Kontraksi Otot Rangka (1)
-
Upload
thesaananda -
Category
Documents
-
view
196 -
download
5
description
Transcript of Kontraksi Otot Rangka (1)
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
KONTRAKSI OTOT RANGKA
Dr. Yusni., M. Kes., AIF
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Anatomi otot rangkaOrganisasi makro:
Gambar 1
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Organisasi seluler
serabut otot• sel tunggal• berinti banyak• diselubungi oleh sarkolema
Miofibril• elemen kontraktil• diliputi oleh sarkoplasma
Organela seluler - berada antara miofibril (mitokondria, retikulum sarkoplasma dll.)
Gambar -2
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Organisasi molekuler
Gambar -3
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Sarkomer
Pita A
Pita IDiskus Z
sarkomer
Filamen tebal (miosin)Filamen tipis (aktin)
titin (protein struktur filamentosa)
Garis M
Zona H
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Mekanisme “Filamen Geser”
Kontraksi berasal dari bergesernya (sliding action) filamen aktin dan miosin sehingga tumpang tindih
RELAKSASI:
KONTRAKSI:
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
F-aktin • heliks beruntai ganda• terdiri dari G-aktin terpolimerisasi• ADP terikat pada setiap G-aktin (sisi aktif)• kepala miosin terikat pada sisi aktif
tropomiosin • menutupi sisi aktif• mencegah interaksi dengan miosin
troponin • I – mengikat aktin• T - mengikat tropomiosin• C - mengikat Ca2+
Filamen Aktin− Filamen pita I− ditambatkan pada salah satu
ujung akhir ke diskus Z− panjang 1 mm: v. nebulin yang
seragam membentuk panduan untuk sintesis
Gambar -7
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Molekul Miosin
• dua rantai berat (BM 200,000)• empat rantai ringan (BM 20,000) • regio “kepala” – tempat aktivitas ATPase
Fig. 6.5Gambar -6
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Mekanisme Kontraksi Otot
Teori: Terikatnya Ca2+ pada troponin menyebabkan perubahan konformasi pada tropomiosin yang tidak lagi menutupi sisi aktif molekul aktin, yang diikuti pengikatan miosin.
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Teori “Walk-Along”
Gambar -8
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Teori “Walk-Along”
1. Kepala Miosin melekat pada aktin
3. Kepala miosin “cocked”(terikat ADP dan Pi )
hidrolisis
4. Kepala miosin tertancap ke sisi baru
(terikat ADP)
Pi
2. Pelepasan kepala miosin (terikat ATP)
ATP
POWER STROKE
ADP
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Rigor mortis: • keadaan kontraktur yang terjadi pada kematian • berkaitan dengan hilangnya ATP
RIGOR
ATP1. Kepala miosin melekat pada aktin
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Mekanika Otot
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Hubungan Panjang-Tegangan untuk otot skm
• Tegangan aktif (TA) tidak dapat diukur secara langsung
• Apakah yang dapat diukur?(1) Tegangan pasif (TP) - tegangan yang
dibutuhkan untuk memperpanjang otot istirahat
(2) Tegangan total (TT) – kombinasi tegangan aktif dan pasif
• Aktif dihitung dari 1 & 2 (TA = TT – TP)
• Perhatikan bahwa tegangan aktif menurun tajam, linier dengan peningkatan panjang Panjang (proporsi panjang
keadaan istirahat)
1.0 2.00
Tega
ngan
(%ko
ntr a
k si m
aks)
50
100
Tegangan aktif
Tegangan pasif
Tegangan total
Rentang TeganganNormal
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Hubungan panjang dan tegangan - Percobaan
100
50
0
0 1x 2x Panjang (proporsi panjang pada keadaan istirahat)
Tega
ngan
(%ko
ntra
ksi m
aks)
pasif
Tegangan pasif
Tegangan nol
1
rangsangan
2
2
3
3
Tegangan total aktif
total
(preload)
(afterload = ∞ )
1
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Rentang Panjang Normal
Tegangan sebagai fungsi dari panjang sarkomer
• Stres digunakan untuk membandingkan tegangan (gaya) yang dihasilkan otot dengan ukuran berbeda
– stres = kekuatan/area otot melintang; satuan kg/cm2)
• Pada otot rangka, stres aktif maksimal muncul pada panjang normal pada keadaan istirahat ~ 2 mm
• Pada yang lebih panjang, stress menurun -
• Pada yang lebih pendek, stres juga menurun -
• Otot jantung normalnya bekerja pada panjang dibawah panjang optimalnya -
Stres aktif(tegangan)
Panjang sarkomer (m)
0
1
0 1 2 3 4
0.5
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Hubungan kecepatan kontraksi terhadap beban
Tidak ada afterload:• kecepatan maksimum pada beban minimum
Peningkatan afterload:• kecepatan kontraksi menurun
Kecepatan kontraksi nol ketika afterload = kekuatan kontraksi maks
A
B
A: otot lebih besar, lebih cepat (otot putih)B: otot lebih kecil, lebih lambat (otot merah)
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Jenis otot skeletal - kecepatan kontraksi kedutan -
• Kecepatan kontraksi ditentukan oleh Vmaks miosin ATPase.
