sistem otot manusia

MAKALAH  ANATOMI FISIOLOGI MANUSIA

SISTEM OTOT

Disusun oleh :

CHRISTIANI SIANTURI

DEBORA SUMARTI T

DEBY RYAN MUTHIAH

DEVI KHAIRUN NISA

DEVI RATNA

BIOLOGI DIK A 2011

 

                           

FAKULTAS  MATEMATIKA  DAN  ILMU  PENGETAHUAN  ALAM

UNIVERSITAS  NEGERI  MEDAN

2013

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan, ada beberapa bagian yang dapat membantu antara organ satu dengan organ lainnya, contohnya saja otot. Otot dapat melekat di tulang yang berfungsi untuk bergerak aktif. Selain itu otot merupakan jaringan pada tubuh hewan yang bercirikan mampu berkontraksi, aktivitas biasanya dipengaruhi oleh stimulus dari sistem saraf. Unit dasar dari seluruh jenis otot adalah miofibril yaitu struktur filamen yang berukuran sangat kecil tersusun dari protein kompleks, yaitu filamen aktin dan miosin.

Pada saat otot berkontraksi, filamen-filamen tersebut saling bertautan yang mendapatkan energi dari mitokondria di sekitar miofibril. Oleh karena itu, banyak jenis otot yang saling berhubungan walaupun jenis otot terdiri dari otot lurik, otot jantung, dan otot rangka. Ketiganya mempunyai fungsi dan tujuan yang berbeda pula.

1.2 Rumusan Masalah

1.      Apa fungsi otot bagi manusia?

2.      Apa sajakah jenis-jenis otot pada manusia?

3.      Bagaimana susunan kimia jaringan otot manusia?

4.      Darimana sajakah sumber energi kontraksi pada otot manusia?

5.      Bagaimana kontraksi otot pada manusia?

6.      Apa sajakah gangguan pada sistem otot manusia?

1.2  Tujuan Masalah

1.      Mengetahui fungsi otot bagi manusia

2.      Mengetahui jenis-jenis otot manusia.

3.      Mengetahui susunan kimia jaringan otot manusia.

4.      Mengetahui sumber energi kontraksi pada otot manusia.

5.      Mengetahui kontraksi otot pada manusia.

6.      Mengetahui gangguan pada sistem otot manusia.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Sistem Otot

            Sistem otot adalah sistem tubuh yang memiliki fungsi seperti untuk alat gerak, menyimpan glikogen dan menentukan postur tubuh. Terdiri atas otot polos, otot jantung dan otot rangka. Otot merupakan alat gerak aktif yang mampu menggerakkan tulang, kulit dan rambut setelah mendapat rangsangan. Otot memiliki tiga kemampuan khusus yaitu :

1.      Kontraktibilitas : kemampuan untuk berkontraksi / memendek.

2.      Ekstensibilitas : kemampuan untuk melakukan gerakan kebalikan dari gerakan yang ditimbulkan saat kontraksi.

3.      Elastisitas        : kemampuan otot untuk kembali pada ukuran semula setelah berkontraksi. Saat kembali pada ukuran semula otot disebut dalam keadaan relaksasi.

           

2.2. Fungsi Otot

            Otot dapat berkontraksi karena adanya rangsangan. Umumnya otot berkontraksi bukan karena satu rangsangan, melainkan karena suatu rangkaian rangsangan berurutan.rangsangan kedua memperkuat rangsangan pertama dan rangsangan ketiga memeprkuat rangsangan kedua . dengan demikian terjadilah ketegangan atau tonus yang maksimum . tonus yang maksimum terus – menerus disebut tetanus.

Otot mempunyai 4 fungsi utama yaitu, kontraktilitas, eksitabilitas, ekstensibilitas dan elastisitas.

1.      Contractility (kontraktilitas)  adalah kemampuan otot untuk memendek dengan kekuatan tertentu. Ketika otot berkontraksi, hal tersebut menyebabkan pergerakan struktur internal otot (filamen otot) dan akan menngakibatkan tekanan pada organ dan pembuluh darah.

2.      Excitability (eksitabilitas) adalah kemampuan otot untuk merespon stimulus, dimana umumnya otot, khususnya otot rangka berkontraksi sebagai akibat stimulasi oleh saraf. Otot polos dan jantung dapat berkontraksi tanpa stimulus luar, tetapi keduanya juga berkontraksi akibat stimulus saraf dan hormon.

3.      Extensibility (ekstensibilitas) adalah dapat meregang pada panjang tertentu dengan derajat tertentu.\

4.      Elasticity (elastisitas) adalah kemampuan otot untuk kembali ke kondisi semula setelah melakukan proses meregang.

2.3. Prinsip All or None

            Otot sebagai alat gerak aktif memiliki sifat iritabilitas yang ditunjukkan dengan proses menanggapi rangsang (mengenal dan merespon rangsang/stimulus) yang mengenainya secara langsung, tanpa tergantung pada jaringan saraf yang biasa mengaktifkannya. Kondisi iritabilitas otot dapat melemah jika otot telah mengalami kelelahan dan kembali ke kondisi maksimum apabila tersuplai oleh nutrisi dan oksigen yang cukup. Perlu diperhatikan bahwa prinsip all or none pada otot hanya berlaku pada setiap sel otot rangka, bukan pada gumpal otot atau otot secara umum serta pada sel otot jantung. Hal ini berarti bahwa apabila suatu sel otot rangka atau serabut otot diberikan stimulus di atas ambang ataupun ambang, maka sel otot akan berkontraksi penuh. Tetapi sebaliknya apabila stimulus yang mengenai sel otot berada di bawah ambang/subminimal maka sel otot tidak akan berkontraksi sama sekali. Stimulus bawah ambang dapat menimbulkan respon kontraksi dengan syarat diberikan secara berkali-kali dengan rentang waktu yang cepat (sumasi stimulus).

