BIOLOGI SMA/MA
Kelas XI Semester I
Sistem Gerak
Mengamati Peristiwa Patah Tulang
IV.Otot Rangka
Otot rangka adalah otot yang melekat pada tulang dan dapat bergerak secara aktif untuk menggerakkan tulang sehingga disebut alat gerak aktif. Berat otot rangka adalah 40% dari berat badan. Pada wajah, otot melekat pada kulit dan akan bergerak jika berkontraksi.
Fungsi otot rangka adalah sebagai berikut.
•Menggerakkan tulang untuk melakukan gerakan.
•Menopang dan mempertahankan postur tubuh. Otot menopang rangka dan menahan tubuh dari gaya gravitasi bumi saat berada dalam posisi berdiri atau duduk.
•Menghasilkan panas untuk mempertahankan suhu normal tubuh.
Otot rangka memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
•Kontraktilitas, yaitu serabut otot dapat berkontraksi dan meregang. Dalam keadaan istirahat, keadaan otot tidak benar benar kendur, tetapi mempunyai ketegangan sedikit yang disebut tonus. Tonus pada tiap-tiap orang berbeda, bergantung pada umur, jenis kelamin, dan keadaan tubuh.
•Eksitabilitas, yaitu serabut otot akan merespons dengan kuat jika distimulasi oleh impuls saraf.
•Ekstensibilitas, yaitu serabut otot memiliki kemampuan meregang melebihi panjang otot saat relaksasi.
•Elastisitas, yaitu serabut otot dapat kembali ke ukuran semula setelah berkontraksi atau meregang.
A. Struktur Otot Rangka
Area otot rangka terdiri atas kepala otot (muskulus kaput), empal otot (muskulus venter), dan ekor otot (muskulus kaudal). Kepala otot dan ekor otot merupakan jaringan ikat padat kuat yang disebut tendon. Tendon adalah tempat melekatnya otot pada tulang. Tendon dibagi menjadi dua jenis, yaitu origo dan insersio. Origo adalah ujung otot (kepala otot) yang melekat pada tulang yang tidak bergerak ketika otot berkontraksi. Insersio adalah bagian ujung otot lain (ekor otot) yang melekat pada tulang yang bergerak ketika otot berkontraksi. Empal otot merupakan area otot bagian tengah yang bentuknya menggembung, terdiri atas berkas-berkas otot, dan aktif dalam berkontraksi.
Secara keseluruhan, otot dibungkus yang oleh selapis jaringan ikat agak padat disebut epimisium. Epimisium dapat dilihat dengan mata dan tampak seperti selubung putih. Di dalam epimisium, terdapat beberapa berkas serat-serat otot yang disebut fasikulus Setiap fasikulus dibungkus oleh selubung tipis perimisium. Fasikulus tersusun dari banyak sel otot berbentuk serat, contohnya otot bisep pada lengan atas tersusun dari 260.000 serai otot. Sel serat otot secara individual dibungkus oleh jaringan ikat halus endomisium. Di bawah endomisium, terdapat membran sel otot yang disebut sarkolema. Di dalam sarkolema, terdapat glikogen (cadangan energi), mioglobin, enzim, dan ion-ion, seperti kalium, magnesium, dan fosfat. Mioglobin berfungsi menyimpan dan memindahkan oksigen dari hemoglobin dalam sirkulasi ke enzim-enzim respirasi di dalam sel kontraktil. Di bawah sarkolema, terdapat sitoplasma yang disebut sarkoplasma. Sarkoplasma berisi cairan gelatin, glikogen, lemak, dan organel sel, seperti mitokondria.
Sel otot rangka berbentuk serabut halus panjang, berukuran 1-40 mm, berdiameter 10-100 um, banyak mengandung mitokondria, serta memiliki banyak inti berbentuk lonjong yang terdapat di tepi sel. Sel otot yang berbentuk serabut halus tersebut disebut miofibril.
Miofibril terdiri atas protein kontraktil berupa protein filamen yang disebut miofilamen. Miofilamen dibagi menjadi dua jenis, yaitu miofilamen tebal dan miofilamen tipis.
