KONTRAKSI OTOT GASTROKNEMUS DAN OTOT JANTUNG PADA KATAK
Oleh : Nama NIM Rombongan Kelompok Asisten
: Siti Nur Hidayah : B1J011026 :1 :2 : Arya Nugraha
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN II
KEMENTERIAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS BIOLOGI PURWOKERTO 2013
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Otot merupakan suatu organ yang sangat penting bagi tubuh, dengan otot tubuh dapat berdiri tegak. Menurut Ville et al (1988), otot adalah sistem biokontraktil dimana sel-sel atau bagian dari sel memanjang dan dikhususkan untuk menimbulkan tegangan pada sumbu yang memanjang. Otot merupakan jaringan umum pada tubuh kebanyakan binatang yang terbuat dari sel panjang atau benang benang khusus untuk kontraksi. Hal itu menyebabkan adanya pergerakan dari tubuh dan bagian kerja otot adalah voluntari (dibawah kontrol kesadaran) atau involuntari (tidak dibawah kontrol keinginan). Struktur mereka adalah halus (benang tanpa l urik) atau lurik (benang serat lintang). Ada 3 jenis jaringan otot yaitu involuntari lurik atau kardiak (jantung) dan voluntari lurik atau otot rangka badan (Frandson, 1992). Kontraksi otot didefinisikan sebagai pembongkaran aktif tenaga dalam otot. Penggunaan tenaga oleh otot pada beban eksternal disebut tekanan otot. Jika tekanan yang terbentuk oleh otot lebih besar dari penggunaan tenaga eksternal pada otot oleh beban, maka otot akan memendek. Jika penggunaan tenaga dengan beban lebih besar atau sama dengan tekanan otot, maka otot tidak memendek (Hill and Wyse, 1989). Menurut Ville et al. (1988), otot adalah sistem biokontraktil dimana sel-sel atau bagian dari sel memanjang dan dikhususkan untuk menimbulkan tegangan pada sumbu yang memanjang. Otot merupakan jaringan umum pada tubuh kebanyakan binatang yang terbuat dari sel panjang / benang-benang khusus untuk kontraksi. Hal itu menyebabkan adanya pergerakan dari tubuh dan bagian kerja otot adalah voluntari (dibawah kontrol kesadaran) atau involuntari (tidak dibawah kontrol keinginan). Struktur mereka adalah halus (benang tanpa lurik) atau lurik (benang serat lintang). Ada 3 jenis jaringan otot yaitu involuntari lurik atau kardiak (jantung) dan voluntari lurik atau otot rangka badan (Hickman & Hickman, 1996).
1.2 Tujuan
Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui efek perangsangan elektrik terhadap besarnya respon kontraksi otot gastroknemus dan efek perangsangan kimia terhadap kontraksi otot jantung katak.
II. MATERI DAN CARA KERJA
2.1 Materi
Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah universal kimograf lengkap dengan asesorisnya. Bahan yang digunakan adalah Katak hijau ( Fejervarya cancrivora), larutan ringer katak, dan larutan asetilkolin 3-5%.
2.2 CARA KERJA 2.2.1 Pengukuran Kontraksi Otot Gastroknemus
1. Universal kimograf beserta asesorisnya disiapkan 2. Katak hijau dilemahkan dengan cara merusak otak dan 3. Katak diterlentangkan pada bak preparat, lalu dibuat irisan kulit melingkar pada daerah pergelangan kaki katak. 4. Tepi kulit yang telah dipotong dipegang erat-erat dan kulit disingkap hingga terbuka sampai lutut. 5. Otot gastroknemus dipisahkan dari tulang tibia-fibula. 6. Otot gakstroknemus diikat dengan benang yang cukup kuat dan panjang, lalu tendon achiles dipotong dengan gunting. 7. Otot gastroknemus selalu dibasahi dengan larutan ringer menggunakan pipet tetes. 8.
Sediaan katak dipasang pada papan fiksasi yang terdapat sebagai asesori kimograf.
9.
Besar atau tinggi skala pada kimograf dicatat untuk tiap rangsangan elektrik yang digunakan. Pada percobaan ini dipakai 0, 5, 10, 15, 20, dan 25 volt.
