Fisiologi Otot

Blok 18

Jaringan otot

Sel-sel otot seperti juga Neuron, merupakan jaringan peka rangsang. Dapat dirangsang secara kimiawi, listrik dan mekanik untuk membangkitkan potensial aksi. Otot secara umum dibagi atas 3 jenis: otot rangka,Otot jantung dan otot polos.Kira-kira 40 % dari seluruh tubuh terdiri otot rangka,dan mungkin 10 % lainnya adalah otot polos danotot jantung.

Otot rangka

Otot rangka dibentuk oleh sejumlah serat yang berdiameter± 10 – 80 mikrometer, masing masingserat terbuat darirangkaian subunit yang lebih kecil.

Gambar :

M o r f o l o g iOrganisasi

Otot rangka tersusun dari serat-serat otot yang merupakan“balok penyusun”(building blocks).Hampir seluruh otot rangka berawal dan berakhirdi tendo, dan tersusun sejajar diantara ujung -ujung tendo, sehingga daya kontraksinya setiapunit saling memperkuat.Mekanisme kontraksi tergantung dari protein:Protein Miosin, Aktin dan Tropomiosin danTroponin.

Filamen tebal dalam diagram: adalah filamen miosin (G)Filamen tipis dalam diagram: adalah filamen aktin (F)Pita I pita terang yang hanya mengandung filamen aktinPita A pita gelap mengandung filamen miosin dan jugafilamen aktin tempat mereka bertumpang tindih.Tonjolan – tonjolan kecil pada filamen miosin ini merupakan jembatan penyeberangan.

Lempeng Z tempat melekatnya filamen aktin, merupakan protien filamentosa berjalan menyilang melewati miofibril

Melekatkan miofibil satu dengan yang lainnya.

Sarkolema:Membran sel serat otot disebut juga membran plasma

Miofibril: filamen aktin dan miosinSetiap serat otot mengandung beberapa ratus s/d ribu miofibrilpada potongan melintang berupa bulatan-2 kecil.Setiap miofibril: - memiliki sekitar 1500 filamen miosin (filamen tebal & - 3000 filamen aktin (filamen tipis)

Susunan Otot: 1. Sarkolema 2. Miofibril

3. Sarkoplasma

Filamen tebal dalam diagram: adalah filamen miosin (G)Filamen tipis dalam diagram: adalah filamen aktin (F)Pita I pita terang yang hanya mengandung filamen aktinPita A pita gelap mengandung filamen miosin dan jugafilamen aktin tempat mereka bertumpang tindih.Tonjolan – tonjolan kecil pada filamen miosin ini merupakan jembatan penyeberangan.

Lempeng Z tempat melekatnya filamen aktin, merupakan protien filamentosa berjalan menyilang melewati miofibril

Melekatkan miofibil satu dengan yang lainnya.

Sarkoplasma:Miofibril-miofibril terpendam dalam serat otot didalamsuatu metriks disebut sarkoplasma, yang terdiri dariunsur intraselluler.

Cairan Sarkoplasma mengandung: K, Mg, Fosfat, Enzim protein, Retikulum sarkoplasma.Didalam sarkoplasma banyak terdapat retikulum endoplasma, yang didalam otot disebut retikulumsarkoplasmik.Retikulum ini mempunyai susunan khusus pentinguntuk pengaturan kontraksi.

Mekanisme kontraksi otot rangka

1. Potensial aksi berjalan dari saraf motorik dan ujungnya sampai ke serat otot.

2. Pada setiap ujung nya saraf mensekresi neurotrans miter Asetilkolin

3. Asetilkolin menyebabkan terbukanya gerbang ion pada membran serat otot,ion Na masuk ke dalam otot

4. Ion Na+ mengalir kedalam membran serat otot menye- babkan timbulnya potensial aksi otot. Potensial aksi

otot berjalan sepanjang membran serat otot

Mekanisme kontraksi otot rangka

5. Potensial aksi akan menyebabkan timbulnya depolarisasi membran serat otot, dan juga berjalan secara dalam di dalam serat otot, menyebabkan sarkoplasma melepaskan Ca+