Miofilamen tebal tersusun dari protein miosin, sedangkan miofilamen tipis tersusun dari protein aktin, protein tambahan tropomiosin, dan troponin yang melekat pada aktin. Kombinasi miofilamen tebal dan miofilamen tipis menunjukkan adanya pita gelap dan pita terang seperti lurik sehingga otot rangka disebut otot lurik.
B. Mekanisme Kerja Otot
Apabila otot memperoleh rangsangan, otot akan berkontraker Kontraksi otot ditandai dengan memendeknya otor, otot menjadi menegang dan menggembung di bagian tengah. Sebaliknya, apabila otot tidak bekerja, otot akan kembali mengendur dan beristiraha (relaksasi). Pada saat otot berkontraksi, otot yang melekat pada tulang akan ikut berkontraksi sehingga tulang tertarik dan bergerak.
1. Komponen Struktur Otot yang Berperan dalam Kerja Otot
Komponen struktur otot yang berperan dalam kerja otot adalah sebagai berikut.
•Miofibril berbentuk silindris yang memanjang sepanjang otor lurik dan mengandung filamen aktin dan miosin.
•Sarkomer, yaitu unit struktural dan fungsional terkecil dari kontraksi otot pada miofibril. Sarkomer dibagi menjadi pita H, A, dan I.
•Aktin, yaitu filamen kontraktil yang tipis serta memiliki sisi aktif dan situs pengikatan.
•Miosin, yaitu protein filamen yang lebih tebal dan memiliki penonjolan yang dikenal dengan kepala miosin.
•Tropomiosin merupakan sebuah protein aktin pengikat yang mengatur kontraksi otot.
•Troponin, yaitu protein kompleks yang melekat pada tropomiosin.
2. Sumber Energi untuk Gerak Otot
Sumber energi untuk gerak otot adalah sebagai berikut.
•ATP (adenosin tri fosfat) terurai menjadi ADP (adenosin difosfat) dan energi. Selanjutnya, ADP terurai menjadi AMP (adenosin monofosfat) dan energi. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.
ATP → ADP + P + Energi
ADP → AMP + Energi
•Kreatin fosfat terurai menjadi kreatin, fosfat, dan energi. Pemecahan ATP dan kreatin fosfat berfungsi untuk menghasilkan energi pada saat kontraksi otot. Proses tersebut tidak memerlukan oksigen sehingga fase kontraksi disebut fase anaerob.
•Glikogen (gula otot) dilarutkan menjadi laktasidogen. Laktasidogen diubah menjadi glukosa dan asam laktat. Glukosa diubah menjadi CO2, H,O. dan energi. Proses tersebut terjadi pada saat otot relaksasi menggunakan oksigen sehingga fase relaksasi disebut fase aerob. Jika terkandung banyak asam laktat di dalamnya, otot akan terasa lelah. Asam laktat akan dioksidasi menggunakan oksigen.
•Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.
Glikogen → Laktasidogen
Laktasidogen → Glukosa + Asam laktat
Glukosa + O2 → CO2 + H20 + Energi
3. Tahapan Mekanisme Kerja Otot
Tahapan mekanisme kerja otot adalah sebagai berikut.
•Impuls saraf tiba di neuromuscular junction, mengakibatkan pembebasan asetilkolin. Kehadiran asetilkolin memicu depolarisasi (perubahan muatan ion di dalam sel dari negatif menjadi positif) yang kemudian menyebabkan pembebasan ion Ca dari retikulum sarkoplasma.
•Meningkatnya ion Ca, menyebabkan ion ini terikat pada troponin sehingga mengakibatkan perubahan struktur troponin tersebut. Perubahan struktur troponin karena terikatnya ion Ca akan menyebabkan terbukanya daerah aktif tropomiosin yang semula tertutup oleh troponin. Hal tersebut membuat kepala miosin mampu berikatan dengan filamen aktin dan membentuk aktomiosin.
•Perombakan ATP akan membebaskan energi yang dapat menyebabkan miosin mampu menarik aktin ke dalam dan juga melakukan pemendekan otot. Hal ini terjadi di sepanjang miofibril pada sel otot.