10. Dihitung grafik yang muncul pada kertas grafik untuk mengetahui nilai amplitudonya.
2.2.2 Pengukuran Kontraksi Otot Jantung
1. Katak dilemahkan dengan cara merusak otak 2. Pembedahan dilakukan pada bagian dada katak mulai dari arah perut hingga jantung katak terlihat. 3. Penyobekan selaput jantung katak atau pericardium dilakukan. 4. Detak jantung diamati selama 15 detik dan hasilnya dikalikan 4 untuk mendapatkan detak jantung selama 1 menit. 5. Saetil kolin 3-5% diteteskian dan diamati konsentrasinya selama 15 detik, hasilnya dikalikan 4. 6. Kuatnya kontraksi otot jantung pada kedua kondisi t ersebut dibandingkan.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil 3.1.1 Tabel Pengukuran Kontraksi Otot Gastroknemus Katak
Voltage
Amplitudo (mm/volt)
0
0 (mm/volt)
5
0 (mm/volt)
10
8,2 (mm/volt)
15
9,1 (mm/volt)
20
10,3 (mm/volt)
25
14,3 (mm/volt)
3.1.2 Tabel Pengukuran Kontraksi Otot Jantung Katak
Denyut Jantung
Denyut setelah diberi
normal/detik
asetilkolin/detik
80
32
84
20
60
40
76
52
3.1.3 Grafik hubungan antara voltage dengan amplitudo pada kontraksi otot gastroknemus katak
15 14 13 12 11 10 o d u t i l p m A
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 5
10
15
20
Voltage
3.1.4 Gambar
Gambar 1. Otot Gastroknemus
Gambar 2. Katak Pada Papan Kimograf
Gambar 3. Jantung Katak
25
3. 2 Pembahasan
Otot gastroknemus katak merupakan otot yang sering digunakan katak dalam melakukan aktivitas hidupnya seperti melompat. Kontraksi otot didefinisikan sebagai pembongkaran aktif tenaga dalam otot. Penggunaan tenaga oleh otot pada beban eksternal disebut tekanan otot. Jika tekanan yang terbentuk oleh otot lebih besar dari penggunaan tenaga eksternal pada otot oleh beban, maka otot akan memendek. Jika penggunaan tenaga dengan beban lebih besar atau sama dengan tekanan otot, maka otot tidak memendek (Hill and Wyse, 1989).
Hasil percobaan setelah otot
gastroknemus katak ditetesi dengan larutan ringer disertakan dengan peletakkan katak pada alat kimograf universal menunjukkan bahwa ketika voltage dinaikkan dari 0 hingga 25 volt, amplitudo mengalami kenaikan yaitu pada tegangan 0 volt menghasilkan amplitudo 0 mm, 5volt menghasilkan amplitudo 0 mm, 10 volt menghasilkan amplitudo 8,2 mm, 15 volt menghasilkan amplitudo 9,1 mm, 20 volt menghasilkan amplitudo 10,3 mm, dan untuk tegangan 25 volt menghasilkan amplitudo 14,3 mm. Hal ini sesuai dengan pernyataan Duellman (1986), semakin tinggi tegangan (voltase) maka panjang kontraksi (amplitudo) semakin panjang. Hal ini dipengaruhi oleh beban dan kekuatan otot gastroknemus. Pemberian larutan ringer dalam percobaan ini bertujuan untuk menjaga sel-sel dalam otot gastroknemus tetap hidup. Kimograf universal merupakan alat yang digunakan untuk mengukur aktivitas elektrik pada otot gastroknemus katak. Menurut Guyton (1993), kontraksi maksimal terjadi bila terdapat overlap maksimal antara filamen aktin makin besar kekuatan kontraksinya. Teknik sonomicrometry dan ultrasound dapat meningkatkan kemampuan kuantitas panjang otot sehingga dapat memacu fungsi otot (Higham, 2011). Gordon (1997), mengungkapkan bahwa zat kimia terpenting yang terdapat di dalam otot rangka yang berperan dalam distribusi dan pergerakan adalah ion kalsium (Ca2+). Sekurang –kurangnya terdapat empat macam protein, yaitu yaitu αactinin, m- protein, troponin, dan tropomiosin. Mekanisme kontraksi otot diawali dari sebuah impuls saraf yang datang pada persambungan neuromuscular yang akan dikontraksikan ke sarkomer oleh system tubula transversal. Sarkomer otot akan menerima sinyal untuk berkontraksi sehingga otot dapat berkontraksi. Sinyal listrik dihantamkan menuju retikulum sarkoplasmik (SR) yang merupakan system vesicle yang pipih. Membran SR yang secara normal non permeable terhadap Ca 2+
mengandung transmembran Ca 2+ ATPase yang memompa Ca 2+ ke dalam SR untuk mempertahankan konsentrasi Ca2+ pada saat otot relaksasi. Kedatangan impuls saraf membuat SR menjadi impermeable terhadap Ca2+, akibatnya Ca2+ terdifusi melalui saluran-saluran khusus Ca2+ menuju interior miofibril dan konsentrasi internal Ca 2+ ini cukup untuk memacu konformasional traponin dan trapomiosin yang mengakibatkan otot berkontraksi (Hodgkin, 1989). Jantung merupakan suatu organ yang berdenyut dengan irama tertentu (kontraksi ritmik). Fungsi utama jantung adalah memompa darah ke arah sirkulasi sistemik maupun pulmoner. Jantung terletak dalam mediastinum di rongga dada, yaitu di antara kedua paru-paru. Lapisan yang mengitari jantung ( pericardium ) terdiri dari dua bagian : lapisan sebelah dalam atau “pericardium visceral” dan lapisan sebelah luar atau “pericardium parietal”. Kedua lapisan pericardium ini dipisahkan oleh sedikit cairan pelumas, yang berfungsi mengurangi gesekan pada gerakan memompa dari jantung itu sendiri. Bagian depan dari pericardium itu melekat pada tulang dada ( sternum ) bagian bawahnya melekat pada tulang punggung, sedang bagian bawah pada diafragma. Perikardium visceral mempunyai hubungan langsung dengan permukaan jantung (Campbell, 2004). Jantung itu sendiri terdiri dari tiga lapisan : 1.
