SISTEM OTOTOtot adalah :Kumpulan sel otot yang membentuk jaringan yang berfungsi untuk menggerakkan organ tubuh.Otot merupakan alat gerak aktif.

Sistem otot meliputi :* alat-alat tubuh yang dengan jalan penegangan (kontraksi) * pengenduran (relaksasi) menimbulkan pergerak an tubuh secara keseluruhan atau sebagian.

Sel-sel otot dapat dirangsang secara :1. kimiawi untuk membangkitkan potensial2. listrik aksi yang dihantarkan sepanjang3. mekanik membran sel.

Fungsi Otot :

Fungsi yang dilakukan otot ada 2 macam yaitu 1. fungsi sadar 2. fungsi tidak sadar.

Fungsi sadar otot meliputi :

1. Mempertahankan sikap tubuh2. Melaksanakan berbagai macam pergerakan, diantaranya yang menyangkut anggota tubuh, untuk pergerakan jari-jari untuk memegang, diafragma (respirasi), kerongkongan (farink) untuk menelan,lidah dan bibir untuk menggerak kan makanan dan menghasilkan suara.

Fungsi tak sadar otot meliputi :1. Mendorong menggerakkan zat yang terdapat di dalam bermacam-macam saluran seperti: makanan yang bergerak sepanjang saluran pencernaan makanan, darah dalam pembuluh darah,sel telur dalam saluran telur dan sperma yang bergerak dalam saluran mani.2. Mendorong keluar zat yang terdapat dalam kantung,spt : empedu yang keluar dari kantung empedu, air kemih yang keluar dari kantung kemih, tinja keluar dari poros usus (rektum).3. Mengatur diameter saluran seperti mengatur besar kecilnya diameter pembuluh darah, mengatur besar kecilnya cabang pembuluh nafas (bronkiol).

Jenis OtotAtas dasar struktur dan fungsinya, otot ada 3 yaitu:

1. otot polos2. otot rangka 3. otot jantungad.1. Ciri – ciri :1. Terdiri dari banyak serabut otot yang mempunyai bentuk seperti gelendong, panjang, langsing, satu inti ditengah-tengahnya. 2. Sitoplasmanya terdiri dari sarkoplasma yang mengandung miofibril, yaitu unsur yang mampu berkontraksi. 3. Panjang serabut otot polos bervariasi antara 15

– 500 µ tergantung dari tempatnya. (Usus = 200 µ, yang paling pendek pada pembuluh darah, dan yang paling panjang pada rahim).

4. Otot polos terdapat pada alat tubuh yang berongga seperti misalnya saluran pencernaan makanan, batang tenggorokan, saluran nafas (bronkus), kantung air seni, kantung empedu, pembuluh darah dan rahim. 5. Otot polos mendapat persarafan melalui saraf motorik dari sistim saraf otonom. 6. Pada umumnya kontraksi otot polos lambat dan

berlangsung lama dan kadang-kadang berirama.

Pengaktifan miosin oleh Ca2+ di otot polos

Miosin kinase aktif

Ca2+-KalmodulinKalmodulin

Miosin kinase inaktif

Miosin kinase inaktif

Miosin kinase inaktif

P1

Ca2+

Perbedaan otot polos dengan otot rangka dan jantung :1. Secara anatomis berbeda dengan otot rangka dan otot jantung karena:otot polos tidak memperlihatkan gambaran garis lintang. 2. Memiliki aktin dan miosin-II yang menggeser satu pada yang lain untuk menghasilkan kontraksi. Tetapi filamen-filamen itu tidak tertata

dalam susunan yang teratur, seperti pada otot rangka dan otot jantung, sehingga tidak memperlihatkan gambaran garis lintang. 3. Otot polos juga mengandung tropomiosin, tetapi

tidak memiliki troponin. 4. Bentuk aktin dan miosin berbeda dengan yang terdapat pada otot rangka.

5. Terdapat retikulum endoplasmik, tetapi tidak berkembang baik. 6. Secara umum otot polos mempunyai sedikit mitokondria, dan sangat bergantung kepada proses glikolisis untuk memenuhi kebutuhan metabolismenya.