            Sangat berbeda pada otot atau jaringan otot, prinsip all or none tidak bisa berlaku pada jaringan ini. Pada sel otot makin kuat stimulus yang diberikan maka kekuatan kontraksinya tetap, sedangkan pada jaringan otot makin kuat stimulus yang diberikan maka makin kuat pula kekuatan kontraksinya. Hal ini terkait dengan adanya unit-unit motorik pada jaringan otot, dimana setiap unit motorik (serabut saraf motorik) tunggal akan bercabang > 100 cabang kecil yang masing-masing cabang akan mensyarafi sel otot. Bagian ujung saraf yang melekat pada otot biasanya disebut dengan motor end plate atau myoneural junction. Satu serabut saraf motor tunggal beserta dengan sel-sel otot yang disarafi dikenal dengan istilah unit motor.

            Apabila suatu saraf motor teraktivasi, maka semua sel-sel otot yang disarafinya berkontraksi secara simultan. Semakin banyak saraf motor yang diaktifkan maka makin banyak pula sel-sel otot yang berkontraksi. Jadi makin kuat stimulus yang mengenai saraf motor maka semakin banyak unit motor yang diaktifkan sehingga kontraksi otot semakin kuat.

Prinsip All or None pada Kontraksi Sel Otot Rangka

            Otot sebagai alat gerak aktif memiliki sifat iritabilitas yang ditunjukkan dengan proses menanggapi rangsang (mengenal dan merespon rangsang/stimulus) yang mengenainya secara langsung, tanpa tergantung pada jaringan saraf yang biasa mengaktifkannya. Kondisi iritabilitas otot dapat melemah jika otot telah mengalami kelelahan dan kembali ke kondisi maksimum apabila tersuplai oleh nutrisi dan oksigen yang cukup. Perlu diperhatikan bahwa prinsip all or none pada otot hanya berlaku pada setiap sel otot rangka, bukan pada gumpal otot atau otot secara umum serta pada sel otot jantung. Hal ini berarti bahwa apabila suatu sel otot rangka atau serabut otot diberikan stimulus di atas ambang ataupun ambang, maka sel otot akan berkontraksi penuh. Tetapi sebaliknya apabila stimulus yang mengenai sel otot berada di bawah ambang/subminimal maka sel otot tidak akan berkontraksi sama sekali. Stimulus bawah ambang dapat menimbulkan respon kontraksi dengan syarat diberikan secara berkali-kali dengan rentang waktu yang cepat (sumasi stimulus).

            Sangat berbeda pada otot atau jaringan otot, prinsip all or none tidak bisa berlaku pada jaringan ini. Pada sel otot makin kuat stimulus yang diberikan maka kekuatan kontraksinya tetap, sedangkan pada jaringan otot makin kuat stimulus yang diberikan maka makin kuat pula kekuatan kontraksinya. Hal ini terkait dengan adanya unit-unit motorik pada jaringan otot, dimana setiap unit motorik (serabut saraf motorik) tunggal akan bercabang > 100 cabang kecil yang masing-masing cabang akan mensyarafi sel otot. Bagian ujung saraf yang melekat pada otot biasanya disebut dengan motor end plate atau myoneural junction. Satu serabut saraf motor tunggal beserta dengan sel-sel otot yang disarafi dikenal dengan istilah unit motor.

            Apabila suatu saraf motor teraktivasi, maka semua sel-sel otot yang disarafinya berkontraksi secara simultan. Semakin banyak saraf motor yang diaktifkan maka makin banyak pula sel-sel otot yang berkontraksi. Jadi makin kuat stimulus yang mengenai saraf motor maka semakin banyak unit motor

2.4.      Pembagian Jenis – Jenis Otot

2.4.1.       Pembagian otot berdasarkan strukturnya

2.4.1.1. Otot Rangka ( Otot Lurik )

Otot kerangka adalah otot yang melekat pada kerangka. Bagian tubuh kita yang berdaging merupakan otot kerangka. Otot ini disebut juga otot lurik, karena jika dilihat dari samping, serabut otot ini memperlihatkan suatu pola serat melintang atau bergaris. Irisan melintang otot ini memperlihatkan beribu-ribu serabut otot. Serabut-serabut itu tersusun dalam berkas-berkas yang sejajar, dan terikat sesamanya oleh jaringan penyambung yang dilalui oleh pembuluh darah dan saraf. Ukuran diameter otot ini 50 mikron dengan panjang 2,5 cm.

Gambar 2.1.  Otot Lurik

Contoh otot kerangka adalah otot bisep dan trisep, yang terletak pada lengan atas. Otot lurik berbentuk silindris panjang, mempunyai inti banyak yang terletak di tepi. Cara kerja otot lurik dan kontraksinya menurut kehendak kita dan di bawah kesadaran kita. Gerakan otot kerangka cepat dan kuat, tetapi mudah lelah yang disebabkan oleh penumpukan asam laktat pada sel-selnya. Otot kerangka dapat berkontraksi bila diberikan rangsangan karena diinervasi oleh saraf sadar atau motoris. Rangsangan tersebut bisa berupa panas, kimia, mekanis, dan elektris. Sumber energi untuk kontraksi otot adalah ATP.

Gambar 2.2. Otot Lurik pada Lengan

Setiap otot rangka pada umumnya memiliki satu atau lebih hubungan atau perlekatan dengan tulang. Namun ada beberapa otot rangka yang tidak memliki perlekatan sama sekali dengan tulang. Misalnya otot lidah. Pada umumnya otot melekat pada dua tulang yang berbeda. Ujung otot yang melekat pada tulang disebut tendon. Ujung otot yang melekat pada bagian tulang yang yang lebih diam disebut origo, sedangkan ujung otot yang melekat pada bagian tulang yang digerakkan disebu insersio.

