EMBRIOGENESIS DAN INDUKSI EMBRIO (BAGIAN I) LABORATORIUM EMBRIOLOGI FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Indikator pencapaian: Definisi dan tahapan embriogenesis (pembelahan, blastulasi, gastrulasi dan neurulasi) Parameter pertumbuhan dan perkembangan embrio Pertumbuhan dan perkembangan embrio (waktu, tempat, proses) Pembelahan, Blastulasi, Gastrulasi dan Neurulasi Kaitan Tipe Pembelahan dengan Tipe Sel Telur Prinsip perkembangan: Segregasi sitoplasma dan induksi embrionik terkait dengan potensi prospektif sel Konsep organiser yang menjelaskan tentang proses induksi terkait dengan peta takdir Peranan hereditas inti dan sitoplasma (maternal) dalam perkembangan Aktivasi gen dalam proses diferensiasi (metilasi dan asetilasi) terkait dengan waktu dan proses embriogensis Kembar identik (monozigotik): komplit dan inkomplit Khimerism termasuk freemartin Wawasan bioteknologi: splitting, kloning, stem cell

Definisi dan Tahapan Embriogenesis Embriogenesis : proses pembentukan mahluk hidup yang belum memiliki bentuk definitif*. Empat tahapan embriogenesis : 1. Cleavage (pembelahan), proses pembelahan embrio terfertilisasi (zigot) secara mitosis. 2. Blastulasi, blastomer akan mengalami compaction (Blastosis compact), kemudian blastomer mensekresikan cairan yang menyebabkan terbentuknya blastocoel (blastosis: ICM, trofoblast, blastocoel) 3. Gastrulasi, terbentuknya tiga lapis daun kecambah (germ layers): ektoderm, mesoderm dan endoderm. Periode kritis perkembangan 4. Neurulasi, pembentukan buluh syaraf. Induksi notokorda pada ektoderm. * Bentuk yg mencirikan suatu species atau individu

Parameter Pertumbuhan dan Perkembangan embrio Pertumbuhan: Pertambahan jumlah atau ukuran sel menjadi lebih banyak atau lebih besar Satu sel banyak sel Zigot morula; jumlah sel blastomer bertambah Oosit primer pada folikel primordial oosit primer pada folikel tersier, oosit membesar Perkembangan: Perubahan bentuk atau fungsi sel ke arah bentuk atau fungsi yang baru Sel ektoderm menjadi sel neuron Morula Blastosis; blatomer menjadi ICM dan Trofoblas

Perkembangan Embrio Perkembangan : Perubahan bentuk dan fungsi sel kearah bentuk dan fungsi baru Perkembangan embrio dicapai melalui proses : induksi, diferensiasi dan determinasi. Faktor yang berpengaruh terhadap proses perkembangan : a. Genetik (yang terdapat dalam inti sel) b. Sitoplasma (yang dikontribusikan oleh maternal) c. Lingkungan

PROSES & TAHAPAN EMBRIOGENESIS : IDW.08 1. CLEAVAGE 2. BLASTULASI 3. GASTRULASI 4. NEURULASI ZIGOT MORULA BLASTOSIS GASTRULA NEURULA Hogan et al, 1994

(1) PROSES PEMBELAHAN (CLEAVAGE): Sigot Mitosis Penambahan bahan inti (DNA) Berjalan sangat cepat Ukuran embrio tetap Blastomer Zona pellucida Dihasilkan MORULA terdiri dr sel-sel blastomer Morula

MORULA (NON KOMPAK) (Gbr 4) COMPACTION MORULA KOMPAK (Gbr 5) COMPACTION Terjadi hubungan antar blastomer Tight & Gap Junction Pembentukan mikrofilamen & mikrotubulus antar membran plasma Batas antar blastomer Hilang

Memasuki tahap Blastulasi, pada Morula terjadi: Polarisasi Blastomer, Pembentukan rongga blastosul, diferensiasi sel blastomer Potensi berubah: Totipoten Pluripoten BLASTOSIS Kelompok sel dalam ICM (Inner cell mass) Kelompok sel luar Trofoblas

Sel trophectodermal (trofoblas) sel epitelial pipih & saling berhubungan Sistem transport ion mencegah pergerakan ion & air antar sel Membentuk konsentrasi gradien shg terdapat kekuatan utk mendorong air kedalam rongga.

