makalah kel. 1 fisiologi gerak
DESCRIPTION
Makalah kuliah fisiologi hewanTRANSCRIPT
FISIOLOGI GERAK
MAKALAH
Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Fisiologi Lanjut
yang dibimbing oleh Dr. Abdul Gofur, M.Si
Oleh:
Abu Husen NIM 140341808606
Minahanggari Mukti NIM 140341808625
Nur Susanti NIM 140341808633
Tito Wahyu A. NIM 140341808637
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
2015
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Gerakan manusia tidak hanya aksi pada sendi tubuh, tetapi juga gerakan
individu organ dan bahkan sel-sel individual. Dalam kondisi duduk, sel-sel darah merah
dan putih bergerak ke seluruh tubuh, sel-sel otot berkontraksi dan relaksasi untuk
menjaga postur tubuh, dan kelenjar mensekresi bahan kimia untuk mengatur fungsi
tubuh. Tubuh mengkoordinasikan aksi seluruh kelompok otot untuk memungkinkan
memindahkan udara masuk dan keluar dari paru-paru, untuk mendorong darah ke
seluruh tubuh, dan untuk mendorong makanan yang makan melalui saluran pencernaan.
Sedangkan gerakan yang kita sadari,yaitu kontraksi otot rangka untuk memindahkan
tulang kerangka agar dapat bergerak berpindah tempat dan sebagainya (Openstax
College, 2015).
Terjadinya gerakan tubuh sangat dipengaruhi oleh kondisi fisiologis, yang antara
lain melibatkan kontaksi otot, metabolisme energi, sistem syaraf. Oleh karena itu dalam
maklah ini akan diulas lebih lanjut mengenai hal tersebut.
B. Tujuan
1. Memahami proses kontraksi otot.
2. Pasokan energi untuk kontraksi.
3. Fisiologi aktivasi otot oleh sistem syaraf pusat.
4. Peran otot rangkauntuk menghasilkan gerakan tubuh.
BAB II
ISI
A. Proses Kontraksi Otot
Teori kontraksi otot yang diterima saat ini adalah teori pergeseran filament yang
dikemukakan oleh H.E. Huxley dan J. Hanson, serta oleh A.F. Huxley dan R.
Needergerke pada 1954. Pada saat sarkomer memendek, panjang filamen tipis (aktin)
dan filamen tebal (miosin) tidak berubah, tetapi terjadi tumpang tindih antara filamen
aktin dan miosin yang terjadi pada seluruh sarkomer. Saat otot berkontraksi, filamen
aktin akan bergeser ke tengah sarkomer sedangkan filamen miosin tetap di temaptnya.
Dalam keadaan istirahat, tempat perlekatan miosin pada molekul aktin tertutup oleh
tropomiosin. Molekul tropomiosin diikat pada tempatnya oleh troponin. Kontraksi akan
dimulai saat impuls saraf (berupa muatan listrik) menyebar ke seluruh sel otot, sampai
ke miofibril melalui Tubulus T. Impuls di Tubulus T menyebabkan ion Ca++ keluar dari
retikulum sarkoplasma. Ion Ca++ sampai ke miofibril berikatan dengan Troponin C.
Ketika troponin (subunit TnC) menerima ion Ca++ maka posisinya akan berubah,
perubahan ini akan diikuti oleh berubahnya posisi tropomiosin sehingga tempat
perlekatan miosin terbuka. Terbukanya tempat perlekatan miosi pada aktin tersebut
akan diikuti oleh menempelnya kepala miosin pada tempat perlekatan miosin tersebut.
Dengan bantuan energi dari pemecahan ATP menjadi ADP + Pi oleh ATP ase, maka
jembatan silang akan menarik filamen aktin ke arah tengah sarkomer sehingga terjadi
kontraksi otot.
Dasar utama teori jembatan silang adalah bahwa kepala miosin “mendayung
sepanjang filamen aktin dan menariknya ke arah tengah sarkomer. Dasar kekuatan
pergesran adalah siklus pembentukan dan pembongkaran gandengan aktomiosin (siklus
jembatan silang miosin) antara kepala miosin dengan monomer aktin. Kepala miosin
mula-mula melekat pada suatu monomer aktin dan kemudian mengalami suatu
perubahan vektorial dalam konfigurasiatau orientasi sehingga filamen aktin ditarik ke
arah tengah sarkomer. Jembatan silang kemudian terlepas, kemudian kembali ke posisi
semula dan siap memulai siklus dengan melekat pada monomer aktin berikutnya. Jadi,
jelaslah bahwa suatu pemendekan sarkomer memerlukan pengulangan ratusan siklus
jembatan silang. Setiap siklus jembatan silang akan menggeser filamen aktif sejauh 10
nm dan memerlukan energi dari 1 ATP. Satu hal yang penting dari model ini adalah
bahwa altomiosin dibentuk secara tidak kekal, dan ATP dipecah hanya apabila satu
siklus jembatan silang selesai. Satu jembatan silang terdiri dari: (1) perlekatan miosin
dengan aktin, (2) gerakan jembatan silang menggeser filamen aktin ke tengah sarkomer
dengan menggunakan energi dari ATP, (3) perlekatan jembatan silang miosin dengan
aktin akan terlepas jika jembatan silang menerima ATP baru.
Siklus jembatan silang dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Pada saat otot istirahat tropomiosin menutup tempat perlekatan miosin pada serabut
aktin. ATP dihidrolisis oleh ATP-ase miosin, namun ADP dan Pi masih melekat
pada miosin, energi tersimpan dalam jembatan silang.
2. A. Jika ada rangsangan, Ca++ dibebaskan ke dalam sarkoplasma, ditangkap oleh
troponin sub unit TnC, maka tropomiosin akan bergeser dan tempat perlekatan
miosin pada aktin menjadi terbuka sehingga miosin berlekatan dengan aktin.
