Saat mendengar fertilisasi, yang ada di benak kita adalah mengenai reproduksi atau pembuahan. Nah, untuk lebih memperjelas mengenai fertilisasi, berikut ini akan dijelaskan mengenaia pengertian dari fertilisasi.
Fertilisasi terjadi ketika sperma dan oosit (telur) bergabung dan nukleusnya menyatu. Karena masing-masing sel reproduksi ini adalah sel haploid yang mengandung setengah dari materi genetik yang diperlukan untuk membentuk manusia, kombinasinya membentuk sel diploid. Sel tunggal baru ini, yang disebut zigot, berisi semua materi genetik yang diperlukan untuk membentuk manusia — setengah dari ibu dan setengah dari ayah.
Fertilisasi adalah sebuah kegiatan sel telur dan sel sperma datang bersama untuk membentuk zigot, memulai rangkaian peristiwa yang dapat mengakibatkan kehamilan. Pada mamalia, termasuk pada manusia, telur dilepaskan dari ovarium perempuan, dan sperma dari penis laki-laki. Pemupukan biasanya terjadi melalui hubungan seksual, tapi kemajuan ilmiah telah membuka jalan bagi in vitro teknik, yang dilakukan di laboratorium.
Fertilisasi adalah sesuatu yang merujuk kepada peleburan dua gamet yang dapat berupa nukleus atau sel-sel bernukleus untuk membentuk sel tunggal (zigot) atau peleburan nukleus. Biasanya melibatkan penggabungan sitoplasma (plasmogami) dan penyatuan bahan nukleus (kariogami).
Transit Sperma
Fertilisasi adalah permainan angka. Selama ejakulasi, ratusan juta sperma (spermatozoa) dilepaskan ke dalam vagina. Hampir seketika, jutaan sperma ini diatasi oleh keasaman vagina (sekitar pH 3,8), dan jutaan lainnya mungkin terhalang memasuki rahim dengan lendir serviks yang tebal. Dari mereka yang masuk, ribuan dihancurkan oleh leukosit uterus fagositik. Jadi, perlombaan menuju tabung rahim, yang merupakan tempat paling khas bagi sperma untuk menghadapi oosit, dikurangi menjadi beberapa ribu pesaing.
Perjalanan mereka — yang dianggap difasilitasi oleh kontraksi rahim — biasanya memakan waktu dari 30 menit hingga 2 jam. Jika sperma tidak segera menemukan oosit, mereka dapat bertahan hidup dalam tabung rahim selama 3-5 hari.
Dengan demikian, pembuahan masih bisa terjadi jika hubungan intim berlangsung beberapa hari sebelum ovulasi. Sebagai perbandingan, oosit dapat bertahan hidup secara mandiri hanya sekitar 24 jam setelah ovulasi. Hubungan seksual lebih dari satu hari setelah ovulasi biasanya tidak akan menghasilkan pembuahan.
Selama perjalanan, cairan dalam saluran reproduksi wanita mempersiapkan sperma untuk pembuahan melalui proses yang disebut kapasitasi, atau priming. Cairan meningkatkan motilitas spermatozoa. Mereka juga menguras molekul kolesterol yang tertanam di membran kepala sperma, menipiskan membran sedemikian rupa yang akan membantu memfasilitasi pelepasan enzim lysosomal (pencernaan) yang dibutuhkan sperma untuk menembus bagian luar oosit setelah kontak dilakukan.
Sperma harus menjalani proses kapasitasi agar memiliki “kapasitas” untuk membuahi oosit. Jika mereka mencapai oosit sebelum kapasitasi selesai, mereka tidak akan dapat menembus lapisan luar sel tebal oosit.
Kontak Antara Sperma dan Oosit
Setelah ovulasi, oosit yang dilepaskan oleh ovarium tersapu ke — dan sepanjang — tuba uterus. Fertilisasi harus terjadi di saluran uterus distal karena oosit yang tidak dibuahi tidak dapat bertahan selama 72 jam perjalanan ke rahim. Seperti yang akan Anda ingat dari studi Anda tentang oogenesis, oosit ini (khususnya oosit sekunder) dikelilingi oleh dua lapisan pelindung.
