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.