2.4.1.2. Otot Polos

Otot polos disebut juga otot tak sadar atau otot alat dalam (otot viseral). Otot polos tersusun dari sel – sel yang berbentuk kumparan halus. Otot polos dibentuk oleh sel-sel otot yang terbentuk dari gelendong dengan kedua ujung meruncing, serta mempunyai satu inti tunggal. Kontraksi otot polos tidak menuruk kehendak, tetapi dipersarafi oleh saraf otonom. Otot polos terdapat pada alatalat daam tubuh, misalnya pada :

-          Dinding saluran pencernaan

-          Saluran – saluran pernafasan

-          Pembuluh darah

-          Saluran kencing dan kelamin

Gambar 2.3.  Otot Polos

2.4.1.3. Otot Jantung

Struktur  otot jantung menyerupai otot lurik, tetapi letak  inti selnya di tengah. Selain itu, bentuk selnya bercabang. Pada setiap percabangan, terdapat jaringan pengikat yang dinamakan diskus interkalaris. Otot jantung memiliki ciri-ciri cepat bereaksi  terhadap rangsangan, tahan lelah dan dipengaruhi oleh susunan saraf tidak sadar. Susunana saraf ini adalah saraf kembar (nervus vagus) yang bersifat parasimpatis. Sel-sel jantung mendapat makanan dari arteri koronaria. Selama manusia, jantung terus terus berkontraksi dan jumlah kontraksi  setiap menit adalah 72 kali. Kontraksi jantung akan meningkat dengan rangsangan hormon adrenalin.

Gambar 2.4.  Otot Jantung

 

Gambar 2.5. Tiga tipe jaringan otot

Tabel 2.1. Perbedaan otot lurik, otot polos dan otot rangka

 

2.4.2. Pembagian otot berdasarkan fungsinya

Fungsi pertama otot yaitu alat gerak aktif, terjadi bila venter otot mendapatkan rangsang, kemudian contraksi maka akan menggerakan tualang-tulang yang dilekatinya, ini dilakukan oleh otot  rangka. Berdasarkan proses tersebut maka otot dapat dikelompokkan :

2.4.2.1. Kelompok otot yang saling memebantu dan berlawanan

1. Otot saling membantu (otot sinergis), yaitu beberapa otot yang bekerja pada satu sendi da saling membantu sehingga memberikan gerakan semacam.

Contohnya : M. bisep brachii (otot bisep lengan atas) dengan m cocarobrachialis gerakan fleksi (bengkoknya lengan bawah).

2.      Otot saling berlawanan (antagonis), yaitu dua atau lebih otot yang bekerja pada satu sendi dan saling berlawanan arahnya sehingga gerakanya saling menghambat otot yang satu dengan yang lainya. Contohnya pada otot bisep lengan atas dengan otot trisep lengan atas (m trisep brachii). Bisep menyebabkan gerakan fleksi pada lengan sedang trisep menyebabkan gerakan extensi (meluruskan) lengan.

2.4.2.2. Kelompok otot berdasarkan gerak dasar tertentu :

1. Otot fleksor : otot yang menyebabkan gerakan fleksi (membengkokan tulang) misalnya M bisep brachii membengkokan lengan bawah.
2. Otot extensor : otot yang menyebabkan gerakan extensi (meluruskan tulan) misalnya : M trisep brachii meluruskan lengan bawah.
3. Otot abductor : otot yang menyebabkan gerakan abduksi (menjauhi tubuh), misalnya m deltoideus menyebabkan abduksi lengan atas pada sendi bahu.
4. Otot adductor : otot yang menyebabkan gerakan adduksi (mendekati tubuh), misalnya m pectoralis mayor (otot dada besar) menyebabkan gerakan adduksi lengan atas pada sendi bahu, jadi berlawanan dengan m deltoideus.
5. Otot pronator : otot yang menyebabkan gerakan pronasi (memutar kebawah) misalnya : m prenator kwadratus memutar telapak tangan sehingga tertelungkup yang selalu bekerja sama secara sinergis dengan m prenator.
6. Otot supinator : otot yang menyebabkan gerakan memutar/ke luar (supinasi). Misalnya : m brachii yang memutar lengan bawah sehingga telapak tangan menengadah.
7. Otot rotator : otot yang menyebabkan gerakan rotasi (memutar). Misalnya : m gluteus maximus yang menyebabkan gerakan rotasi ke dalam tungkai atas pad sendi pangkal paha.

2.4.2.3. Kelompok otot yang bekerja pada satu sendi atau lebih.

1. Otot monoartikuler, otot yang hanya melalui satu sendi dan bekerja pada satu sendi tersebut. Misalnya : m brachiodialis.
2. Otot polyarticuler, otot yang melewati lebih dari satu sendi dan bekerja lebih dari satu sendi. Misalnya : m hamstring pada daerah pangkal paha dan bekerja pada sendi pangkal paha dan lutut.

2.5.      Kimia Jaringan Otot

2.5.1.                Struktur Otot Rangka

Fascia adalah jaringan yang membungkus dan mengikat jaringan lunak. Fungsi: mengelilingi otot, menyedikan tempat tambahan otot, memungkinkan struktur bergerak satu sama lain. Otot rangka merupakan kumpulan fasciculus (berkas sel otot berbentuk silindris yang diikat oleh jaringan ikat). Seluruh serat otot dihimpun menjadi satu oleh jaringan ikat yang disebutepimysium (fascia). Setiap fasciculus dipisahkan oleh jar.ikat perimysium
Di dalam fascicle, endomysium mengelilingi 1 berkas sel otot.
Di antara endomysium & berkas serat otot tersebar sel satelit yang berfungsi dalam perbaikan jaringan otot yang rusak.

                                                                        

Gambar 2.6.  Berkas otot dan bagian - bagiannya

2.5.2. Anatomi Mikroskop Sel Otot

2.5.2.1.      Myofibril

Dengan mikroskop cahaya myofibril tampak memiliki bagian cerah (cakram I) dan gelap (caktam A), bila menggunakan pewarnaan hematoksilin besi (Heidenheia). Inilah yang memberikan aspek bergaris melintang baik pada otot kerangka maupun otot jantung. Garis melintang ini dapat diamati pada:

- Otot kerangka yang masih hidup

- Otot segar tanpa menggunakan pewarnaan

- Otot setelah mengalami fiksasi dan di warnai

Pada satu serabut otot kerangka terdapat ribuan myofibril, sedangkan tiap myofibril memiliki ratusan myofilamen yang bersifat submikroskopis.