3. Jembatan silang mengangguk, dengan menggunakan energi dari pemecahan ATP,
ADP dan Pi dibebaskan keluar jembatan silang.
4. Bila jembatan silang mennerima ATP baru maka jembatan silang akan terlepas dari
aktin dan kembali ke posisi semula.
a. Peranan ion Ca++ dalam Kontraksi Otot
Ujung akson neuron motorik akan berakhir pada sel otot. Sinapsis antara ujung
akson dengan sel otot ini dikenal sebagai motor end plate atau persambungan saraf otot
(neuromuscular junction). Pada saat impuls saraf sampai di ujung akson saraf motor,
maka akan memicu pembebasan asetilkolin, yaitu suatu neurotransmitter pada ujung
neuron prasinaps. Asetilkolin akan menyebar ke celah sinaps, kemudian akan melekat
pada reseptor yang terdapat pada membran pascasinaps. Interaksi antara asetilkolin
dengan reseptor akan menyebabkan peningkatan permeabilitas membran sel otot
(sarkolemma) terhadap ion Na+ sehingga menimbulkan depolarisasi pada sarkolemma.
Depolarisasi ini akan dirambatkan sebagai impuls sepanjang sarkolema. Impuls yang
melalui T tubulus ini akan menyebabkan ion Ca++ yang tersimpan dalam retikulum
sarkoplasma dibebaskan ke dalam sitoplasma. Ion Ca++ yang tersebar dalam sitoplasma
kemudian akan melekat pada troponin (subunit TnC). Akibat dari melekatnya Ca++ pada
troponin ini, maka tropomiosin akan bergeser, sehingga tempat perlekatan miosin pada
aktin terbuka. Dengan terbukanya tempat perlekatan miosin ini, maka jembatan silang
miosin akan melekat pada aktin terbentuk ektomiosin. Melalui siklus jembatan silang
berkali-kali ini (50-100 kali) maka terjadilah proses kontraksi. Kontraksi akan berakhir
jika Ca++ yang melekat pada troponin secara aktif ditarik kembali ke retikulum
sarkoplasma. Terlepasnya Ca++ dari troponin akan menyebabkan molekul tropomiosin
menutup semua tempat perlekatan miosin pada filamen aktin, otot kembali relaksasi.
b. Metabolisme Otot
Otot dapat berkontraksi jika terdapat cukup ATP yang tersedia dalam serabut
otot. ATP sebagai sumber energi pergerakan otot bersumber dari :
1. ATP dalam sel. ATP yang tersedia dalam serabut otot dapat mempertahankan
kontraksi otot selama beberapa detik.
2. ATP dari kreatin fosfat. Kreatin fosfat merupakan molekul berenergi tinggi yang
tersimpan di dalam sel otot. Dengan bantuan enzim kreatin fosfokinase, Kreatin
fosfat dapat bereaksi dengan ADP sehingga terbentuk ATP. Kreatin fosfat dapat
menghasilkan ATP yang cukup untuk mempertahankan kontraksi otot selama
kurang lebih 15 detik.
3. ATP dari glukosa yang disimpan di dalam sel otot. Glukosa di dalam sel otot
disimpan dalam bentuk glikogen. Melalui proses metabolisme glikogenolisis,
glikogen dipecah meghasilkan glukosa, kemudian glukosa akan mengalami
katabolisme sehingga menghasilkan banyak ATP melalui proses respirasi seluler.
4. ATP dari glukosa dan asam lemak yang didapatkan dari aliran darah. Ketika
kebutuhan energi sangat tinggi, glikogen yang disimpan di hati dan asam lemak
yang disimpan di sel adiposa akan dilepaskan ke aliran darah. Glukosa dan asam
lemak kemudian serap oleh sel-sel otot dari aliran darah. ATP kemudian dihasilkan
dari molekul-molekul berenergi tinggi ini melalui proses respirasi seluler.
c. Peranan ATP dan Fosfagen dalam Kontraksi Otot
Dalam proses kontraksi otot, ATP berfungsi sebagai sumber energi siap pakai.
ATP akan dibebaskan melalui reaksi yag dikatalisis oleh ATP-ase. Reaksinya sebagai
berikut :
ATP-ase
ATP ADP + H3PO4 + Energi kontraksi
Selain ATP, di dalam otot tersimpan senyawa fosfat ebrenergi tinggi lain yang disebut
fosfagen antara lain berupa fosfokreatin, fosforilarginin, dan fosforilglikosianin.
Apabila karena satu dan lain hal misalnya karena berolahraga, persediaan ATP dalam
otot menipis, maka sumber energi dapat diperoleh dari fosfagen. Fosfagen akan
memberikan gugus fosfatnya kepada ADP untuk pembentukan kembali ATP. Contoh
reaksinya sebagai berikut:
Kreatin fosfatkinase
Fosfokreatin + ADP Kreatin + ATP
Reaksi ini dapat berlangsung bolak-balik, sehingga jika ATP diproduksi berlebihan,
maka fosfokreatin dibentuk dan didimpan di otot.
Apabila otot bekerja keras dalam waktu yang lama, mungkin pasokan oksigen ke
otot menjadi berkurang dan tidak mencukupi untuk proses oksidasi glukosa. Jikahal ini
terjadi, maka otot akan mendapatkan energinya sebagian besar melalui glikolisis
anaerob, dalam keadaan smacam ini otot dikatakan “menghutang” oksigen. Selama
glikolisis, glukosa didegradasi menjadi asam laktat dan menghasilkan energi. Energi
dari glikolisis ini tidak digunakan oleh otot secara langsung untuk kontraksi, tetapi
digunakan untuk mensintesis fosfokreatin kembali.