6.Ion Ca+ menimbulkan kekuatan menarik antara filamenAktin dan miosin, yang menyebabkan bergerak bersamasama menghasilkan kontraksi

7. Setelah kurang dari satu detik Ca+ dipompa kembali ke dalam retikulum sarkoplasma.tempat ion-2 ini disimpan

pengeluaran Ca+ ini menyebabkan kontraksi berhenti

Ikatan kuat Crosbridge membentukSudut 45 O

ATP menempel padabinding site miosin.

Miosin kemudian lepas

Aktivitas ATPase menghidrolisis ATP jadi ADP

& Pi terikat miosin

Kepala miosin bergerakMemukul aktin dengan

Ikatan lemah. CrosbridgeMembentuk sudut 90 o

Jenis-Jenis Kontraksi

Kontraksi otot meliputi pemendekan elemen-elemen kontraktil otot. Akan tetapi karena otot mempunyaielemen elastis dan kenyal yang tersusun seri denganmekanisme kontraksi, maka kontraksi dapat terjaditanpa pemendekan yang berarti

1.Kontraksi isometris

2.Kontraksi isotonik

1. Kontraksi isometrik:Kontraksi otot tanpa terjadi pemendekan yang berarti (dengan ukuran yang sama atau panjang yang sama).Kontraksi ini terjadi pada mengangkat beban berat tak terangkat (misal: mengangkat meja, almari)

2. Kontraksi isotonik:Kontraksi otot dengan melawan beban tetap, denganPemendekan otot (tegangan sama). Kerja merupakanhasil perkalian gaya dan jarak, jadi kontraksi isotonikmenghasilkan kerja.

Sumasi Kontraksi

Rangsang berulang yang diberikan sebelum masa relaksasi akan menghasilkan penggiatan tambahan terhadap elemen kontraktil, respon berupa peningkatan kontraksi.

TetanusDengan rangsang berulang yang cepat penggiatan mekanisme

kontraktil terjadi berulang sebelum terjadi masa relaksasi, masing-masing respon bergabung menjadi satu kontraksi

yang berkesinambungan.

Tetani Hipokalsemik

Spasme yang luas otot rangka terutama otot ekstremitas dan laring karena:

Penurunan Ca2+ ekstrasel di taut myoneuron (myoneural juntion) menghambat transmisi, tetapi efek ini dikalahkan oleh efek eksitasi yang rendah di sel saraf dan otot, terjadi peningkatan aktivitas serat-serat saraf motorik.

Sumber Energi Otot

Kontraksi otot membutuhkan energi, dan ototdisebut sebagai mesin pengubah energi kimia kerja mekanis. Energi dari derivat fosfat organik berenergi tinggi (ATP) dari metabolisme karbohidrat dan Lipid.

Sumber Energi Otot

Energi yang dilepaskan pada hidrolisis 1 mol ATP &reaksi-reaksi pada sintesis ulang ATP

ATP + H2O2 ADP + H3PO4 + 7,3 kkalFosforilasi + ADP Kreatin + ATPGlukosa + 2 ATP (atau glikogen + ATP) anaerob 2 asam laktat + 4 ATPGlukosa + 2 ATP(atau glikogen + 1 ATP) oksigen 6 CO2 + 6 H2O + 40 ATPFFA oksigen CO2 + H2O + ATP

Otot polos

Otot polos terdiri atas banyak sekali serat kecil,Umumnya berdiameter 2 s/d 5 mikrometer dan panjangnya 20 – 500 mikrometerOtot polos dari tiap organ berbeda dengan organ lain dalam beberapa hal:-Ukuran fisik-Susunan untuk membentuk berkas-Respon terhadap berbagai rangsang-Sifat persyarafan-Dan fungsi.