2.5.2.2.                Myofilamen 

Myofilamen terdiri dari 2 macam yaitu:

1.      Filament Miosin

Sering disebut filament kasar (coarse filaments), berdiameter 100 Angstrom dan panjangnya 1,5 µ. Filamen ini membentuk daerah A atau cakram A. Filamen ini tersusun pararel dan berenang bebas dalam matriks. Bagian tengah agak tebal dari bagian tepi. Fungsi dari myosin adalah sebagai enzim katalisator yang berperanan memecah ATP menjadi ADP⁺ energi, dan energi ini digunakan untuk kontraksi.

2.      Filamen Aktin

Panjangnya 1µ dan diameternya 50 Angstrom, terpancang antara 2 garis Z. Bagian tengahnya langsing dan elastis. Filamen ini membentuk cakram I, meskipun sebagian masuk ke dalam cakram A. Aktin dan myosin tersusun sejajar dengan sumbu memanjang serabut otot skelet.

Pada sediaan histologi yang baik selain cakram I dan A, tampak pula garis Z dan H bahkan garis M.

- Garis Z (Zwischenschreibe) atau intermediate disc:

Berupa garis tipis dan gelap yang membagi cakram I sama rata. Daerah antara 2 garis Z disebut “sarkomer” yang panjangnya sekitar 1,5µ.

- Garis H (Helleschreibe):

Terdapat dalam cakram A. Merupakan bagian agak cerah di kanan-kiri garis M, yang bebas dari unsur aktin.

- Garis M (Mittelschreibe):

Terdapat di tengah-tengah cakram A, suatu garis yang disusun oleh bagian tengah filamen myosin yang menebal.

Jadi dalam 1 sarkomer terdapat garis-garis Z-I-A-H-M-H-A-I-Z (tepatnya interval antara 2 garis Z, 1 pita A, dan ½ dari 2 garis I).

Gambar 2.7. Struktur mikroskopis Sarkomer

2.5.3.           Struktur Suatu  Sarkomer

1.      Sarkomer terdiri:
- filamen tebal,
- filamen tipis,
- protein yang menstabilkan posisi filamen tebal & tipis, &
- protein yang mengatur interaksi antara filamen tebal & tipis.

2.      Pita gelap (pita/ bands A an-isotropic); pita terang (pita/bands I isotropic)

3.      Filamen tebal terdapat di tengah sarkomer Pita A, terdiri 3 bagian:
   - garis M( garis Miosin)

   - zona H( zona Heller yang berarti bercahaya)

   - dan zona overlap

4.      Filamen tebal terdapat pada pita I;

5.      garis Z merupakan batas antara 2 sarkomer yang berdekatan & mengandungprotein Connectins yang menghubungkan filamen tiois pada sarkomer yang berdekatan.

2.5.4. Struktur Filamen Tipis (Filamen Aktin)

Filamen-filamen aktin terdiri dari suatu protein (BM= 43.000) yang berbentuk bola (globular) dan disebut aktin G. Molekul-molekul aktin G ini tersusun seperti untaian mutiara, bersama-sama membentuk suatu filament aktin F (serat), yang membentuk double helix dengan suatu puntiran tiap 36 nm. Alur pilinan ganda ini merupakan struktur dasar dari filamen-filamen aktin.

Protein-protein pengatur tertentu berikatan pada filament-filamen aktin. Protein-protein tersebut adalah tropomiosin (bergelung melingkar satu sama lain), merupakan molekul protein dengan panjang 40 nm, terletak dalam alur yang terbentuk antara kedua untaian filamen aktin F. Protein lainnya adalah troponin yang terletap pada kedua ujung tropomiosin. Ada 3 sub unit troponi: troponin I, troponin T, dan troponin C.

 

            Gambar 2.8 : Struktur filamen tipis

Keterangan:

1. Tn T (Troponin T)                   e. Head
2. Tn C( Troponin C)                  f. Rod
3. Tn I ( Troponin I)                    h. Myosin light chain
4. Aktin

2.5.5. Struktur Filamen Tebal ( Filamen Myosin)

Filamen-filamen myosin, terdiri atas protein myosin (BM= 460.000), dan panjang molekulnya 150 nm. Dengan menggunakan enzim tripsin molekul-molekul myosin dapat diuraikan dalam 2 subunit: meromiosin ringan (LMM) yang berbentuk batang dengan panjang 85 nm, danmeromiosin berat (HMM). Meromiosin berat terdiri atas bagian yang berbentuk batang yang membentang terus ke dalam bagian LMM, dan struktur globular pada bagian ujungnya yaitu kepala myosin. Molekul myosin lentur karena kedua sub unit dapat bergerak antara satu dan lainnya.

Filament-filamen myosin terdiri atas kumpulan padat molekul-molekul myosin dengan bagian yang berbentuk gagang terbentang sejajar dengan sumbu panjang filament. Kepala myosin terletak pada ujung dari molekul ynag bersebrangan dengan garis M dan dengan memakai mikroskop elektron terlihat membentuk gambaran seperti jembatan. Polarisasi dari filament-filamen myosin dengan kepala-kepala menjauhi garis M diyakini sebagai alasan mengapa proyeksi atau jembatan-jembatan melintang tak terdapat pada bagian tengah pita H, sehingga terbentuk pita H semu (“daerah kosong” dari Huxley)

Kepala-kepala myosin tersusun dalam suatu spiral sepanjang filament myosin dengan jarak 42 nm tiap putaran spiral. Hal ini menghasilkan pembentukan 6 baris kepala myosin pada permukaan filament myosin.

2.6.  Sumber Energi Untuk Kontraksi Otot

Proses kontraksi-relaksasi otot mutlak memerlukan energi. Sumber energi otot untuk berkontraksi adalah dalam bentuk "mata uang energi" yaitu Adenosine Tri Phosphate (ATP). ATP adalah suatu senyawa yang jika dihidrolisis akan menghasilkan energi tinggi. Nah energi inilah yang digunakan untuk proses gerakan kontraksi-relaksasi otot. Tidak heran bahwa salah satu peran otot adalah sebagai transducer energi. Otot memiliki peran dalam perubahan energi kimia (potensial) menjadi energi mekanik (gerakan, kinetik).