Otot Rangka (Otot lurik) :1. Terdiri dari banyak sekali serabut otot2. Mempunyai banyak inti yang terletak ditepi. 3. Panjang serabut bervariasi antara 1 – 40 mm, dan tebalnya antara 10 – 100µ.4. Di dalam sarkoplasma terdapat unsur yang mampu berkontraksi, yang disebut miofibril. 5. Pada masing-masing miofibril (terdapat miofilamen tebal dan miofilamen tipis yang tersusun sejajar dan tidak homogen)sehingga memberikan gambaran pita terang dan gelap, sehingga otot tampak bergaris-garis. 6. Pita gelap disebut pita A (Anisotropik)7. Pita terang disebut pita I (Isotropik)8. Pada pita A terdapat zona H (Heller = cahaya)

9. Pada pita I terdapat garis tipis berbentuk Z (Zwischenshejibe = cakram).10. Bagian dari miofibril yang dibatasi oleh 2 garis Z disebut sarkomer.11. Masing-masing serabut otot rangka dilapisi oleh suatu membran yang disebut sarkolema. 12. Serabut otot rangka berkelompok menjadi satu

membentuk fasikulus. 13. Masing-masing fasikulus ini diselubungi oleh jaringan ikat yang disebut perimisium. 14.Jaringan ikat yang menyelubungi serabut otot rangka disebut endomisium.15.Sedangkan otot rangka diselubungi oleh suatu lapisan yang disebut epimisium (gambar 1).

Thick filament

Thin filament

Cross bridges

Otot Jantung :

1. Terdiri dari beberapa serabut otot yang bercabang-cabang membentuk anyaman (anastomosis) dan dengan serabut otot sebelahnya membentuk sinsitium. 2. Serabut ototnya tampak bergaris-garis seperti otot rangka, tetapi tampak tidak begitu jelas. 3. Mempunyai inti yang letaknya di tengah-tengah.4. Pada jarak tertentu pada serabut otot ada garis melintang yang dikenal dengan nama cakram sisipan (intercalated disc). 5. Di dalam otot jantung terdapat jaringan khusus yang disebut jaringan purkinje yang berfungsi merambatkan impuls dengan cepat.

6. Otot jantung hanya terdapat pada jantung dan mendapat persarafan dari sistim saraf otonom. 7. Kontraksi otot jantung bersifat otomatis dan berirama.8. Banyak terdapat mitokondria panjang berdekat an dengan fibril-fibril otot. 9. Serat-serat otot bercabang dan saling menguat kan (interdigitate), tetapi masing-masing merupa

kan unit lengkap dikelilingi oleh membran sel.

RANGSANGAN OTOT4 macam bentuk rangsangan yaitu :1. Mekanik (pijitan, pukulan, tarikan).2. Kimia (larutan asam dan larutan garam).3. Panas (keadaan yang bersifat panas/dingin).4. Listrik (arus listrik yang diberikan terhadap otot dan saraf).

Diantara keempat macam bentuk rangsang tersebut di atas yang sering digunakan adalah rangsangan listrik, karena intensitas rangsang, lamanya pemberian rangsang, dan frekwensi rangsang dapat dengan mudah diatur dan kerusakan yang ditimbulkan pada jaringan adalah minim.

Ada beberapa intensitas rangsang, yaitu :1. Rangsang dibawah ambang (subminimal, subliminal): merupakan rangsangan yang tidak mampu menimbulkan tanggapan.2. Rangsang ambang (minimal, liminal): rangsang an terkecil yang tepat menimbulkan tanggapan.3. Rangsang submaksimal : rangsangan yang intensitasnya bervariasi dari rangsang ambang sampai rangsang maksimal.4. Rangsang maksimal : rangsangan yang dapat menimbulkan tanggapan maksimal.5. Rangsang supramaksimal, merupakan rangsa- ngan yang intensitasnya lebih besar daripada rangsangan maksimal, tanggapan juga maksi- mal.