Jika otot berkontraksi dalam waktu yang lama, maka dapat terjadi kelelahan. Hal
ini berkaitan dengan menurunnnya jumlah ATP, glikogen, dan fosfokreatin, sedangkan
ADP, AMP, dan asam laktat meningkat kadarnya. Dalam keadaan seperti ini ATP
diperoleh dengan cara mengubah ADP menjadi ATP dengan bantuan miokinase dan
Mg++ dengan reaksi sebagai berikut:
miokinase
2 ADP ATP+ AMP
Beberapa ATP-ase otot diaktfkan oleh Ca++, beberapa yang lain diaktfkan oleh Mg++. ATP-ase pada miosin otot lurik pada vertebrata diaktifkan oleh Ca++ dan dihambat oleh Mg++ pada pH 7,0.
B. Pasokan Energi untuk Kontraksi otot
Adenosin trifosfat (ATP) adalah sumber langsung dari energi kimia untuk
kontraksi otot. Namun, sel otot mengandung hanya sejumlah terbatas ATP yang hanya
cukup untuk digunakan oleh pelari cepat sekitar 10 hingga 20 meter. Oleh karena itu,
untuk menjaga konsentrasi ATP intraseluler konstan maka harus terus dilakukan
regenerasi ATP, bahkan ketika jumlah besar itu diperlukan. Tiga jalur regenerasi ATP
adalah:
1. Defosforilasi dari Kreatin fosfat
2. Glikolisis anaerobik
3. Oksidasi aerobik glukosa dan asam lemak.
Jalur 2 dan 3 relatif lambat, sehingga kreatin fosfat (CRP) harus menyuplai
energi kimia yang dibutuhkan untuk regenerasi ATP dengan cepat. ADP berasal dari
metabolisme ATP harus segera diubah menjadi ATP dan Kreatin (Cr) oleh mitokondria
creatine kinase. CRP cadangan otot cukup untuk kebutuhan kinerja tinggi dalam jangka
pendek 10-20 detik (misalnya, untuk lari cepat 100m).
Glikolisis anaerobik berlangsung setelah defosforilasi CRP (setelah maksimum
sekitar 30 detik). Dalam glikolisis anaerobik, glikogen otot diubah melalui glukosa-6-
fosfat menjadi asam laktat (Laktat + H+), menghasilkan 3 molekul ATP untuk setiap
residu glukosa. Selama latihan ringan, laktat dipecah di jantung dan hati ketika
kehabisan ion H+.
Jalur Oksidasi aerobik dari glukosa dan asam lemak berlangsung kira-kira 1
menit setelah bentuk anaerobik kurang produktif untuk regenerasi ATP. Jika oksidasi
aerobik tidak menghasilkan pasokan ATP yang cukup selama latihan berat, maka jalur
anaerobik glikolisis juga harus dilanjutkan.
Dalam kasus ini, glukosa harus diambil dari hati yang diproduksi selama proses
glikogenolisis dan glukoneogenesis. Hasil impor gula hanya dua ATP untuk setiap
molekul glukosa, karena salah satu ATP diperlukan untuk 6-fosforilasi glukosa.
Regenerasi ATP secara aerobik dari glukosa (2 + 34 ATP per glukosa) atau
asam lemak diperlukan untuk latihan berkelanjutan. Output jantung (= denyut jantung x
stroke volume) dan jumlah ventilasi karena itu harus ditingkatkan untuk memenuhi
peningkatan metabolisme otot; denyut jantung kemudian menjadi konstan setelah
beberapa menit yang berlalu sebelum stabil. Kestabilan dicapai yang dibantu oleh
produksi energi anaerobik, meningkatnya ekstraksi O2 dari darah dan penipisan jangka
pendek cadangan O2 pada otot (myoglobin). Hal ini sering dianggap sebagai "titik
rendah" dari kinerja fisik.
Afinitas O2 dari mioglobin lebih tinggi daripada hemoglobin, tapi lebih rendah
dari enzim pada rantai pernapasan. Dengan demikian, mioglobin biasanya jenuh dengan
O2 dan dapat memberikan kelebihan oksigen ke mitokondria selama arteri kekurangan
pasokan oksigen.
Batas daya tahan, sekitar 370 Watt (setara dengan 0,5 Horse Power) pada atlet
terbaik, terutama tergantung pada kecepatan di mana O2 diberikan dan bagaimana
oksidasi aerobik cepat terjadi. Ketika batas daya tahan terlampaui, keadaan stabil tidak
dapat terjadi, denyut jantung terus mengalami kenaikan. Otot-otot sementara dapat
mengimbangi defisit energi, tapi konsumsi H+ pada metabolisme laktat tidak bisa
mengikuti dengan masih tingginya regenerasi ATP secara anaerob. Sehingga terjadi
kelebihan laktat dan ion H+, yang disebut lactacidosis. Jika seseorang melebihi batas
daya tahan nya sekitar 60%, yaitu setara dengan konsumsi O2 maksimum, konsentrasi
laktat akan meningkat tajam, mencapai apa yang disebut ambang anaerobik pada 4
mmol/L. Tidak ada peningkatan yang signifikan dalam kinerja setelah titik itu.
Penurunan pH secara sistemik dapat meningkatkan penghambatan reaksi kimia yang
diperlukan untuk kontraksi otot. Hal ini pada akhirnya mengarah ke defisit ATP,
kelelahan otot yang cepat dan, akhirnya, penghentian kerja otot.