2.6.1. Energi dapat diperoleh dengan 5 cara:

1. ATP   ^{ATP ase}    ADP + H₃PO₄ + energi untuk kontraksi ......(1)

2. Fosfokreatin + ADP     ^{ATP ase}   Kreatin + ATP ....................(2)

3. Glukosa           asam laktat + energi untuk sintesis fosfokreatin....(3)

4. 2ADP ^{miokinase   dan Mg2+}   ATP + AMP .........................................(4)

5. 1/5 Asam laktat + O₂                      H₂O  + CO₂ + Energi

4/5 asam laktat                        Glikogen....(5)

2.6.1. ATP merupakan "mata uang energi" untuk otot

Hidrolisis ATP akan menghasilkan ADP dan Phosphat dan energi. Energi yang dihasilkan melalui proses kimia ini akan digunakan dalam pergerakan kepala myosin terhadap aktin sehingga ada mekanisme "sliding filament". ATP di dalam otot berada bebas di sitoplasma dan nantinya akan terikat pada kepala myosin. Sumber ATP di otot adalah ATP dalam bentuk bebas, proses hidrolisis kreatin fosfat, proses glikolisis dan proses fosforilasi oksidatif.

Gambar 2.8. Mekanisme pembentukan ATP

2.6.2. Kreatin fosfat merupakan molekul berenergi tinggi

Ketika otot dalam keadaan istirahat, otot membentuk ATP lebih dari yang dibutuhkan untuk metabolisme saat itu. ATP yang berlebih digunakan untuk mensintesis kreatin fosfat, suatu molekul kaya energi yang hanya ditemukan di otot. Enzim kreatin fosfokinase akan mentransfer fosfat energi tinggi dari ATP ke kreatin membentuk kreatin fosfat. Bila dibutuhkan, kreatiin kinase akan kembali mentransfer fosfat energi tinggi kembali ke ADP membentuk ATP. Nah ATP inilah yang akan digunakan untuk energi kontraksi.

2.6.3. Glikolisis tidak membutuhkan oksigen

Proses glikolisis yaitu pembongkaran glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat akan menghasilkan 2 ATP untuk satu molekul glukosa. Proses glikolisis terjadi di sitoplasma sel otot (sarkoplasma) yang membutuhkan enzim-enzim sebagai katalisator reaksi. Proses ini terjadi cepat namun hasil ATP-nya sedikit. Proses ini tidak memerlukan oksigen sehingga bisa terjadi dalam suasana anaerob (tanpa ada oksigen) atau aerob (ada oksigen). Normalnya asam piruvat yang dihasilkan oleh reaksi glikolisis akan memasuki mitokondria untuk menjalani proses selanjutnya yang disebut fosforilasi oksidatif. Bila tidak tersedia cukup oksigen maka jalur anaerobiklah yang akan dominan, asam piruvat tidak masuk ke mitokondria tetapi dimetabolisme menjadi asam laktat.

2.6.4. Fosforilasi Oksidatif

Apabila kadar oksigen cukup maka asam piruvat akan memasuki mitokondria dan akan teroksidasi menghasilkan energi dalam 36 ATP, energi panas, air dan CO2. Walaupun terjadi lebih lambat dari proses glikolisis, tetapi untuk satu molekul glukosa dihasilkan lebih banyak ATP yaitu 36 ATP. Sumber nutrisi untuk reaksi ini tidak hanya dari glukosa namun bisa berasal dari asam amino dan asam lemak.

2.7. Mekanisme Hutang Oksigen

Selama kerja otot, pembuluh darah otot melebar dan aliran darah meningkat sedemikian sehingga pasokan O₂ yang tersedia meningkat. Sampai suatu titik tertentu, konsumsi O₂ sebanding dengan energi yang dikeluarkan, dan semua kebutuhan energi dipenuhi melalui proses erobik. Namun, bila kerja otot sangat kuat, resintesis aerobik untuk simpanan energi tidak dapat mengikuti kecepatan penggunaannya. Dalam keadaan demikian, fosforilkreatin tetap digunakan untuk sintesis ulang ATP. Sebagian sintesis ATP dipenuhi dengan menggunakan energi yang dilepaskan melalui penguraian anaerobik glukosa menjadi laktat. Penggunaan jalur anaerobik bersifat self-limitting, karena meskipun terjadi difusi cepat laktat ke dalam aliran darah, cukup banyak yang berkumpul di otot yang pada akhirnya melampaui kapasitas dapar (buffer) jaringan dan menyebabkan penurunan pH yang menghambat enzim. Akan tetapi, untuk jangka pendek, adanya jalur anaerobik untuk penguraian glukosa memungkinkan kerja otot yang jauh lebih besar daripada bila tidak ada jalur tersebut. Misalnya, pada lari cepat 100 meter yang berlangsung 10 detik, 85% energi yang dipakai diperoleh secara anaerobik; pada lomba lari 2 mil yang berlangsung 10 menit 20% energi diperoleh secara anaerobik; dan pada lomba lari jauh yang berlangsung 60 menit, hanya 5% energi yang diperoleh dari metabolisme anaerobik.

Setelah selesainya satu masa kerja, O₂ ekstra digunakan untuk membuang sisa laktat, mengembalikan ATP dan simpanan fosforilkreatin, serta mengganti sejumlah kecil O₂ yang berasal dari mioglobin. Jumlah O₂ ekstra yang dipakai sebanding dengan besarnya kebutuhan energi, selama berlangsungnya kerja, yang melampaui kapasitas sistesis aerobik simpanan energi, yaitu batas terjadinya hutang oksigen. Utang O₂ diukur secara eksperimental dengan menetapkan konsumsi O₂ setelah kerja sampai konsumsi basal yang menetap tercapai, dan mengurangi konsumsi basal dari jumlah keseluruhan. Jumlah hutang oksigen ini dapat mencapai enam kali konsumsi O₂ basal, menunjukkan bahwa orang tersebut mampu melakukan kerja sebesar enam kalinya, yang tidak mungkin dilakukan tanpa utang oksigen. Tampaknya utang maksimal dapat terjadi dengan cepat atau lambat; kerja berat hanya mungkin untuk waktu singkat, sedangkan kerja yang lebih ringan dapat berlangsung lebih lama.