Perubahan Yang Terjadi Selama Penegangan Otot RangkaBila otot rangka menegang, terjadi perubahan al : 1. Perubahan bentuk2. Perubahan kimia3. Perubahan panas 4. Perubahan listrik. Selama masa kontraksi, otot menjadi pendek dan gemuk, tetapi tidak mengalami perubahan volume. Kontraksi otot merupakan hasil perubahan bentuk molekul protein. Menurut Szent-Gyorgi, protein utama yang terlibat dalam kontraksi adalah aktin dan miosin yang dapat berkombinasi menjadi aktomiosin. Kontraksi terjadi karena pemendekan aktin dengan jalan menggeser sambil berputar.

Pada perubahan kimia, energi yang digunakan oleh otot selama kontraksi berasal dari perubahan kimia yang terjadi di dalam otot itu sendiri.

Otot dalam keadaan istirahat mengandung zat seperti air 75%, protein 20%, glikogen 1%, fosfokreatin 0,3%, asam laktat 0,5% dan heksosefosfat 0,05%.

Setelah kontraksi berakhir, jumlah fosfat anorganik dan asam laktat meningkat, sedangkan glikogen dan asam fosfat menurun.

Oksigen banyak digunakan, sedangkan karbondi- oksida (CO2) dan air (H2O) banyak dihasilkan.

MEKANISME KONTRAKSIOtot rangka terdiri dari banyak serabut yang berbentuk silindrik, panjang, sejajar satu dengan yang lain dan berkelompok menjadi berkas yang disebut fasikel. Masing-masing fasikel dibungkus oleh perimisium. Di dalam fasikel, diantara serabut-serabut otot terdapat jaringan ikat yang mengikat serabut-serabut otot menjadi satu. Jaringan ikat ini membentuk endomisium. Setiap serabut otot mengandung beberapa nukleus dan mitokondria yang terletak dekat permukaan dan diselubungi oleh membran plasma yang disebut sarkolema.

.

Muscle Contraction

R e l a x e dm u s c l e

C o n t r a c t e dm u s c l e

r e l a x e d s a r c o m e r e

c o n t r a c t e d s a r c o m e r e

R e l a x e dm u s c l e

C o n t r a c t e dm u s c l e

r e l a x e d s a r c o m e r e

c o n t r a c t e d s a r c o m e r e

Relaxedm uscle

Contractedm uscle

relaxed sarcom ere

contracted sarcom ere

Sarkolema menyelubungi sejumlah sitoplasma yang disebut sarkoplasma, sedangkan sarkoplasma itu sendiri mengandung glikogen dalam bentuk granula, lemak, enzim, kreatin fosfat, ion inorganik seperti Ca++, Na+, K+ dan Cl-Serabut otot rangka kelihatan merah karena di dalam sarkoplasma terdapat mioglobin yang sangat penting sebagai tempat penyimpanan oksigen. Di dalam sarkoplasma juga terdapat retikulum sarkoplasma, yaitu sistem tubul yang mempunyai membran. Melintasi retikulum sarkoplasma dan berjalan tegak lurus terhadapnya terdapat tubul T.

Fungsi tubul T ini menjalarkan impuls dari lempeng akhir motorik ke bagian tengah otot, sehingga memungkinkan kontraksi secara simultan dari seluruh otot.

Masing-masing serabut otot rangka terdiri dari beratus-ratus miofibril yang mempunyai diameter antara 1 sampai 2 m.

Miofibril itu sendiri terdiri dari 2 macam miofilamen, yaitu :1. Miofilamen ramping (berdiameter sekitar 6 nm) yang disebut aktin.2. Miofilamen gemuk (berdiameter sekitar 16 nm) yang disebut miosin.

Miofilamen ramping tersusun dari protein yang disebut aktin dan protein lain yang disebut tropomiosin dan troponin, sedangkan miofilamen gemuk tersusun dari protein miosin.

Masing-masing miofibril memperlihatkan pita gelap dan pita terang secara berselang-seling sepanjang miofibril. Pita gelap dikenal sebagai pita A (A = anisotropik), terutama terdiri dari miofilamen gemuk yang tersusun dari miosin.

