana tidak memungkinkan terjadinya polispermi, atau setidaknya dapat mencegah masuknya sperma yang kedua. Pada permukaan telur terdapat anti fertilizin. Salah satu fungsinya adalah bahwa pada waktu fertilisasi, reaksi fertilizin – anti fertilizin dapat mencegah spermatozoon lain agar tidak lagi menempel pada telur.- Penetrasi spermatozoon juga akan merangsang sel telur untuk menyelesaikan proses meiosis II yang menghasilkan 3 badan polar dan satu pronukleus betina. Masuknya spermatozoon dalam ooplasma menyebabkan reorganisasi penyebaran protein di dalam ooplasma. Pigmen (protein berwarna) mengalir ke tempat masuknya spermatozoon. Perubahan letak protein dalam ooplasma mencerminkan pola bentuk dan struktur tubuh embrio yang akan terbentuk nantinya.
Penggabungan pronukleus jantan dan betina * Tahap ini merupakan penggabungan inti antara genom jantan dengan betina. Setelah terbentuk pronukleus betina pada proses sebelumnya, selanjutnya pronukleus jantan bergerak untuk bergabung dengan pronukleus betina membentuk inti baru.
* Dapatkah kalian menjawab apa yang terjadi saat salah satu spermatozoon berhasil masuk ke dalam ooplasma? * Lalu bagaimana kalian menjelaskan proses penggabungan genom jantan dan betina tersebut? Spermatozoon yang masuk ke dalam sel telur dengan meninggalkan ekornya di dalam rongga perivitellin. Bagian leher berbalik di depan, inti atau nukleus kemudian membesar membentuk pronukleus jantan. Pronukleus jantan bergerak menuju ke pronukleus betina. DNA dan RNA dari spermatozoon bercampur dalam ooplasma, kemudian membentuk inti baru. * Bisakah kalian menerka, kemungkinan terjadinya penggabungan antar sperma dan telur yang berbeda spesies ?Penggabungan inti merupakan penyatuan genom jantan dengan betina. Kromosom bersatu membentuk sinkarion. Maka apabila kromosom berasal dari sperma dan telur lain spesies tidak akan dapat terjadi penggabungan, sebab jumlah pasangan dan ukurannya tidak saling bersesuaian.* Dalam peristiwa ini, terjadi penggabungan inti sel telur dan inti spermatozoon yang masing-masing mengandung 23 kromosom (haploid) sehingga dihasilkan zigot yang memiliki 46 kromosom (diploid).
Inisiasi pembelahan zigot* Zigot merupakan hasil dari penggabungan inti sperma yang mengandung 23 kromosom (haploid) dengan inti ovum yang mengandung 23 kromosom (haploid). Pembelahan berlangsung secara mitosis berkali-kali * Tahukah kalian, apa yang memicu terjadinya pembelahan tersebut? * Bisakah kalian menyebutkan secara urut proses pembelahan zygot itu?* Pembelahan ini mula-mula diawali dengan pembelahan inti, kemudian diikuti dengan pembelahan sitoplasma menjadi banyak sel yang lebih kecil, zigot membelah secara mitosis menjadi dua, empat, delapan, enam belas dan seterusnya. Pada saat dimana sel tersebut mencapai 32 sel dan membentuk bola padat, inilah yang disebut morula.* Di dalam morula terdapat rongga yang disebut blastosoel yang berisi cairan yang dikeluarkan oleh tuba fallopii, bentuk ini kemudian disebut blastosit. Lapisan terluar blastosit disebut trofoblas yang merupakan dinding blastosit yang berfungsi untuk menyerap makanan dan merupakan calon tembuni atau ari-ari (plasenta), sedangkan masa di dalamnya disebut simpul embrio (embrionik knot) merupakan calon janin. Blastosit ini bergerak menuju uterus untuk mengadakan implantasi (perlekatan dengan dinding uterus).* Setelah itu, terjadi tahap pembelahan dan pembentukan blastula Embrio akan masuk ke dalam suatu tahapan paling kritis yaitu stadium gastrula Gastrula ditandai dengan perubahan susunan yang sangat besar dan sangat rapi dari sel-sel di dalam embrio.
Materi Biologi Reproduksi manusia
P E N G U M U M A N