Atlet yang terlatih dapat lebih meningkatkan konsumsi O₂ otot dibandingkan dengan orang tidak terlatih, dan dapat menggunakan asam lemak bebas lebih efektif. Dengan demikian mereka mampu melakukan kerja yang lebih berat tanpa menghabiskan simpanan glikogennya dan tanpa meningkatkan pembentukan asam laktat. Karena itu, hutang oksigennya lebih kecil untuk setiap beban kerja. Mereka juga dibiasakan makan makanan tinggi karbohidrat selama beberapa hari sebelum pertandingan, yang akan meningkatkan simpanan glikogen otot. Hal ini saja telah dapat meningkatkan ketahanan.

2.8. Kontraksi Otot

2.8.1.      Proses Kontraksi Otot Rangka

Pada tahun 1955, Hansen dan Huxly, mengemukakan teori sliding filaments (filamen yang bergeser) pada otot lurik. Mereka menyatakan bahwa saat otot kontraksi tidak terjadi pemendekan filamen, namun hanya pergeseran filamen-filamen. Melalui pengamatan dengan menggunakan mikroskop elektron dan difraksi sinar X, Hansen dan Huxly menemukan dua set filamen, yaitu aktin dan miosin. Aktin dan miosin tersebut bergeser sehingga otot dapat memendek dan memanjang saat otot berkontraksi dan berelaksasi. Filamen tersebut terdapat di dalam sarkomer. Sarkomer terdapat dalam sel otot. Jumlah filamen dalam satu sarkomer dapat mencapai ratusan hingga ribuan filamen, bergantung jenis ototnya. Filamen-filamen tersebut membangun 80% massa sarkomer. Perhatikan Gambar .

Gambar 2.9. (a) Otot rangka pada vertebrata dari tingkat otot sampai tingkat molekul yang membangunnya.

(b) Posisi aktin dan miosin saat relaksasi dan kontraksi

Transmisi impuls dari saraf ke otot rangka melalui sinapsis neuro muscular. Otot rangka diinervasi oleh serabut saraf yang bermielin yang asalnya sebagian besar dari medula spinata akhir dari saraf membuat hubungan dengan otot lewat sinapsis neuro muscular. Sinap akso muscarini terjadi penghantaran rangsang dari serabut saraf ke otot. Dimana neuro transmiternya berupa asetil kolin yang akan ditangkap oleh reseptornya pada membran sel otot. Kemudian akan timbul potensial aksi disepanjang membran otot yang akan menyebabkan kontraksi otot. Terdapat tubulus T(transverse tubulus) yang merupakan suatu kanal yang masuk ke sel otot, yang berada di samping miofibril. Potensial aksi pada membran sel otot akan mencapai miofibril melalui tubulus T. Disekitar miofibril terdapat retikulum sarkoplasmik yang mengitari miofibril. Ketika potensial aksi mencapai retikulum sarkoplasmik maka menyebabkan pompa Ca²⁺ dari retikulum sarkoplasmik ke miofibril.

Miofibril tersusun dari komponen aktin dan miosin. Filamen aktin tanpa kehadiran kompleks tropomiosin-tropomin akan berikatan kuat dengan miosin jika ada magnesium dan ATP. Pada kenyataanya terdapat kompleks tropomin-tropomiosin yang menutup sisi aktif pada aktin sehingga tidak terjadi ikatan antara aktin dan miosin.

Sebelum kontraksi dimulai kepala dari miosin berikatan dengan ATP. ATPase pada kepala miosin secara cepat akan memecah ATP menjadi ADP dan Pi. Pada tahap ini konformasi dari kepala miosin akan bergerak ke depan tegak lurus terhadap aktin, tanpa berikatan dengan aktin. Selanjutnya sekresi ion kalsium dari retikulum sarkoplasmik dalam jumlah besar sebagai respon dari potensial aksi. Ion kalsium akan berikatan dengan troponin, dimana troponin pada tahap selanjutnya akan menggerakkan tropomiosin menjauhi sisi aktif dari aktin. Kemudian kepala miosin akan berikatan dengan aktin pada sisi aktif itu. Ikatan antara kepala miosin dan sisi aktif aktin menyebabkan perubahan konformasi dari kepala miosin, menyebabkan kepala miosin menarik filamen aktin bergerak ke arah garis M. Terjadi overlaping antara filamen aktin yang menyebabkan pemendekan pada zona H dan zona I zona A tetap.  Ketika kepala miosin bergerak miring menuju garis M terjadi pelepasan ADP and Pi. Hal ini akan menyediakan sisi ikatan baru untuk ATP. Ikatan ATP dengan kepala miosin akan menyebabkan lepasnya ikatan antara kepala miosin dengan aktin. Setelah kepala lepas dari aktin molekul ATP baru yang terikat tadi akan dipecah menjadi ADP dan Pi.  Kemudian kepala miosin akan berikatan dengan sisi aktif aktin yang baru. Proses ini akan berlangsung lagi dan lagi sampai aktin tertarik sampai garis M.

Gambar 2.10. Kontraksi Otot Rangka

            Bila tidak ada rangsangan, maka tidak ada pembebasan Ca^2+, tidak ada perlekatan aktin myosin sehingga otot tetap beristirahat. Jembatan silang saling menganggur, dengan menggunakan energy dari pemecahan ATP, ADP dan Pi dibebaskan ke luar jembatan silang. Bila jembatan silang menerima ATP baru maka jembatan silang akan terlepas dari aktin, dan kembali ke posisi semula.