Otot Polos

Secara anatomis berbeda dengan otot rangka danotot jantung. Otot polos tidak memperlihatkan garis lintang, memiliki aktin dan miosin yang menggeser satu dengan yang lain untuk hasilkan kontraksi.Retikulum sarkoplasmik tidak berkembang denganbaik, mempunyai sedikit mitokondria, untuk kebutu-han metabolisme sangat tergantung pada prosesglikolisis.

Gambar: mikroskopis otot polos

Jenis Otot Polos

1. Otot polos viseral 2. Otot polos multi-unit

Otot polos viseral terdapat dalam bentuk lembaranyang luas, membentuk hubungan antar sel denganjembatan tahanan listrik rendah, yang berfungsisebagai sinsitium. Jembatan ini seperti otot jantung,merupakan hubungan antara 2 membran sel yang bersebelahan membentuk gap junction.

Otot Polos

Otot polos viseral terutama pada dinding viserayang berongga seperti: otot dinding usus, uterusdan ureter

Aktivitas Listrik Otot Polos:Kekhasan otot polos viseral adalah ketidak-mantapanpotensial membran dan adanya kontraksi-kontraksi yang berkesinambungan, tidak teratur, tidak bergantug pada persarafan.

Otot Polos Multi-unit

Otot polos multi-unit tersusun dari unit-unittersendiri tanpa adanya jembatan antar membran selDitemukan pada struktur iris mata, dapat menghasilkan kontraksi halus dan bertahap. Tidak dapat dikendalikan secara volunter. Otot polos multi-unit tidak mempunyai sinsitium dan kontraksi tidak menyebarmelalui sinsitium tersebut.

Kontaksi otot polos multi-unit lebih lambat halus, dan terbatas dibandingkan dengan otot polos viseral.Sangat peka terhadap zat-zat kimia darah.

Otot Jantung

Serat lintang otot jantung serupa dengan otot rangkadan terdapat garis garis Z, banyak mitokondria panjang berdekatan dengan miofibril otot

Serat otot bercabang dan saling menguatkan( interdigitate), tetapi masing-masing merupakan unit lengkapdikelilingi oleh membran sel.

Otot Jantung

Ujung suatu serat otot jantung berbatasan dengan yang lain, membran serat otot terletak paralel satu sama yang lain berupa rangkainan lipatan yang luas. Area ini terbentuk di garis Z, dinamakan diskusinterkalaris.

Disepanjang sisi serat-serat otot dekat diskus,membran sel serat-serat yang berdekatan menyatu,Tempat pertemuan ini merupakan jembatan-jembatan bertahanan rendah untuk penyebaranrangsang dari satu serat ke serat lain

Otot Jantung

Tempat pertemuan membran sel serat-serat yang berdekatan ini memungkinkan otot jantung bekerja menyerupai sinsitium.Kontraksi satu serat otot jantung menyebabkan kontraksi otot jantung yang lain (HK: all or none / gagal atau tuntas)

Kontraksi otot jantung sama dengan kontraksiotot rangka, memerlukan: ATP, Ca+, Na+, dll

Proses Depolarisasi Otot Jantung

1.Saluran Na+ teraktivasi bervoltase biasa (aktifasi cepat).2. Saluran Ca+ Teraktivasi bervoltase, membuka secara lambat (saluran lambat).

Gambar: mikroskopis otot jantung

Periode Refraktur

Selama tidak dapat di hasilkan rangsang yang baru,selama serat yang mudah di rangsang tidak dapatterjadi potensial aksi yang baru, selama membranmasih dalam keadaan depolarisasi akibat potensialaksi sebelumnya.

Alasannya:Saluran Na+ / K+ atau keduanya dalam keadaanIn aktif, sehingga sebesar apapun rangsangannyatidak akan terbuka saluran ionnya (refraktur absolut).Lebih kurang 1/2500 dtk.