Corona radiata adalah lapisan luar sel folikular (granulosa) yang terbentuk di sekitar oosit yang berkembang di ovarium dan tetap bersamanya pada saat ovulasi. Zona pellucida yang mendasari (pellucid = “transparan”) adalah membran glikoprotein transparan, tetapi tebal yang mengelilingi membran plasma sel.
Saat ia tersapu di sepanjang tabung uterus bagian distal, oosit bertemu dengan sperma kapasitisasi yang bertahan, yang mengalir ke arahnya sebagai respons terhadap zat-zat kimiawi yang dilepaskan oleh sel-sel korona radiata. Untuk mencapai oosit itu sendiri, sperma harus menembus dua lapisan pelindung. Sperma pertama menggali melalui sel-sel korona radiata. Kemudian, setelah kontak dengan zona pelusida, sperma mengikat reseptor di zona pelusida.
Ini memulai proses yang disebut reaksi akrosomal di mana “tutup” sperma yang diisi enzim, disebut akrosom, melepaskan enzim pencernaan yang tersimpan. Enzim-enzim ini membersihkan jalur melalui zona pellucida yang memungkinkan sperma mencapai oosit. Akhirnya, satu sperma melakukan kontak dengan reseptor pengikat sperma pada membran plasma oosit (Gambar 1). Selaput plasma sperma itu kemudian bergabung dengan membran plasma oosit, dan bagian kepala dan tengah dari sperma “pemenang” memasuki bagian dalam oosit.
Bagaimana cara sperma menembus korona radiata? Beberapa sperma mengalami reaksi akrosom spontan, yang merupakan reaksi akrosom yang tidak dipicu oleh kontak dengan zona pellucida. Enzim pencernaan yang dilepaskan oleh reaksi ini mencerna matriks ekstraseluler dari corona radiata. Seperti yang Anda lihat, sperma pertama yang mencapai oocy tidak pernah membuahinya.
Sebaliknya, ratusan sel sperma harus menjalani reaksi akrosomal, masing-masing membantu mendegradasi corona radiata dan zona pellucida sampai jalan dibuat untuk memungkinkan satu sperma untuk bersentuhan dan berfusi dengan membran plasma oosit. Jika Anda mempertimbangkan hilangnya jutaan sperma antara masuk ke dalam vagina dan degradasi zona pellucida, Anda dapat memahami mengapa jumlah sperma yang rendah dapat menyebabkan infertilitas pria.
Ketika sperma pertama bergabung dengan oosit, oosit menyebarkan dua mekanisme untuk mencegah polispermia, yaitu penetrasi oleh lebih dari satu sperma. Ini sangat penting karena jika lebih dari satu sperma membuahi oosit, zigot yang dihasilkan akan menjadi organisme triploid dengan tiga set kromosom. Ini tidak sesuai dengan kehidupan.
Mekanisme pertama adalah blok cepat, yang melibatkan perubahan permeabilitas ion natrium saat pengikatan sperma pertama, mendepolarisasi membran plasma oosit dan mencegah fusi sel sperma tambahan. Blok cepat diatur dalam hampir segera dan berlangsung sekitar satu menit, selama waktu itu masuknya ion kalsium setelah penetrasi sperma memicu mekanisme kedua, blok lambat.
Dalam proses ini, yang disebut sebagai reaksi kortikal, butiran kortikal duduk tepat di bawah membran plasma oosit dengan membran dan melepaskan protein penghambat zonal dan mucopolysaccharides ke dalam ruang antara membran plasma dan zona pelusida. Protein penghambat zonal menyebabkan pelepasan sperma lain yang melekat dan menghancurkan reseptor sperma oosit, sehingga mencegah sperma mengikat lagi. Mucopolysaccharides kemudian melapisi zigot yang baru lahir dalam penghalang yang tidak bisa ditembus yang, bersama dengan zona pellucida yang mengeras, disebut membran pembuahan.
Zigot
Ingatlah bahwa pada titik pembuahan, oosit belum menyelesaikan meiosis; semua oosit sekunder tetap ditahan dalam metafase meiosis II sampai pembuahan. Hanya pada saat pembuahanlah oosit menyelesaikan meiosis. Pelengkap bahan genetik yang tidak dibutuhkan yang hasilnya disimpan dalam tubuh kutub kedua yang akhirnya dikeluarkan. Pada saat ini, oosit telah menjadi sel telur, gamet haploid betina.