2.8.2.      Proses kontraksi Otot Polos

Meskipun organisasi internal otot polos kurang jelas, namun melalui pengamatan dengan mikrosop electron, diketahui adanya jembatan silang antara filament tebal dan tipis, sehingga diyakini mekanisme kontraksi otot polos mirip pergeseran filamen seperti pada otot bergaris melintang.

Kontraksi otot polos seperti pada otot rangka dan jantung, sangat tergantung pada konsentrasi Ca²⁺ interseluler. Perbedaannya terletak pada mekanisme pengaturan kontraksi oleh Ca²⁺  troponin, maka sebagai penggantinya, Ca²⁺  mengaktifkan otot polos dengan pengaturan rantai myosin (myosin-linked regulation). Myosin otot polos dapat berinteraksi dengan aktin jika myosin rantai ringan difosforilasi. Ion Ca²⁺  mengatur fosforilasi myosin rantai ringan secara tidak langsung dengan jalan berkombinasi dengan protein pengikat Ca²⁺  (kalmodulin). Kompleks kalmodulin- Ca²⁺  mengaktifkan “myosin rantai ringan kinase”, yang memfosforilasi myosin rantai ringan kemudian memulai kontraksi dan memelihara siklus jembatan silang terus berjalan selama Ca²⁺  masih tersedia. Kontraksi dengan penguraian rantai myosin ini juga terjadi pada otot Moluska dan beberapa kelompok invertebrate yang lain serta pada system kontraktil aktin miosin non otot.

Karena system tubulus T yang terorganisasi seperti pada otot rangka tidak ada, dan reticulum sarkoplasma biasanya sangat kurang luas, maka hubungan eksitasi-kontraksi pada otot polos juga agak berbeda dengan otot rangka. Ion Ca²⁺ yang mengaktifkan kontraksi otot sebagian besar berasal dari cairan ekstraseluler, sedangkan dari reticulum sarkoplasma hanya sedikit. Depolarisasi pada sarkolema menyebabkan permeabilitasnya terhadap Ca²⁺ meningkat, sehingga Ca²⁺  berdifusi masuk ke sarkoplasma (mengikuti gradient konsentrasi) untuk memulai kontraksi. Kontraksi berakhir bila Ca²⁺   dikeluarkan dari sarkoplasma dengan memompa kembali Ca²⁺ keluar sel. Ada beberapa sel otot polos yang reticulum sarkoplasmanya membentuk tautan bercelah dengan sarkoplasmanya.

Otot polos dapat diaktifkan secara spontan oleh saraf, hormone, dan pada beberapa kasus oleh regangan otot. semua sumber eksitasi aktif umumnya meningkatkan konsentrasi Ca²⁺ intraseluler.

2.8.3.      Peranan Ion Kalsium Dalam Kontraksi Otot Rangka

setiap ujung akson saraf motor akan berakhir pada sel otot. Persambungan (sinapsis) antara ujung akson dengan sel otot ini dikenal sebagai cawanujung motor atau persambunga saraf otot. Bila implus saraf sampai pada ujung akson saraf motor, ia akan memicu pembebasan asetilkolin, yaitu suatu neurontransmitter pada ujung prasinapsis saraf motor. Asetilkolin akan menyebar ke celah sinapsis, kemudian akan melekat pada reseptor yang terdapat pada membrane subsinapsis. Interaksi antara asetilkolin dengan reseptor yang menyebabkan peningkatan permeabillitas membrane sel otot (sarkolema). Depolarisasi ini akan dirambatkan sebagai implus sepanjang sarkolema. Implus yang melalui T tubulus akan menyebabkan ion Ca²⁺ yang tersimpan dalam reticulum sarkoplasma dibebaskan ke dalam sitoplasma. Ca²⁺ yang tersebar dalam sitoplasma tersebut kemudian melekat pada troponin (subunit TnC). Akibat dari melekatnya Ca²⁺  pada troponin ini, maka tropomiosin akan bergeser, sehingga tempat perlekatan myosin pada aktin terbuka. Dengan terbentuknya tempat perlekatan myosin ini maka jembatan silang myosin akan melekat pada aktin (terbentuk aktomiosin). Melalui siklus jembatan silang berkali-kali  (50-100 kali), maka akan terjadilah proses kontraksi. Kontraksi akan berakhir apabila Ca²⁺  yang melekat pada troponin secara aktif ditarik kembali ke dalam reticulum sarkoplasma. Ca²⁺  dari troponin akan menyebabkan molekul tropomiosin menutup kembali semua tempat perlekatan myosin pada filament aktin, dan otot kembali relaksasi.

2.9.  Gangguan Pada Sistem Otot Manusia

Otot dapat mengalami gangguan atau sakit, dan pada umumnya gangguan pada otot berhubungan dengan kekacauan homoestatis. Gangguan tersebut mungkin karena kekurangan zat makanan tertentu, terkumpulnya produk-produk beracun, penyakit, luka, lama tidak berfungsi, atau kesalahan hubungan saraf. Bebarapa gangguan otot pada manusia diantaranya :

1.      Kejang otot

Kejang otot atau lebih dikenal dengan istilah kram adalah ketegangan otot yang sangat kuat, hal ini dapat terjadi kerena cuaca dingin, aktivitas yang terlalu berat, serta tidak tidak seimbangnya ion dan air didalam tubuh. Gejala kram adalah timbulnya rasa sakit dan nyeri yang luar biasa. Apapun pencegahan terjadinya adalah adalah menjaga otot agar tidak terlalu lelah dan rileks

2.      Keseleo

Penyebab terjadinya keseleo adalah tertariknya atau tendon didaerah persendian, dan  jika terlalu keras bisa menyebabkan putusnya otot, mencegah keseleo adalah dengan berhati-hati dalam beraktivitas.

3.      Nyeri otot

Nyeri otot terjadi karena alirah darah yang terhambat, sehingga menyebabkan peredaran darah tidak lancar, nyeri biasanya dialami oleh orang yang berusia lanjut dan ada kecendrungan kambuh pada cuaca dingin. Pencegahan nyeri adalah dengan cara mengkonsumsi makanan yang bergizi dan olah raga yang teratur, dan bila otot nyeri dapat dilakukan pijatan ringan atau menggosoknya dengan minyak gosok atau minyak angin.