– Vmaks tinggi (cepat, putih)• Siklus jembatan silang (cross
bridge) cepat• Pemendekan dengan laju
cepat (serabut cepat)– Vmaks rendah (lambat, merah)
• Siklus jembatan silang lambat • Pemendekan dengan laju
lambat (serabut lambat)• Sebagian besar otot terdiri dari kedua
jenis serabut tetapi dengan proporsi berbeda
• Semua serabut dalam bagian “motor unit” termasuk dalam jenis yang sama, misal cepat atau lambat.
Gambar 6-13
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
• serabut cepat dan lambat menunjukkan perbedaan ketahanan terhadap kelelahan
• serabut lambat (Tipe I)– oksidatif
• Diameter kecil• Kandungan mioglobin tinggi• Densitas kapiler tinggi• Mitokondria banyak• Kandungan enzim glikolitik rendah
• serabut cepat (Tipe II)– glikolitik
• Diameter lebar• Kandungan mioglobin rendah• Densitas kapiler rendah• Mitokondria sedikit• Kandungan enzim glikolitik tinggi
Kek
uata
n (%
aw
al)
waktu (menit)50 60
Cepat (otot putih)
Lambat (otot merah)
Tipe otot rangka- Ketahanan terhadap kelelahan -
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Apakah yang dilakukan oleh tipe yang berbeda?
• Tipe otot serabut cepat, lambat, dan intermediet dapat diidentifikasi melalui histokimia
• Pada beberapa otot terdapat campuran tipe serabut lambat dan cepat
• “Motor unit” yang mengandung serabut lambat akan direkrut pertama untuk menguatkan kontraksi normal
• Serabut cepat membantu pada saat kekuatan tambahan diperlukan
Orang yang berbeda mempunyai proporsi tipe otot yang berbeda
Sedikit penelitian yang menyebutkan bahwa program latihan dapat mempengaruhi proporsi tipe serabut pada manusia
serabut serabut cepat lambat
Pelari 18% 82%Maraton
Renang 26 74
Rerata pria 55 45
Angkat besi 55 45
Pelari cepat 64 37
Pelompat 63 37
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Konversi tipe serabut - cepat ke lambat -
• Tibialis anterior– – Predominan otot tipe kedut cepat (bagian
atas)– Pewarnaan terang: mitokondria sedikit– Kapiler sedikit, kecil– Serabut besar
• Ragsangan listrik (10 Hz) melalui saraf motorik (60 hari)
– Perangsang an otot cepat pada kecepatan yang lambat akan mengubah predominansi serabut kedut cepat menjadi serabut kedut lambat (bagian bawah)
– Pewarnaan gelap: lebih banyak mitokondria– Kapiler besar, banyak– serabut lebih kecil
left AT
right AT
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Motor Unit:
• Semua serabut adalah sama (cepat atau lambat) pada motor unit yang ada• Motor unit kecil (misal laring, ekstraokular)
− sejumlah 10 serabut/unit − Pengontrolan tepat− reaksi cepat
• Motot unit besar (misal, otot quadrisep) − sebanyak 1000 serabut/unit− Pengontrolan kasar− reaksi lebih lambat
•Tumpang tindih motor unit, yang menyediakan koordinasi• Tidak ada hubungan antara tipe serabut dan
ukuran motor unit
Kumpulan serabut otot dipersarafi oleh neuron motorik tunggal
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Kekuatan sumasi: peningkatan intensitas kontraksi sebagai hasil efek tambahan kontraksi kedut yang individual
(1) Sumasi serabut multipel: hasil dari peningkatan jumlah motor unit yang berkontraksi secara simultan (serabut yang terlibat)
Kontraksi otot – kekuatan sumasi
(2) Frekuensi sumasi: hasil dari peningkatan frekuesi kontraksi dari motor unit tunggal
Gambar 6-14
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Frekuensi sumasi dari kedutan dan tetani
• Ca2+ mioplasma menurun (mengawali relaksasi) sebelum terbentuk nya kekuatan kontraksi maksimal
• Jika otot dirangsang sebelum benar-benar relaksasi terjadi, kedutan baru akan dijumlah dengan yang sebelumnya, begitu seterusnya.