Dua inti haploid yang berasal dari sperma dan oosit dan yang terkandung di dalam telur disebut sebagai pronuklei. Mereka mendekondensasi, memperluas, dan mereplikasi DNA mereka dalam persiapan untuk mitosis. Pronuklei kemudian bermigrasi satu sama lain, amplop nuklir mereka hancur, dan materi genetik yang diturunkan pria dan wanita berbaur. Langkah ini melengkapi proses pembuahan dan menghasilkan zigot diploid sel tunggal dengan semua instruksi genetik yang diperlukan untuk berkembang menjadi manusia.
Sebagian besar waktu, seorang wanita melepaskan sel telur tunggal selama siklus ovulasi. Namun, dalam sekitar 1 persen siklus ovulasi, dua telur dilepaskan dan keduanya dibuahi. Dua zigot membentuk, menanam, dan berkembang, menghasilkan kelahiran kembar dizigotik (atau persaudaraan). Karena kembar dizigotik berkembang dari dua telur yang dibuahi oleh dua sperma, mereka tidak lebih identik daripada saudara kandung yang lahir pada waktu yang berbeda.
Jauh lebih jarang, zigot dapat dibagi menjadi dua anak yang terpisah selama perkembangan awal. Ini menghasilkan kelahiran kembar monozigot (atau identik). Meskipun zigot dapat membelah sejak tahap dua sel, pemisahan terjadi paling umum selama tahap blastokista awal, dengan sekitar 70-100 sel hadir. Dua skenario ini berbeda satu sama lain, di mana embrio kembar yang dipisahkan pada tahap dua sel akan memiliki plasenta individu, sedangkan embrio kembar yang terbentuk dari pemisahan pada tahap blastokista akan berbagi plasenta dan rongga korionik.
Fertilisasi adalah langkah pertama yang perlu terjadi untuk membuat bayi! Secara sederhana, pembuahan terjadi ketika sperma dan sel telur bergabung untuk membuat embrio. Agar seorang pria dan wanita dapat menghasilkan bayi, Anda membutuhkan otak, rahim, saluran tuba, sperma, dan telur yang sehat.
Peran Folikel
Di ovarium, ada sesuatu yang disebut folikel. Folikel adalah kantung berisi cairan yang mengandung satu sel telur dan sel-sel yang mempersiapkan sel telur untuk perkembangan embrio awal. Ketika seorang wanita mengalami menstruasi, ada seluruh kelompok folikel di ovarium yang bersiap untuk tumbuh. Folikel-folikel ini, yang dikenal sebagai folikel antral berukuran antara 2 dan 10mm.
Otak membuat hormon yang disebut Follicle Stimulating Hormone (FSH). FSH memberitahu folikel di ovarium untuk tumbuh dan menjadi lebih besar. Yang satu menjadi sekitar 20mm dan yang lainnya hancur. Folikel besar itu membuat estrogen yang memberi tahu lapisan rahim untuk tumbuh dan bersiap untuk kehamilan. Otak merespons dengan hormon yang disebut Luteinizing Hormone (LH) – inilah yang biasanya terdeteksi oleh alat prediksi ovulasi. LH hanya ada di dalam tubuh selama satu hari setiap bulan.
Ovulasi dan Pelepasan Telur
Sekitar 24-36 jam setelah LH muncul, ovulasi terjadi dan sel telur dikeluarkan dari ovarium. Telur perlu ditangkap oleh tuba falopii tempat sperma dapat menemukannya. Telur yang telah dibuahi disebut embrio. Lima hari setelah pembuahan, embrio pada tahap blastokista didorong ke dalam rahim, di mana ia perlu ditanamkan ke dalam lapisan. Jika ini terjadi, hormon kehamilan dibuat dan periode berikutnya tidak terjawab.
Proses Fertilisasi
Fertilisasi biasanya terjadi pada saluran tuba seorang wanita tak lama setelah ovulasi jika sperma berhasil masuk ke saluran reproduksi. Selama hubungan seksual, jutaan sperma melakukan perjalanan melalui saluran reproduksi wanita tetapi hanya satu sperma tunggal yang dapat menembus atau membuahi sel telur. Secara instan, setelah sel telur dan sperma bertemu, sel-sel mulai bercampur dan membelah yang mulai membentuk sekuensing DNA genetik dan jenis kelamin (laki-laki atau perempuan!) Untuk bayi di masa depan.