(2) BLASTULASI (Sapi 7 hari PF; domba 5 hari PF) MORULA KOMPAK BLASTOSIS d Pembentukan blastosul merupakan proses diferensiasi; dikontrol oleh genom embrio & tidak tergantung pd jumlah sel. Komponen lain berperan dlm pembentukan blastosul: Pompa Na/K Tekanan Osmotic Na/K-ATPase b a c Diferensiasi Pembentukan Rongga Pemompaan Na dan air kedalam blastosul Perluasan embrio

b d a Struktur blastosis: a. Blastosul b. Inner cell Mass c. Trofoblast d. Zona pelucida c Blastosis Blastosis Ekspan

Blastosis ekspan hatching (menetas) (sapi H9-10; babi H6; domba/ kuda H7-8) Keluarnya blastosis ekspan dr zona pellucida * Zona pellucida mengalami *enzymatic digestion yg dihasilkan embrio & uterus Faktor lain adalah plasminogen & aktivator plasminogen yg dihasilkan embrio

LOKASI DAN PROSES PEMBELAHAN & BLASTULASI BLASTULASI PEMBELAHAN / CLEAVAGE Kornua Implantasi 20 jam setelah fertilisasi KORNUA UTERUS TUBA FALLOPII

PADA HEWAN PRIMATA DAN KUDA Blastulasi KORPUS UTERUS SERVIKS

(3) GASTRULASI (Sapi 14 hr pf) GASTRULA ICM Blastosis hatching 1. Hipoblast 2. Epiblast Gastrosul 3. Gastrosul Trofoblast di daerah Epiblast (D) /gastrosul

E. Rongga amnion (4) Epiblast 5. Epiblast Embrionik 6. Garis Primitif (F) 7. Tiga lapis daun kecambah/ G - Endoderm - Mesoderm - Ektoderm - Notokorda (mesoderm)

Pembentukan garis primitif Penebalan epiblast embrionik Pergerakan epiblast embrionik Ektderm Garis Primitif Invaginasi sel mesoderm & endoderm Membentuk lapisan daun kecambah Endoderm, Mesoderm & Notokorda

Tahapan Proses Gastrulasi pd Mamalia Pembentukan lapis hypoblast, epiblast dan gastrosul (bakal usus primitif) Pembentukan rongga amnion (pd bbrp mamalia) Pergerakan sel-sel epiblast embrionik Pembentukan daun kecambah ektoderm dan garis primitif Pembentukan daun kecambah mesoderm dan endoderm (basic body plan) melalui proses invaginasi & involusi + Notokorda (Sumbu Tubuh) dan Head Process

Skema penurunan jaringan 3 lapis daun kecambah pada embrio manusia dan monyet Luckett, 1978

Head Process Notochordal Process Head Process Notokordal Contoh pada embrio unggas

3. GASTRULASI Gastrula 3 lapis daun kecambah + NOTOKORDA induksi Notokorda Potongan melintang

3. GASTRULASI Anterior lebih cepat Sudah Neurulasi Posterior lebih lambat masih gastrulasi Neurula

Memasuki tahap Gastrulasi, Pergerakan (Perpindahan Sel) Pembentukan Aksis (Sumbu) Embrio Terjadi Interaksi dan Induksi Sel Proses Induksi Sel secara bertahap

(4) NEURULASI : Proses pembentukan neurula (buluh syaraf) Pembentukan lempeng Lipatan syaraf Perkembangan lipatan syaraf ke arah medio-lat notokorda terhadap ektoderm Buluh syaraf Ektoderm Induksi Lempeng sy Lipatan s Krista sy Notokorda Buluh sy

Jika gagal menutup Anencefali Jika gagal menutup Spina bifida

2. HUBUNGAN TIPE SEL TELUR & PEMBELAHAN Jumlah & Distribusi KT ( KT atau LESITAL) MAMALIA OLIGO- ISO- LESITAL KT sitoplasma AMFIBIA MESO- TELO- LESITAL UNGGAS POLI- TELO- LESITAL Sitoplasma + inti SERANGGA POLI- CENTRO- LESITAL Sitoplasma + inti

Tipe-Tipe Sel Telur Berdasarkan Jumlah dan Distribusi Kuning Telur (KT) Jumlah KT Distribusi KT Tipe Sel Telur Oligo Lesital Iso Lesital Oligoisolesital Meso Lesital Telo Lesital Mesotelolesital Poli Lesital Telo Lesital Politelolesital Sentro Lesital Polisentrolesital TIPE PEMBELAHAN Holoblastik sempurna Holoblastik tak sempurna Meroblastik

HOLOBLASTIK SEMPURNA/ EQUAL (Mamalia) Blastomer yang dihasilkan berukuran sama besar

PEMBELAHAN HOLOBLASTIK TIDAK SEMPURNA (Unequal): Amfibia Blastomer yang dihasilkan tidak berukuran sama besar

MEROBLASTIK DISKOIDAL: Ikan Zebra Sel telur membelah hanya di bagian sitoplasma + inti

MEROBLASTIK DISKOIDAL: Unggas Lihat PRAKTIKUM

Kesimpulan Jumlah dan banyaknya kuning telur pada sel telur akan mempengaruhi kecepatan & tipe pembelahan Semakin banyak KT pembelahan semakin lambat Tipe Sel Telur Tipe Pembelahan Hewan Oligoisolesital Holoblastik equal Mamalia Mesotelolesital Holoblastik unequal Amfibia Politelolesital Meroblastik diskoidal Unggas Polisentrolesital Meroblastik superficial Lalat buah