•Miosin akan terlepas dari aktin dan jembatan aktomiosin akan terputus ketika molekul ATP terikat pada kepala miosin. Pada saat ATP terurai, kepala miosin dapat bertemu lagi dengan aktin pada tropomiosin.
•Proses kontraksi otot dapat berlangsung selama terdapat ATP dan ion Ca²+. Pada saat impuls berhenti, ion Ca akan kembali ke retikulum sarkoplasma. Troponin akan kembali ke kondisi semula dan menutupi daerah tropomiosin sehingga menyebabkan otot berelaksasi.
4. Hipotesis Sliding Filament
Miofilamen merupakan unsur penting dalam proses kontraksi otot. Miofilamen tebal berjajar membentuk pita A (Anisotrop), sedangkan miofilamen tipis membentuk pita I (Isotrop). Pada bagian tengah pita A, terdapat pita H (Heller) yang lebih terang. Garis M membagi dua pusat zona H. Garis Z (Zwiscshencheibe = cakram antara) merupakan garis potong miofibril yang mengandung filamen tipis. Sarkomer merupakan jarak antara garis Z ke garis Z lainnya.
Andrew F. Huxley, Rolf Niedergerke, Hugh Huxley, dan Jean Hanson (1954) mengemukakan teori kontraksi otot sliding filament sebagai berikut.
•Selama kontraksi, panjang miofilamen aktin dan miosin tetap sama, tetapi saling bersilangan sehingga memperbesar jumlah tumpang tindih antarfilamen.
•Filamen aktin kemudian menyusup untuk memanjang ke dalam pita A, mempersempit, dan menghalangi pita H.
•Panjang sarkomer (dari garis Z ke garis Z lainnya) memendek saat kontraksi.
•Pemendekan sarkomer akan membuat serabut otot memendek, begitu pula dengan otot secara keseluruhan.
C. Sifat Kerja Otot
Untuk melakukan suatu gerakan, diperlukan kerja sama lebih dari satu macam otot, paling sedikit dua macam otot. Otot-otot tersebut ada yang bekerja saling mendukung dan ada pula yang bekerja berlawanan. Berdasarkan sifat kerjanya, otot dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu otot antagonis dan otot sinergis.
1. Otot antagonis adalah otot yang bekerja saling berlawanan schingga menghasilkan gerakan yang berlawanan (berbeda rah). Contohnya, otot bisep dan otot trisep. Otot bisep adalah otot yang memiliki dua ujung (dua tendon) yang melekat pada tulang dan terletak di lengan atas bagian depan. Otot trisep adalah otot yang memiliki tiga ujung (tiga tendon) yang melekat pada tulang dan terletak di lengan atas bagian belakang. Untuk mengangkat lengan bawah, otot bisep berkontraksi dan otot trisep berelaksasi. Untuk menurunkan lengan bawah, otot bisep berelaksasi dan otot trisep berkontraksi.
Gerakan antagonis pada tubuh, antara lain sebagai berikut.
a. Ekstensi (meluruskan) dan fleksi (membengkokkan), misalnya gerakan otot trisep dan otot bisep untuk mengangkat dan menurunkan lengan bawah.
b. Abduksi (menjauhi badan) dan adduksi (mendekati badan), misalnya gerakan tangan sejajar bahu dan sikap sempurna (tangan ke bawah).
c. Depresi (ke bawah) dan elevasi (ke atas), misalnya gerakan kepala menunduk dan menengadah.
d. Supinasi (menengadah) dan pronasi (menelungkup), misalnya gerakan telapak tangan menengadah dan menelungkup.
e. Inversi adalah gerak memutar kaki ke arah dalam tubuh sehingga sisi medial telapak kaki terangkat (kombinasi supinasi dan adduksi). Eversi adalah gerak memutar kaki ke arah luar tubuh sehingga sisi lateral telapak kaki terangkat (kombinasi pronasi dan abduksi).
2. Otot sinergis adalah otot yang saling mendukung kerja satu sama lain sehingga menghasilkan gerakan satu arah. Contohnya, otot pronator teres dan otot pronator quadratus menyebabkan telapak tangan menengadah atau menelungkup serta otot-otot antartulang rusuk yang bekerja bersama-sama ketika menarik napas.
0 Comments