DARI SEL TELUR KE ORGANISME

Memang sulit untuk membayangkan bahwa kita masing-masing memulai kehidupan sebagai sebuah sel tunggal yang berukuran sebesar titik pada akhir kalimat ini. Kurang dai sebulan setelah kontrasepsi, otak kita sudah terbentuk dan jantung kita yang sedang berkembang telah mulai berdenyut. Hanya diperlukan total waktu sekitar sembilan bulan-kurang lebih sama dengan lama waktu sekolah dalam setahun-untuk berubah wujud dari zigot menjadi bayi manusia, yang dibangun dari miliaran sel-sel terdiferensiasi yang diatur dan diorganisasikan menjadi jaringan dan organ yang mempunyai fungsi khusus.

Dengan memadukan genetika molekuler dengan pendekatan klasik terhadap embriologi, para ahli biologi perkembangan sekarang sedang mulai mennajwab banyak pertanyaan mengenai bagaimana sebuah sel telur yang dibuahi menjadi seekor hewan tertentu.

Fertilisasi mengaktifkan sel telur dan menyatukan nukleus sperma dan nukleus sel telur

Gamet, yaitu sperma dan sel telur yang menyatu selama fertilisasi atau pembuahan, merupakan jenis sel yang sangat terspesialisasi yang dihasilkan melalui serangkaian peristiwa perkembangan yang kompleks dala testis dan ovarium induk. Fungsi utama fertilisasi adalah untuk menyatukan kumpulan kromosom haploid dari dua individu menjadi sebuah sel diploid tunggal, yaitu zigot.

1.    Reaksi Akrosomal

Reaksi akrosomal ini melepaskan enzim-enzim hidrolitik yang membuat struktur yang memanjang yang disebut penjuluran akrosomal mampu menembus lapisan jeli sel telur tersebut. Ujung penjuluran akrosomal itu dilapisi oleh protein yang menempel ke molekul reseptor spesifik yang berada di lapisan vitelin di luar membran plasma sel telur.

Reaski akrosomal menyebabkan penyatuan membran plasma sel telur dan sel telur dan masuknya satu nukleus sperma ke dalam sitoplasma sel telur itu. Penyatuan membran menimbulkan respons listrik yang mirip neuron oleh mebran plasma sel telur tersebut. Saluran ion membuka, sehingga ion natrium dapat mengalir ke dalam sel telur dan mengubah potensial membran. Depolarisasi membran disebut juga sebagai pemblokiran cepat terhadap polispermia karena peristiwa tersebut mencegah lebih dari satu sel sperma menyatu dengan membran plasma sel telur. Tanpa pemblokiran itu, fertilisasi ganda akan terjadi dan mengakibatkan kelainan jumlah kromosom dan mitosis abnormal.

Peristiwa yang mengikuti pertemuan tunggal dengan sel telur menjamin bahwa hanya satu nukleus sperma yang memasuki sitoplasma sel telur.

1.       Sel sperma mengadakan kontak dengan lapisan pembungkus sel telur yang seperti jeli.

2.       Reaksi akrosomal dimulai dengan pembebasan enzim hidrolitik dari akrosom yang ada pada kepala sperma. Enzim itu menggali lubang pada lapisan pembungkus tersbut, sementara pertumbuhan filamen aktin menghasilkan penonjolan dari kepala sperma, yaitu penjuluran akrosomal.

3.       Penjuluran akrosomal memanjang melalui lapisan pembungkus tersebut dan berikatan dengan reseptor pada lapisan vitelin sel telur. Enzim pada penjuluran akrosomal kemungkinan mencerna dan membuat lubang pada lapisan vitelin itu, dan penjuluran akrosomal emngadakan kontak dengan membran plasma sel telur.

4.       Membran plasma sperma dan sel telur menyatu, dan

5.       Nukleus sperma memasuki sitoplasma sel telur. Penyatuan membran gamet itu memicu baik perubahan listrik pada membran plasma sel telur tersebut maupun reaksi kortikal, yang menghambat masuknya sperma lain.

6.       Dalam reaksi kortikal, butiran kortikal pada sel telur menyatu dengan membran plasma dan membebaskan enzim dan makromolekul lain yang memisahkan lapisan vitelin dari membran plasma dan mengeraskannya. Lapisan vitelin menjadi membran fertilisasi yang kedap (tidak dapat ditembus) sperma

2.     Reaksi Kortikal

Pengaruh utama lain penyatuan membran plasma sel telur dengan sperma adalah reaksi kortikal, yaitu serangkaian perubahan di zona bagian luar (korteks) sitoplasma sel. Penyatuan sperma dengan sel telur memicu suatu jalur transduksi sinyal yang menyebabkan retikulum endoplasmik (RE) sel telur itu membebaskan kalsium (Ca²⁺) ke dalam sitosol. Pembebasan kalsium dari RE dimulai pada tempat masuknya sperma dan kemudian menjalur dalam bentuk gelombang diseluruh sel telur yang dibuahi tersebut.

Fertilisasi pada Mammalia

Sel telur mamalia diselubungi oleh sel-sel folikel yang dilepaskan dan dibebaskan bersama dengan sel telur itu selama ovulasi. Sebuah sel sperma yang dikapasitasi harus bermigrasi melalui lapisan sel folikel ini sebelum mencapai zona pelusida, atau matriks ekstraseluler sel telur. Zona pelusida terdiri atas 3 glikoprotein berbeda yang membentuk filamen yang berikatan dengan molekul komplementer pada permukaan kepala sperma. 

1.       Sperma bermigrasi melalui lapisan pembungkus sel folikelndan berikatan dengan molekul reseptor pada zona pelusida sel telur.

2.       Pengikatan tersebut menginduksi reaksi akrosomal, dimana sperma membebaskan enzim-enzim pencernaan ke dalam zona pelusida.

3.       Dengan bantuan enzim hidrolitik ini, sperma mencapai membran plasma sel telur, dan protein membran plasma sperma berikatan dengan reseptor pada membran sel telur.

4.       Membran plasma menyatu, yang memungkinkan isi sel sperma memasuki sel telur.

5.       Enzim dibebaskan selama reaksi kortikal sel telur mengeraskan zona pelusida, yang sekarang berfungsi sebagai penghambat terjadinya polispermia.