Jika satu sperma tidak dapat menembus sel telur, sel telur itu bergerak melalui rahim dan hancur. Setelah itu, kadar hormon Anda akan kembali normal dan tubuh wanita mulai melepaskan lapisan tebal rahim melalui menstruasi. Setelah sel telur dibuahi, kemudian bergerak ke bawah tabung dan menanamkan ke dalam rahim, memulai kehamilan. Beberapa wanita mungkin melihat bercak (atau sedikit pendarahan) selama 1 atau 2 hari sekitar waktu implantasi. Kadang-kadang sel telur yang dibuahi akan ditanamkan di luar rahim, seperti di tuba falopii atau leher rahim, yang dikenal sebagai kehamilan ektopik.
Fertilisasi pada Hewan
- Fertilisasi eksternal (khas pada hewan-hewan akuatik): gamet-gametnya dikeluarkan dari dalam tubuhnya sebelum fertilisasi.
- Fertilisasi internal (khas untuk adaptasi dengan kehidupan di darat): sperma dimasukkan ke dalam daerah reproduksi betina yang kemudian disusul dengan fertilisasi. Setelah pembuahan, telur itu membentuk membran fertilisasi untuk merintangi pemasukan sperma lebih lanjut. Kadang-kadang sperma itu diperlukan hanya untuk mengaktivasi telur
Empat tahapan fertilisasi
- Masuknya sperma, Sel sperma yang masuk melalui vagina tidak otomatis akan membuahi sel telur yang dilepaskan oleh organ reproduksi wanita. Sebaliknya, mereka akan melalui banyak proses adaptasi yang dinamakan kapasitasi. Pertama-tama, sperma akan mengalami peningkatan ion kalsium sehingga ekor sperma dapat bergerak lebih aktif. Kian dekat dengan sel telur, antigen yang ada pada permukaan sel sperma akan menghilang sehingga sperma dapan mengikat sel telur tersebut.
- Bertemunya sel sperma dan sel telur, Tahapan berikutnya dari proses fertilisasi ini cukup rumit. Jika sel telur memiliki zona pellucida yang terlalu tebal, ada kemungkinan sel sperma tidak bisa mengingat sel telur sehingga pembuahan tidak dapat terjadi. Zona pellucida adalah lapisan pembungkus sel telur yang mengandung tiga jenis glikoprotein.
- Bersatunya sel telur dan sel sperma, Proses fertilisasi ini membutuhkan PH30 yang disebut fertilin. Fertilin ini berfungsi meleburkan kedua membran pada sel telur dan sel sperma sehingga menyebabkan masuknya sel sperma ke dalam sel telur. Pada tahap ini, sel sperma juga melepas ekornya. Sementara bagian sperma lainnya seperti mitokondria berfungsi melakukan membelahan sel telur sehingga sperma tersebut bisa masuk lebih dalam ke sel telur yang ukurannya lebih besar dari sel sperma.
- Aktivasi, Tahap akhir dari fertilisasi adalah aktivasi alias melihat respons sel telur terhadap aktivitas pembuahan yang dilakukan sel sperma. Respons pertama yang dilakukan sel telur biasanya mencegah terjadinya pembuahan oleh banyak sel sperma atau disebut polispermi.
Fertilisasi pada tumbuhan biji terbuka (gymnospermae)
Pada tumbuhan, inti spermatozoid yang dihasilkan oleh serbuk sari akan membuahi sel telur sehingga dihasilkan zigot saja sehingga akan disebut pembuahan tunggal.
Fertilisasi pada tumbuhan biji tertutup (angiospermae)
Di dalam bakal biji ada 2 buah inti, yaitu inti sel telur dan inti kandung kenbaga sekunder. Inti sperma 1 membuahi sel telur dan menghasilkan zigot yang akan tumbuh menjadi keping lembaga, sedangkan inti sperma 2 akan membuahi inti kandung lembaga sekunder dan menghasilkan putik lembaga. Jadi pada bakal biji terjadi 2 kali pembuahan sehingga disebut pembuahan ganda.