Metabolisme CRP dan glikolisis anaerobik memungkinkan tubuh untuk
mencapai tiga kali kinerja mungkin dengan regenerasi ATP aerobik, meskipun hanya
sekitar 40 detik. Namun, proses ini mengakibatkan defisit O2 yang harus dilakukan
tahap pemulihan setelah latihan. Kekurangan O2 "terbayar dengan regenerasi cadangan
energi dan kelebihan laktat di hati dan jantung. Defisit O2 setelah latihan berat jauh
lebih besar (sampai 20 L) daripada defisit O2 karena beberapa aktivitas lainnya.
C. Fisiologi Aktivasi Otot Oleh Sistem Syaraf Pusat
Otot merupakan alat gerak aktif karena kemampuannya berkontraksi. Otot
memendek jika sedang berkontraksi dan memanjang jika berelaksasi. Kontraksi otot
terjadi jika otot sedang melakukan kegiatan , sedangkan relaksasi otot terjadi jika otot
sedang beristirahat. Dengan demikian otot memiliki 3 karakter, yaitu:
1. Kontraksibilitas yaitu kemampuan otot untuk memendek dan lebih pendek dari
ukuran semula, hal ini teriadi jika otot sedang melakukan kegiatan.
2. Ektensibilitas, yaitu kemampuan otot untuk memanjang dan lebih panjang dari
ukuran semula.
3. Elastisitas, yaitu kemampuan otot untuk kembali pada ukuran semula.
Otot tersusun atas dua macam filamen dasar, yaitu filament aktin dan filament
miosin. Filamen aktin tipis dan filament miosin tebal. Kedua filamen ini menyusun
miofibril. Miofibril menyusun serabut otot dan serabut otot-serabut otot menyusun satu
otot. Otot- otot ini membentuk jaringan kerja otot yang sangat luas yang dipengaruhi
oleh sistem saraf yang dibentuk oleh milyaran sel saraf,. Sel-sel saraf membawa pesan
dalam bentuk impuls elektrik dan bergerak dengan kecepatan tinggi diseluruh tubuh
agar tetap terpelihara dan berfungsi secara normal.
Neuromuskuler adalah dua system yang tidak dapat di pisahkan dalam
kehidupan sehari-hari , terutama dalam keadaan olahraga. Muskuler (perototan) dalam
fungsinya adalah mengerut /memendek/kontraksi. Dalam pemendekan, otot di rangsang
(dikontrol) oleh system neoru/saraf sehingga otot terkontrol kekuatan, akurasi, dan
powernya. Hal ini di sebabkan semakin besar berkehendak, semakin kuat dan cepat
kontraksinya sehingga tidak mungkin otot menampilkan kerjanya dengan baik tampa
sumbangan dari saraf.
Neuro adalah saraf ( dalam bahasa Indonesia ) berfungsi menerima sensor
(penerima rangsangan) dan muskuler adalah otot sebuah jaringan dalam tubuh
dengan kontraksi sebagai tugas utama. Otot diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu otot
lurik, otot polos dan otot jantung. Otot menyebabkan pergerakan suatu organisme
maupun pergerakan dari organ dalam organisme tersebut.
Ada dua mekanisme dasar saat sistem syaraf memproduksi kontraksi yang
bergradasi dari keseluruhan otot yaitu :
1. Memvariasikan jumlah serat otot yang berkontraksi
2. Dengan memvariasikan laju perangsangan serta otot
Dalam otot rangka vertebrata, setiap serat otot dikontrol hanya oleh satu neuron
motorik, namun setiap neuron motorik yang bercabang – cabang bisa membentuk
sinapsis dengan banyak serat otot. Mungkin ada ratusan neuron motorik yang
mengkontrol satu otot, masing – masing dengan kumpulan serat ototmya sendiri yang
tersebar di seluruh otot.
Suatu unit motorik (motor unit) terdiri dari satu neuron motorik dan semua serat
otot yang dikontrolnya. Ketika suatu neuron motorik menghasilkan potensial aksi,
semua serat otot dalam unit motoriknya berkontraksi berkontraksi sebagai satu
kelompok. Kekuatan kontraksi yang dihasilkan bergantung pada seberapa banyak serat
otot yang dikontrol oleh neuron motorik tersebut. Pada sebagian besar otot, jumlah serat
otot dalam unit motorik yang berbeda berkisar dari segelintir hingga ratusan. Dengan
demikian sistem syaraf dapat meregulasi kekuatan kontraksi dalam otot dengan
menentukan berapa banyak unit motorik yang diaktivasi pada waktu tertentu dan
dengan menyeleksi unit motorik besar atau kecil yang diaktivasi. Gaya ( tegangan )yang
dihasilkan oleh suatu otot meningkat secara progresif seiring semakin banyaknya
neuron motorik pengontrol otot yang diaktivasi, suatu proses yang disebut perekrutan
( Recruitment ) neuron motorik. Bergantung pada jumlah neuron motorik yang direkrut
oleh otak anda dan ukuran unit motoriknya, anda dapat mengangkat garpu atau sesuatu
yang jauh lebih berat.
Beberapa macam otot, terutama yang menahan tubuh dan mempertahankan
postur, hampir selalu terkontraksi sebagian. Pada otot-otot semacam itu, sistem saraf
bisa bergonta-ganti aktivasi diantara unit-unit motorik, sehingga mengurangi lamanya
waktu kontraksi setiap perangkat serat. Kontraksi yang lebih lama dapat menghasilkan
keletihan otot akibat habisnya otot dan lenyapnya gradient ion yang dibutuhkan untuk
persinyalan listrik yang normal. Walaupun akumulasi laktat juga bisa berkontribusi
terhadap keletihan otot, penelitian terbaru sebenarnya menunjukkan efek laktat yang
menguntungkan dalam fungsi otot.