• Jika frekuensi potensial aksi cukup tinggi, kontraksi individu tidak diselesaikan dan ‘gabungan kontraksi’ diselesaikan.
Mioplasma [Ca2+]
Kekuatan
PAWaktu (1 detik)
Tetani menyeluruh
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Apakah yang menyebabkan tonus otot?
Otot bertonus Otot anda dalam keadaan konstan pada kontraksi parsial,
sehingga mempertahankan struktur otot. Ini dinamakan tonus otot. Bahkan saat otot relaksasi, gelombang saraf dari otak anda merangsang sekelompok serabut otot untuk berkontraksi dan mempertahankan tonus otot anda. Kondisi ini adalah involunter, tetapi latihan fisik teratur benar-benar dapat meningkatkan tonus otot.
Otot lemas Jika saraf yang mensuplai otot dirusak, contoh pada
kecelakaan, serabut otot tersebut tidak lagi terangsang kontraksi. Hal tersebut akan mengakibatkan otot kehilangan tonus dan menjadi lemas. Akhirnya otot akan tidak berfungsi.
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Remodeling Otot - pertumbuhan
hiperplasia
hipertrofi
pemanjangan
• Hipertrofi (sering, beberapa minggu)– Disebabkan oleh pertumbahan yang hampir
maksimal (misal: angkat berat)– Peningkatan pada aktin dan myosin– Miofibril terbagi
• Hiperplasia (jarang)– Pembentukan serabut otot baru– Dapat disebabkan oleh latihan daya tahan
• Hipertrofi dan hiperplasia– Peningkatan kekuatan pembentukan– Tidak ada perubahan pada kapasitas atau
kecepatan kontraksi
• Pemanjangan (normal) – Terjadi selaras dengan pertumbuhan normal– Tidak ada perubahan pada kekuatan
pertumbuhan– Penngkatan kapasitas pemendekan – Peningkatan kecepatan kontraksi
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Mengapa penambahan sejumlah sarkomer mengakibatkan pemendekan lebih cepat? pemendekan?
Sarcomer A dan B mempunyai kecepatan kontraksi masing-masing 1 m/detik.
A. B. Jika sarkomer B tidak berkontraksi, ujungnya akan tetap bergerak dengan kecepatan 1m/detik (mengikuti kecepatan sarkomer A). Jika sarkomer B juga berkontraksi dengan kecepatan 1 m/detik, kedua sarkomer akan mempunyai kecepatan pemendekan 1+1=2 m/detik, dst.
Gabungan serial delapan sarkomer mempunyai dua kali kecepatan pemendekan seperti gabungan empat sarkomer. Lihat animasi di bawah.
Copyright © 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc.
Remodeling Otot - atropi
Atropi dengan kehilangan serabut
atropi
• Penyebab atrofi– Denervasi/ neuropati– Tenotomi– Gaya hidup sedenter– Gips– Penerbangan luar angkasa (gravitasi nol)
• Performa otot– Degenerasi protein kontraktil– Penurunan kecepatan maksimal kontraksi– Penurunan kecepatan kontraksi
• Atropi dengan kehilangan serabut– Tidak digunakan 1-2 tahun– Sangat sulit mengembalikan serabut yang
hilang
Beberapa minggu
Beberapa bulan/tahun