Refraktur Relatif

Terjadi segera setelah refraktur absolut (1/3 atau ½periode refraktur absolut) serat dapat dirangsangbila rangsang lebih besar dari normal.Karena:1.Beberapa saluran Na+ masih belum kembali dari keadaan in aktif nya.2. Saluran K+ terbuka lebar sehingga banyak ion K+

mengalir keluar.

Peristiwa Refleks, Gerak dan Postur Tubuh

Refleks

• Refleks : Setiap respon yang terjadi secara otomatis, tanpa disadari.

> Unit dasar terpadunya disebut lengkung refleks.

> Sifat sifat refleks: Stereotipik, mempunyai sifat yang khas baik dalam hal rangsang

maupun respon.

Lengkung refleks ini terdiri dari: - Organ indera, - Saraf aferen, - Sinaps (satu atau lebih), - Saraf eferen dan - Efektor.

Hukum Bell-Magendie

• Saraf aferen/saraf sensorik masuk ke medula spinalis melalui akar belakang (radiks dorsalis / pos terior).

• Saraf eferen/saraf motorik keluar melalui akar depan (radiks ventralis / anterior).

Mekanisme Reflek

Lengkung Reflek

Kegiatan di lengkung refleks• Reseptor sensorik: terbentuknya potensial reseptor

sebanding dengan kuat rangsang.• Potensial reseptor: membangkitkan potensial aksi

bersifat “gagal atau tuntas” all ore none.• Frekuensi potensial aksi sebanding dengan besarnya

potensial generator.• Di sinaps (sistem saraf pusat): terjadi eksitasi potensial

paska sinaps (EPSP) dan inhibisi potensial post sinaps (IPSP).

• Saraf eferen respon yang terjadi bersifat “gagal atau tuntas”

2 Tipe Refleks

1. Simpel Refleks: Dasar refleks yang terjadi merupakan respon

spontan tanpa dipelajari/latihan. Contoh: refleks menarik diri.

2. Acquired/Conditioned Refleks: Refleks yang terjadi karena belajar/latihan. Contoh: pemain piano/musikus.

Lengkung Refleks

1. Lengkung refleks sederhana: lengkung refleks mempunyai sinaps tunggal, dinamakan monosinaptik, refleks yang terjadi refleks monosinaptik.

2. Lengkung refleks yang mempunyai lebih dari satu sinaps antara neuron aferen dan eferen, dinamakan polisinaptik.

Terutama pada polisinaptik kegiatannya termodifikasi oleh adanya fasilitasi spacial dan temporal.

Refleks monosinaptik : Refleks Regang

• Peregangan otot rangka dengan persarafan utuh; otot akan kontraksi.

• Rangsang = regangan otot• Respon = kontraksi otot yang diregangkan• Reseptor = muscle spindle (kumparan otot)• Aferen = saraf sensorik hantaran cepat.• Eferen = saraf/neuron motorik saraf ototnya• Neurotransmiter = glutamat

Contoh Contoh Refleks Regang

Refleks Patela : Regangan otot kuadriceps femoris

Triceps Brakhi : Ketukan tendo otot triceps otot triceps kontraksi.

Refleks Akhiles : Regangan tendo akhiles,kontraksi otot gastroknomeus.

Refleks Maseter: Ketukan pada sisi wajah (otot- maseter), kontraksi otot wajah sesisi.

Gerakan tubuh

Klasifikasi gerakan tubuh:Dapat secara longgar diklasifikasikan atas- Gerak refleks- Gerak volunter - Gerak ritmik.

Gerakan refleks: sedikit kompleks dan medulaspinalis sebagai pusat integrasi primer,seperti refleks spinal. Refleks juga dapat dimodulasi daripusat otak yang lebih tinggi

Mekanisme Gerakan Tubuh

Permulaangerakan

Rencanagerakan

Pelaksanaangerakan

gerakanKortek Motorik

serebelum

Area asosiasikortikal

serebelum

ide

MekanismeUmpan balik