Mekanisme kedua ketika sistem saraf memproduksi kontraksi keseluruhan otot
yang bergradasi adalah dengan memvariasikan laju perangsangan serat otot. Potensial
aksi tunggal sentakan yang bertahan selama kira-kira 100 m/detik atau kurang. Jika
potensial aksi kedua tiba sebelum serat otot berelaksasi sepenuhnya, kedua sentakan itu
dijumlahkan, sehingga menghasilkan tegangan yang lebih besar. Sumasi yang lebih
lanjut terjadi seiring peningkatan laju rangsangan. Ketika laju cukup tinggi sehingga
serat otot tidak bisa berelaksasi sama sekali diantara dua rangsangan, sentakan itu
berfusi menjadi satu kontraksi yang mulus dan berkelanjutan disebut tetanus ( jangan
dirancukan dengan penyakit yang namanya sama ). Neuron motorik biasanya
mengantarkan potensial aksinya dalam rentetan yang secepat kilat dan suamsi tegangan
yang dihasilkan mengakibatkan kontraksi yang mulus khas tetanus, bukan kontraksi
yang terputus-putus dari sentakan individual.
Peningkatan tegangan selama sumasi dan tetanus terjadi karena serat-serat otot
terhubung ke tulang-tulang melalui tendon dan jaringan ikat, ketika berkontraksi, serta
otot meregangkan struktur-struktur elastis ini yang kemudian meneruskan tegangan ke
tulang. Dalam satu sentakan, serat otot mulai berelaksasi teregang penuh. Akan tetapi,
selama sumasi, potensial aksi berfrekuensi tinggi mempertahankan konsentrasi Ca2+
yang meningkat dalam sitosol serat otot, sehingga memperpanjang siklus jembatan
silang dan menyebabkan regangan yang lebih besar pada struktur-struktur elastis.
Selama tetanus, struktur-struktur elastic teregang sepenuhnya dan semua tegangan yang
dihasilkan oleh serat otot diteruskan ke tulang.
Gambar 1. Peristiwa listrik kimiawi dan molekuler yang meregulasi kontraksi
otot rangka ditunjukkan dalam irisan sel otot.
Gambar 2. Aktivitas regulasi kontraksi dan relaksasi otot yang dipicu oleh neuron
motorik
Ion kalsium Ca2+ dan protein-protein yang terikat ke aktin berperan sangat
penting dalam kontraksi dan relaksasi otot. Tropomiosin suatu protein regulasi dan
kompleks troponin ( troponin kompleks), sperangkat protein regulasi tambahan, terikat
ke untaian aktin dari filament tipis. Dalam serat otot yang sedang beristirahat ,
tropomiosin menutupi situs pengikatan myosin di sepanjang filament tipis, mencegah
aktin dan miosis berinteraksi. Ketika Ca2+ terakumulasi di dalam sitosol, ia berikatan
dengan kompleks troponin menyebabkan protein-protein yang terikat disepanjang
untaian aktin menggeser posisi dan memaparkan situs pengikatan miosis di filament
tipis. Dengan demikian ketika konsentrasi Ca2+ naik ke sitosol, filament tipis dan tebal
meluncur melewati satu sama laindan serat otot berkontraksi. Ketika konsentrasi Ca2+
menurun situs pengikatan menjadi tertutup dan kontraksi berhenti.
Neuron motorik menyebabkan kontraksi otot dengan memicu pelepasan Ca2+ ke
dalam sitosol sel otot yang membentuk sinapsis dengan neuron tersebut. Regulasi
konsentrasi Ca2+ ini merupakan proses multilangkah yang melibatkan jejaring
membrane dari kompartemen di dalam sel otot
Kedatangan potensial aksi di terminal sinapsis suatu neuron motorik
menyebabkan pelepasan neurotransmitter asetilkolin. Pengikatan asetilkolin ke reseptor
di serat otot menyebabkan depolarisasi yang memicu potensial aksi. Di dalam serat otot
potensial aksi menyebar jauh ke dalam interior. Mengikuti pelipatan membran plasma
ke dalam yang disebut tubulus transversal ( transverse ( T ) tubule). Tubulus T
memiliki hubungan yang dekat dengan reticulum sarklopasmik ( RS, sarkoplasmic
reticulum) suatu reticulum endoplasmik yang terspesialisasi.Penyebaran potensial aksi
di sepanjang tubulus T memicu perubahan dalam RS, sehingga membuka saluran Ca2+.
Ion-ion kalsium yang tersimpan yang tersimpan dalam inferior RS mengalir melalui
saluran yang terbuka ke dalam sitosol dan berikatan ke kompleks troponin, sehingga
memulai kontraksi serat otot.
Ketika masukan neuron motorik berhenti, sel otot berelaksasi. Saat berelaksasi,
filament-filamen meluncur kembali ke posisi awal. Selama fase ini protein-protein di
dalam sel menyetel ulang otot untuk siklus kontraksi berikutnya. Relaksasi dimulai saat
protein transport dalam RS memompa Ca2+ keluar dari sitosol. Ketika konsentrasi Ca2+
dalam sitosol rendah, protein – protein regulasi yang berikatan ke filament tipis bergeser
kembali ke posisi awal, sekali lagi menghalangi situs pengikatan myosin. Pada saat
yang sama, Ca2+ yang dipompa dari sitosol terakumulasi dalam RS, menyediakan
simpanan yang diperlukan untuk merespon potensial aksi berikutnya.s
Sejauh ini kita telah berfokus pada otot sebgai efektor untuk keluaran sistem
saraf. Untuk menggerakkan sebagian atau seluruh tubuh hewan, otot-otot harus bekerja
secara bersamaan dengan rangka. Tidak seperti jaringan yang lebih lunak dalam tubuh
hewan rangka memberikan struktur kaku yang dapat dilekati oleh otot. Karena otot
hanya mengeluarkan gaya hanya selama kontraksi, menggerakkan bagian tubuh maju
dan mundur biasanya memerlukan dua otot yang melekat ke bagian rangka yang sama.