4.  Miastenia Gravis

Miastenia grafis adalah penyakit yang menyebabkan otot menjadi lemah dan cenderung lumpuh.penyakit ini biasanya menyerang sekitar kelopak mata, muka, leher dan anggota gerak lainya.

5. Polio

Polio adalah infeksi virus yang menyerang pada otot pengendali, polio dapat menyebabkan mengecilnya kaki sehingga menyebabkan penderitanya menjadi lumpuh. ciri-ciri orang  yang terserang virus polio adalah panas tinggi dan kejang-kejang, pencegahanya adalahdengan memberikannya imunisasi polio pada usia balita secara rutin.

6. Kelelahan Otot

Kelelahan otot adalah suatu keadaan di mana otot tidak mampu lagi melakukan kontraksi sehingga mengakibatkan terjadinya kram otot atau kejang-kejang otot.

6.      Astrofi Otot

Astrofi otot adalah penurunan fungsi otot akibat dari otot yang menjadi kecil dan kehilangan fungsi kontraksi. Biasanya disebabkan oleh penyakit poliomielitis.

7.      Distrofi Otot

Distrofi otot adalah suatu kelainan otot yang biasanya terjadi pada anak-anak karena adanya penyakit kronis atau cacat bawaan sejak lahir.

8.      Kaku Leher / Leher Kaku / Stiff

Kaku leher adalah suatu kelainan yang terjadi karena otot yang radang / peradangan otot trapesius leher karena salah gerakan atau adanya hentakan pada leher serta menyebabkan rasa nyeri dan kaku pada leher seseorang.

9.      Hipotrofit Otot

Hipotrofit otot adalah suatu jenis kelainan pada otot yang menyebabkan otot menjadi lebih besar dan tampak kuat disebabkan karena aktivitas otot yang berlebihan yang umumnya karena kerja dan olahraga berlebih.

10.  Hernis Abdominal

Hernis abdominal adalah kelainan pada dinding otot perut yang mengakibatkan penyakit hernia atau turun berok, yaitu penurunan usus yang masuk ke dalam rongga perut.

BAB III

PENUTUP

6.1  Kesimpulan

Sistem otot adalah sistem tubuh yang memiliki fungsi seperti untuk alat gerak, menyimpan glikogen dan menentukan postur tubuh. Otot merupakan alat gerak aktif yang mampu menggerakkan tulang, kulit dan rambut setelah mendapat rangsangan. Otot mempunyai 4 fungsi utama yaitu, kontraktilitas, eksitabilitas, ekstensibilitas dan elastisitas.

Sangat berbeda pada otot atau jaringan otot, prinsip all or none tidak bisa berlaku pada jaringan ini. Pada sel otot makin kuat stimulus yang diberikan maka kekuatan kontraksinya tetap, sedangkan pada jaringan otot makin kuat stimulus yang diberikan maka makin kuat pula kekuatan kontraksinya Pembagian otot dibagi menjadi beberapa jenis. Berdasarkan strukturnya, otot dibedakan menjadi otot rangka, otot polos, dan otot jantung. Berdasarkan gerak dasarnya dibedakan menjadi otot fleksor, otot extensor, otot abductor, otot adductor, otot pronator, otot supinator, otot rotator. Berdasarkan otot yang bekerja pada satu sendi atau lebih yakni otot monoartikuler dan otot polyarticuler. Berdasarkan kelompok otot yang saling memebantu dan berlawana yaitu otot sinergis dan antagonis.

Mekanisme hutang oksigen adalah penggunaan jalur glikolisis anaerobik akibat ketidakseimbangan energi (ATP) dan oksigen dengan kontraksi otot yang terjadi. Dan setelah kontraksi selesai, hutang ini harus dibayar kembali dengan glikolisis anaerobik.

Mekanisme kontaksi otot rangka dan otot jantug terjadi dengan bantuan Ion Ca²⁺ yang membuka kompleks troponin-tropomiosin pada aktin. Ion Ca²⁺  juga membantu pengikatan troponin pada sisi aktif aktin sehingga menyebabkan kepala miosin menarik filamen aktin bergerak ke arah garis M. Terjadi overlaping antara filamen aktin yang menyebabkan pemendekan pada zona H dan zona I zona A tetap. Hingga akhirnya akan terbentuk sisi ikatan baru untuk ATP. Kemudian kepala miosin akan berikatan dengan sisi aktif aktin yang baru. Proses ini akan berlangsung lagi dan lagi sampai akhirnya terjadi relaksasi. Mekanisme kontraksi otot polos hampir sama dengan kontraksi otot rangka. Perbedaannya hanya pada Ca^{2+ yang}  mengaktifkan otot polos dengan pengaturan rantai myosin (myosin-linked regulation). Otot dapat mengalami gangguan atau sakit, dan pada umumnya gangguan pada otot berhubungan dengan kekacauan homoestatis. Gangguan tersebut mungkin karena kekurangan zat makanan tertentu, terkumpulnya produk-produk beracun, penyakit, luka, lama tidak berfungsi, atau kesalahan hubungan saraf.

Daftar Pustaka

Guyton. 2006. Medician of physiologi. Jakarta. EGC

Irianto, Kus. 20004. Struktur Dan fungsi Manusia Untuk Paramedis. Bandung: Yrama Widya. 

Raven. P.2000. Atlas Anatomi. Jakarta: djambatan.

Setiadi. 2007. Anatomi Fisiologi Manusia. Surabaya. Graha Ilmu. l

Setyawan, Risfandy. 2012.  http://and1volleyball.blogspot.com/2012/08/sumber-sumber-energi-dan-metabolisme.html#!/2012/08/sumber-sumber-energi-dan-metabolisme.html (Diakses pada tanggal 10 Februari 2013)

Sinaga, Erlintan dan Melva Silitonga. 2011. Anatomi Fisiologi Tubuh Manusia. Medan: Universitas Negeri Medan