Di tengah pita A terdapat daerah yang agakterang, disebut zona H (H= heller, bahasa Jerman yang berarti cahaya).

Pita terang disebut pita I (I = isotropik) yang ditengahnya terdapat garis Z (Z = swischensheibe, bahasa Jerman yang berarti cakram antara).

Pita I terdiri dari miofilamen ramping, tersusun dari protein yang disebut aktin dan protein lain yang disebut tropomiosin dan troponin.

Antara 2 garis Z yang berdekatan disebut sarkomer yang panjangnya sekitar 2 µmeter. Setiap sarkomer terdiri dari pita A, diapit dikedua sisinya oleh setengah pita I.

Muscle contraction occurs when actin and myosin, the major proteins of the thin and thick filaments, respectively, slide past each other in an ATP-driven enzymatic reaction.

Sliding Filament Theory for Muscle Contraction

Huxley AF and Niedergerke R, Nature 173, 971-973 (1954)Structural changes in muscle during contraction; interferenceMicroscopy of living muscle fibers.

Huxley HE and Hanson J, Nature 173, 973-976 (1954) Changes in cross-strations of muscle during contraction and stretch and their structural interpretation.

Cross-bridge hypothesis of muscle contraction:Sliding of thin and thick filaments is caused by the cross-bridges that extend from the myosin filament, attach to actin, pull the thin filaments toward the center of the sarcomere and detach. This cyclic interaction is coupled with the hydrolysis of ATP.

Sliding Filament Theory for Muscle Contraction

ATP (Crossbridge) ADP + Pi + Energy

Coupling of chemical reactions with vectorial motion.

Cross-Bridge Formation in Muscle Contraction

Teori Pergeseran FilamenSelama kontraksi otot, miofilamen ramping bergeser ke dalam kearah zona H; sarkomer memendek, tetapi panjang miofilamen ramping dan gemuk tidak mengalami perubahan.

Jembatan silang dari miofilamen gemuk mengait pada aktin dari miofilamen ramping. Jembatan silang bergerak sepanjang permukaan filamen ramping sehingga miofilamen ramping dan gemuk saling bergeser.

Pada waktu miofilamen ramping bergeser melalui miofilamen tebal, zona H menyempit dan bahkan hilang bila miofilamen ramping bertemu ditengah-tengah sarkomer.

Pada kenyataannya, jembatan silang menarik filamen ramping dari setiap sarkomer sejauh mungkin ke arah dalam sehingga ujungnya bertumpang tindih.

Pada saat miofilamen ramping bergeser ke arah dalam, garis Z ditarik ke arah pita A dan akhirnya sarkomer memendek.

Pergeseran dan pemendekan miofilamen menyebabkan serabut otot memendek. Semua kejadian di atas yang bertalian dengan pergeseran miofilamen dikenal sebagai ”teori pergeseran filamen”.

EKSITASI MEMBRAN

* Pada Otot Rangka

- Eksitasi otot rangka distimulus oleh saraf.- Sambungan antara saraf dan serat otot dikendalikan oleh taut neuromuskular.- Taut tersebut terdiri dari :1. Motor end plate (bagian khusus sarkolema otak).2. Cabang syaraf motorik ujung bulb. Pada bulb, banyak terdapat mitokondria sebagai suplai energi yang membentuk asetilkolin.

- Bila impuls tiba diujung saraf, asetilkolin (Ach) akan dilepaskan.- Asetilkolin (Ach) berdifusi melintasi ruang pemisah antara saraf dengan otot menuju motor end plate.

-Asetilkolin merangsang otot rangka untuk berkontraksi.

- Asetilkolin berikatan dengan motor end plate serat otot.

- Pada motor end plate, asetilkolin berkombinasi dengan suatu reseptor membentuk asetilkolin reseptor menyebabkan perubahan permeabilitas di serat otot yang akhirnya menimbul kan potensial aksi yang dihantarkan ke seluruh permukaan membran sel otot.