Kita dapat melihat susunan otot semacam itu di bagian atas lengan manusia atau tungkai
belalang. Walaupun kita menyebut otot-otot semacam itu sebagai pasangan yang
antagonistik, fungsinya sebenarnya kooperatif, dikoordinasikan oleh sistem saraf.
Misalnya ketika anda meluruskan lengan, neuron-neuron motorik memicu otot trisep
anda untuk berkontraksi, sementara ketiadaan masukan neuronal memungkinkan bisep
anda berelaksasi.
Rangka berfungsi sebagai pendukung dan pelindung serta pergerakan. Sebagian
hewan darat akan terkulai karena berat tubuhnya sendiri jika tidak memiliki rangka
sebagai pendukung. Bahkan hewan yang hidup di air akan menjadi massa yang tak
terbentuk tanpa rangka yang mempertahankan bentuknya. Pada kebanyakan hewan,
rangka yang keras juga melindungi jaringan yang lunak. Misalnya tengkorak vertebrata
melindungi otak, sementara rusuk vertebrata darat membentuk sangkar disekitar
jantung, paru-paru dan organ internal yang lain.
D. Peran Otot RangkaUntuk Menghasilkan Gerakan Tubuh
Tulang-tulang di dalam tubuh membentuk kerangka yang memungkinkan untuk
dapat bergerak, tulang-tulang ini bertemu di bagian sendi. Otot rangka memberikan
energi untuk menggerakkan tulang dan sendi ke posisi yang benar untuk berbagai jenis
aktivitas fisik. Otot merupakan efektor untuk keluaran sistem saraf. Untuk
menggerakkan sebagian atau seluruh tubuh, otot harus bekerja secara bersamaan dengan
rangka. Rangka memberikan struktur kaku yang dapat dilekati oleh otot. Karena otot
mengeluarkan gaya hanya selama kontraksi, menggerakkan bagian tubuh maju dan
mundur biasanya memerlukan dua otot yang melekat ke bagian rangka yang sama.
Susunan otot semacam ini dapat ditemukan pada bagian atas lengan manusia atau
tungkai belakang (Campbell dan Reece, 2008).
Sistem otot dan jaringan otot tubuh berkontribusi pada homeostasis dengan
menyeimbangkan posisi tubuh, menghasilkan gerakan, mengatur volume organ,
menggerakan substansi di dalam tubuh, dan menghasilkan panas. Bersama-sama, otot
sadar yang mengontrol tubuh menyusun sistem otot. Keseluruhan sekitar 700 otot
menyusun sistem otot, seperti otot bisep brachii termasuk keseluruhan jaringan otot
rangka dan jaringan ikat. Fungsi dari kebanyakan otot adalah menghasilkan gerakan
bagian-bagian tubuh. Beberapa otot lebih berfungsi untuk menstabilkan tulang-tulang
sehinggaotot rangka yang lain dapat menghasilkan gerakan yang lebih efisien.
Otot rangka dapat menghasilkan menghasilkan gerakan dengan mengerahkan
gaya pada tendon, yang akan menarik tulang dan struktur lainnya (seperti kulit).
Sebagian besar otot rangka melalui setidaknya satu sendi dan biasanya melekat pada
hubungan antar tulang (artikulasi) tertentu yang membentuk persendian (Gambar 3(a)).
Ketika otot rangka berkontraksi, akan menarik satu sendi tulang (artikulasi
tulang) menuju kearah lainnya. Dua sendi biasanya tidak bergerak bersamaan dalam
menanggapi kontraksi. Satu tulang tetap stasioner atau dekat posisi semula, baik karena
otot-otot lain menstabilkan tulang tersebut dengan kontaksi dan tarikan pada arah yang
berlawanan atau karena struktur ini membuatnya kurang bergerak. Biasanya, perlekatan
otot tendon pada tulang stasioner disebut origin/origo sementara perlekatan otot tendon
lain pada tulang yang bergerak disebut insertion/insersio. Analoginya seperti pegas/per
pada pintu, pada contoh ini pegas menempel pada bingkai (kusen) adalah adalah origo
dan bagian yang menempel pada pintu adalah insersio. Aturannya bahwa origo biasanya
proksimal, dan insersio biasanya distal. Bagian berdaging dari otot diantara tendon
disebut belly (tubuh), bagian tengah melingkar dari pegas pada analogi. Aksi dari otot
adalah gerakan utama yang terjadi ketika otot berkontraksi. Pada analogi pegas, aksi ini
berarti menutup pintu. Otot tertentu juga memiliki kemampuan untuk melakukan aksi
otot balik (reverse muscle action atau RMA). Ini berarti bahwa selama tubuh melakukan
gerakan tertentu aksinya kebalikannya dan oleh karena itu posisi origo dan insersio pada
otot tertentu bertukar. Pegas bertindak sebagai otot sedangkan engsel bertindak sebagai
sendi.
Otot yang menggerakkan suatu bagian tubuh seringkali tidak menutupi bagian
yang bergerak itu, contohnya pada Gambar 3(b) menunjukkan bahwa meskipun salah
satu fungsi dari otot biseps brachii adalah untuk menggerakkan lengan bawah, belly
otot terletak di atas humerus dan bukan pada lengan bawah. Hal yang lain, bahwa otot-
otot yang melintasi dua sendi, seperti rektus femoris dan sartorius dari paha, dapat
melakukan aksi yang lebih kompleks daripada otot yang hanya melintasi satu sendi
(Tortora dan Derrickson, 2012).