- Di setiap taut antara pita A dan I, membran permukaan masuk ke dalam serat otot.

Ca2+ (dlm sel)

Tropomiosin menggeser

Sisi cross bridge terbuka

Penempelan aktin dan miosin

Proses kontraksi

OTOT POLOS

* Kekhasan otot polos adalah ketidakmantapan potensial membrannya.

* Potensial membran tidak mempunyai nilai potensial istirahat yang sebenarnya.

- Filamen tipis tidak mengandung troponin. Ca2+ mengaktifkan otot polos dengan pengaturan rantai miosin.

- Ion Ca2+ berkombinasi dengan protein pengikat Ca2+ (kalmodu lin) mengaktifkan enzim “miosin rantai ringan kinase” memfosforilasi miosin rantai ringan kontraksi.

- Ion Ca2+ yang mengaktifkan kontraksi otot berasal dari CES, dari

RS hanya sedikit.

- Depolarisasi sarkolema; permeabilitas terhadap Ca2+ tinggi,Ca2+ berdifusi masuk sarkoplasma jembatan silang (kontraksi).

- Kontraksi berakhir bila Ca2+ dikeluarkan dari sarkoplasma dengan memompa Ca2+ keluar sel.

- Otot polos dapat diaktifkan secara spontan oleh saraf, hormon, regangan otot. Semuanya dapat meningkatkan [Ca2+] intrasel.

Peran Ca2+ dalam menimbulkan kontraksi di otot polos

Fosforilasi miosinDi filamen tebal

Serangkaian reaksi biokimia

Peningkatan Ca2+ sitosol

Eksitasi otot

Pengikatan aktin & miosin

Di jembatan silang

Kontraksi otot

OTOT JANTUNG

- Rangsangan menyebabkan potensial aksi.- Depolarisasi overshoot dataran (plateau) potensial membran istirahat.- Depolarisasi : Saluran Na+ terbuka, Na+ masuk.- Repolarisasi : Saluran Na+ menutup.- Fase plateau : Pembukaan saluran Ca2+ lambat tetapi lama.- Potensial membran istirahat : penutupan saluran Ca2+, efluks K+.

* Peranan Ca2+ sama seperti pada otot rangka, tetapi ion Ca2+ bukan hanya dari RS tetapi juga dari CES selama eksitasi jantung.

TAHAPAN KEJADIAN ANTARA POTENSIAL AKSI (PA) PADA MOTOR NEURON DAN KONTRAKSI OTOT RANGKA

1. PA terjadi dan merambat sepanjang akson motor neuron.2. PA ini menyebabkan terlepasnya Ach dari terminal akson ke neuromuscular junction.3. Ach masuk ke dalam motor end plate.4. Ach berikatan dengan reseptor pada motor end plate, mem buka kanal Na dan K.5. Terjadi end plate potensial (EPP).6. Lokal depolarisasi menyebabkan timbulnya PA pada membran serabut otot dan tubulus T.7. PA pada tubulus T menyebabkan dilepasnya Ca2+ dari RS.8. Ca2+ berikatan dengan troponin pada filamen halus shg me nyebabkan berpindahnya tropomiosin dan membuka tempat menempelnya j. silang pada aktin.9. J. silang miosin berenergi pada filamen kasar menempel pada aktin.

10. Ikatan j. silang menyebabkan pelepasan energi yang ter simpan dalam miosin shg menimbulkan pergerakan dari j. silang tsb.

11. ATP mengikat pada miosin, menyebabkan terlepasnya ikatan aktin-miosin.

12. Ikatan ATP-miosin ini menyebabkan perpindahan energi ke miosin j. silang.

13. J. silang akan mengulangi langkah 9-12 selama Ca2+ tetap terikat pada troponin.

14. Sitosol (Ca2+) menurun sebagai akibat ditariknya Ca2+ secara aktif ke dalam RS oleh Ca ATP ase.

15. Penghilangan Ca2+ dari troponin mengembalikan aksi menutu pi oleh tropomiosin, serabut otot menjadi relaksasi.