Gambar 3. Otot melekat pada tulang oleh tendon pada bagian origo (bagian yang tidak bergerak) dan inserstio (bagian yang bergerak). Otot rangka menghasilkan gerakan dengan menarik tulang. Tulang berfungsi sebagai tuas, dan sendi bertindak sebagai tumpuan untuk tuas. Berikut prinsip tuas-titik tumpu diilustrasikan oleh gerakan lengan bawah. Catatan di mana beban (resistance) dan usaha yang diterapkan dalam (b). (Tortora dan Derrickson, 2012)
Untuk memindahkan tulang dalam arah yang berlawanan, pasang otot harus
bekerja dalam arah berlawanan. Setiap otot pada pasangan bekerja terhadap yang lain
untuk memindahkan tulang pada sendi tubuh. Bila otot berkontraksi maka tulang akan
bergerak mengitari sumbu sendi, dengan demikian tulang berfungsi sebagai pengungkit.
Otot yang mengerut menyebabkan sendi menekuk disebut dengan fleksor. Otot yang
berkontaksi menyebabkan sendi untuk meluruskan disebut dengan ekstensor. Ketika
salah satu otot berkontraksi, otot lain dari pasangan ini selalu memanjang.
Misalnya, otot bisep dan trisep bekerja sama untuk memungkinkan Anda untuk
menekuk dan meluruskan siku Anda. Bila Anda ingin menekuk siku, kontraksikan otot
bisep Anda (Gambar 3(b)), dan, pada saat yang sama, otot trisep rileks. Bisep adalah
fleksor, dan trisep adalah ekstensor sendi siku Anda. Otot-otot lain yang bekerja sama
adalah paha depan dan paha belakang yang digunakan untuk menekuk dan meluruskan
lutut, dan pectorals dan trapezius digunakan untuk memindahkan lengan dan bahu ke
depan dan ke belakang. Selama rutinitas sehari-hari kita tidak menggunakan otot yang
sama. Sebagai contoh, kita menggunakan otot bisep kita lebih banyak dari trisep kita
karena mengangkat melawan gravitasi.
Serat-serat otot rangka (sel) di dalam otot diatur dalam bundel yang dikenal
sebagai fasikula. Fasikulus dapat membentuk salah satu lima pola pada hubungannya
dengan tendon: paralel, fusiform (berbentuk gelendong, sempit menuju ujung dan lebar
di tengah), melingkar, segitiga, atau pennate (berbentuk seperti bulu) (Tabel 1).
Pengaturan fasciculus mempengaruhi kekuatan otot dan berbagai gerakan.
Sebagai serat otot yang berkontraksi, dapat memendek sekitar 70% dari panjang
istirahat nya. Namun, kekuatan otot tidak bergantung pada panjang tetapi pada total luas
penampang, karena sebuah serat pendek dapat berkontraksi lebih kuat dari pada yang
panjang. Jadi lebih banyak serat-serat per unit yang dimiliki luas penampang otot,
semakin besar kekuatan yang dapat dihasilkan. Pengaturan fasciculus sering merupakan
kompromi antara kekuatan dan rentang dari suatu gerak. Otot Pennate, misalnya,
memiliki sejumlah besar serat pendek fasikula yang menyebar melalui tendon mereka,
memberi mereka kekuatan yang lebih besar tapi kisaran yang lebih kecil gerak.
Sebaliknya, otot paralel memiliki fasikula relatif lebih sedikit, tetapi mereka memiliki
serat-serat panjang yang memperpanjang panjang otot, sehingga mereka memiliki
rentang yang lebih besar dalam bergerak tetapi lebih kurang daya.
Koordinasi antar otot membantu menciptakan gerakan. Gerakan sering adalah
hasil dari beberapa otot rangka yang bertindak sebagai sebuah kelompok. Kebanyakan
otot rangka tersebut diatur dalam pasangan yang berlawanan (antagonis) pada sendi -
flexors-ekstensor, abductors-adductors, dan sebagainya. Dalam pasangan yang
berlawanan tersebut, satu otot, yang disebut prime mover atau agonis (=penggerak),
berkontraksi menyebabkan aksi/tindakan sementara otot lain, antagonis (anti-melawan)
meregang dan menghasilkan efek dari agonis. Dalam proses meregang lengan bawah
pada siku, misalnya, brachii biseps adalah penggerak utama, dan brachii trisep adalah
antagonis (lihat Gambar 3(1)). Antagonis dan penggerak utama biasanya terletak di sisi
berlawanan dari tulang atau sendi, seperti halnya dalam contoh ini.
Dengan sepasang otot yang antagonis, peran agonis dan antagonis dapat
bertukar/beralih untuk melakukan gerakan yang berbeda. Sebagai contoh, sementara
lengan bawah diulurkan/direntangkan pada bagian siku menahan (yaitu, gerakan
menurunkan beban ditunjukkan pada Gambar 4(c)), otot brachii trisep menjadi
penggerak utama/agonis dan otot bisep brachii berperan sebagai antagonis. Jika agonis
dan antagonis berkontraksi pada saat yang bersamaan dengan kekuatan yang sama,
maka tidak akan ada gerakan.
Gambar 4. Struktur dan Tipe Pengumpil/Pengungkit
Kadang agonis melintasi sendi lain sebelum mencapai sendi di mana
aksi/tindakan utama terjadi. Misalnya, biceps brachii meliputi baik bahu dan siku sendi,
dengan aksi utama pada lengan bawah. Untuk mencegah gerakan yang tidak diinginkan
di antara sendi atau sebaliknya membantu pergerakan agonis, otot-otot yang disebut
sinergis (bekerja bersama) berkontraksi dan menstabilkan sendi intermediate. Sebagai
contoh, otot yang melekuk atau membengkokkan jari-jari (agonis)
melintasi/melewati/melalui sendi interkarpal dan radiocarpal (sendi intermediatei). Jika
gerakan pada sendi intermediate ini tak terkendali, maka jari-jari tidak akan dapat
ditekuk tanpa menekuk pergelangan tangan pada saat yang sama. Kontraksi sinergis dari
otot-otot ekstensor pergelangan tangan menstabilkan pergelangan tangan dan mencegah
gerakan yang tidak diinginkan, sementara kontraksi otot-otot flexor jari-jari untuk
melakukan tentang tindakan/aksi utama yaitu gerakan menekuk yang efisien dari jari-
jari. Sinergis biasanya terletak dekat dengan agonis.
Beberapa otot dalam kelompok juga bertindak sebagai fixators, menstabilkan
origo agonis/penggerak utama sehingga agonis dapat bertindak lebih efisien. Fixators
memegang ujung proksimal ekstremitas sementara gerakan erjadi pada bagian ujung
akhir distal. Misalnya, tulang belikat adalah tulang yang dapat bergerak bebas yang
berfungsi sebagai origo untuk beberapa otot yang menggerakkan lengan. Ketika
kontraksi otot lengan, tulang belikat harus tetap stabil. Dalam abduction lengan, otot
deltoid berfungsi sebagai penggerak utama, dan fixators (pectoralis minor, trapezius,
subclavius, otot serratus anterior, dan lain-lain) memegang/menahan skapula terhadap
bagian belakang dada. Insersi otot deltoid menarik humerus untuk abduct (bergerak
dari garis tengah tubuh atau dari bagian lain. Dalam kondisi yang berbeda, untuk
berbagai gerakan-dan pada waktu yang berbeda, banyak otot dapat bertindak sebagai
agonis, antagonis, sinergis, atau fixators.
BAB II
PENUTUP
Fungsi gerak tubuh didukung dengan adanya otot, tulang dan sendi, serta melibatkan metabolisme energi untuk kontraksi otot dan sistem syaraf pusat sebagai pusat koordinasi
DAFTAR RUJUKAN
Campbell, N. A. dan Reece, J. B. 2008. Biologi Edisi 8, Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
OpenStax College. 2015. Functions of Human Life. Online. http://openstaxcollege.org/files/textbook_version/low_res_pdf/13/col11496-lr.pdf. diakses tanggal 23 Agustus 2015.
Pack, Philip E. 2007. Anatomi dan Fisiologi. Bandung: Pakar Raya.
Soewolo, Basoeki, Soedjono, dan Yudani, Titi. 1999. Fisiologi Manusia. Malang: Universitas Negeri Malang.
Tortora, G.J. dan Derrickson, B. 2012. Principles of Anatomy and Physiology 13th
Edition. John Willey & Sons, Inc.
Sinergis biasanya terletak dekat dengan agonis.
Beberapa otot dalam kelompok juga bertindak sebagai fixators, menstabilkan origo
agonis/penggerak utama sehingga agonis dapat bertindak lebih efisien. Fixators memegang
ujung proksimal ekstremitas sementara gerakan erjadi pada bagian ujung akhir distal.
Misalnya, tulang belikat adalah tulang yang dapat bergerak bebas yang berfungsi sebagai origo
untuk beberapa otot yang menggerakkan lengan. Ketika kontraksi otot lengan, tulang belikat
harus tetap stabil. Dalam abduction lengan, otot deltoid berfungsi sebagai penggerak utama,
dan fixators (pectoralis minor, trapezius, subclavius, otot serratus anterior, dan lain-lain)
memegang/menahan skapula terhadap bagian belakang dada (lihat Gambar 11.14a, b) .
Insersi otot deltoid menarik humerus untuk abduct (bergerak dari garis tengah tubuh atau dari
bagian lain. Dalam kondisi yang berbeda, untuk berbagai gerakan-dan pada waktu yang
berbeda, banyak otot dapat bertindak sebagai agonis, antagonis, sinergis, atau xators fi. Pada
tungkai, kompartemen adalah sekelompok otot rangka, pembuluh darah yang terkait, dan
saraf terkait, yang semuanya memiliki fungsi yang sama. Dalam tungkai atas, misalnya, fl exor
otot kompartemen yang anterior, dan otot ekstensor kompartemen posterior.
Pengaruh jilid ArrangementSerat-serat otot rangka (sel) di dalam otot diatur dalam bundel yang dikenal sebagai fasikula. Fasikulus dapat membentuk salah satu lima pola pada hubungannya dengan tendon: paralel, fusiform (berbentuk gelendong, sempit menuju ujung dan lebar di tengah), melingkar, segitiga, atau pennate (berbentuk seperti bulu) (Tabel 11.1).
Pengaturan fasciculus mempengaruhi kekuatan otot dan berbagai gerakan. Sebagai serat otot yang berkontraksi, dapat memendek sekitar 70% dari panjang istirahat nya. Namun, kekuatan otot tidak bergantung pada panjang tetapi pada total luas penampang, karena sebuah serat pendek dapat berkontraksi lebih kuat dari pada yang panjang. Jadi lebih banyak serat-serat per unit yang dimiliki luas penampang otot, semakin besar kekuatan yang dapat dihasilkan. Pengaturan fasciculus sering merupakan kompromi antara kekuatan dan rentang dari suatu gerak. Otot Pennate, misalnya, memiliki sejumlah besar serat pendek fasikula yang menyebar melalui tendon mereka, memberi mereka kekuatan yang lebih besar tapi kisaran yang lebih kecil gerak. Sebaliknya, otot paralel memiliki fasikula relatif lebih sedikit, tetapi mereka memiliki serat-serat panjang yang memperpanjang panjang otot, sehingga mereka memiliki rentang yang lebih besar dalam bergerak tetapi lebih kurang daya.