Epikardium : Merupakan lapisan jantung sebelah luar yang merupakan selaput pembungkus terdiri dari dua lapisan yaitu lapisan parietal dan visceral yang bertemu dipangkal jantung membentuk kantung jantung.
2.
Miokardium : Merupakan lapisan inti dari jantung yang terdiri dari otot-otot jantung, otot jantung ini membentuk bundalan-bundalan otot Asetilkolin merupakan bahan penghantar rangsang saraf (neurotransmitter ) yang dibuat di dalam ujung serabut saraf motorik melalui proses asetilasi kolin ekstrasel dan koenzim A yang memerlukan enzim asetiltransferase. Asetilkolin disimpan dalam kantung atau gudang yang disebut vesikel. Ada tiga bentuk asetilkolin, yaitu bentuk bebas, bentuk cadangan belum siap pakai, dan bentuk siap
pakai. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses sintesis dan/atau pelepasan asetilkolin, antara lain, adalah kalsium, magnesium, nutrisi, oksigenisasi, suhu, analgetik lokal, dan antibiotik golongan aminoglikosida. Potensial istirahat membran ujung saraf motorik (resting membrane potential ) terjadi karena membran lebih mudah ditembus ion kalium ekstrasel daripada ion natrium. Potensial yang terukur
umumnya 85-90 mV. Asetilkolin membuat membran tersebut lebih permeabel terhadap ion natrium sehingga terjadi depolarisasi. Influks ion kalsium memicu keluarnya asetilkolin sebagai transmiter saraf. Asetilkolin saraf akan menyeberang dan melekat pada reseptor nikotinik dan kolinergik di otot. Jika jumlahnya cukup banyak, akan terjadi depolarisasi dan lorong ion terbuka. Ion natrium dan kalsium masuk, sedangkan ion kalium keluar, terjadilah kontraksi otot. Asetilkolin cepat dihidrolisis oleh asetilkolin-esterase (kolin-esterase khusus atau murni) menjadi asetil dan kolin, sehingga lorong (Erwin, 2012). Otot jantung katak merupakan otot yang membentuk dinding kontraktil jantung. Otot jantung tampak lurik sepeti otot rangka, akan tetapi sel otot jantung bercabang, dan ujung sel-sel tersebut dihubungkan dengan cakram berinterkalar, yang merelai sinyal dari satu ke sel lain dalam waktu satuan denyutan jantung (Campbell, 2004). Setelah percobaan dilakukan dengan membelah dada katak, didapatkan hasil bahwa kontraksi otot jantung sebelum ditetesi larutan asetilkolin 35% adalah 80, 84, 60 dan 76 kali per detik, sedangkan setelah ditetesi larutan asetilkolin denyut jantung menjadi 32, 20, 40, dan 52 kali per detik. Hal ini tidak sesuai dengan pernyataan Gordon (1981) yang menyatakan bahwa asetilkolin merupakan neurotransmitter yang berfungsi untuk merangsang otot untuk berkontraksi. Senyawa Clenbuterol dapat meningkatkan kerja serabut otot pada jantung maupun otot rangka (Douillard, 2011). Faktor-faktor yang mempengaruhi kontraksi otot adalah jumlah serabut otot yang aktif dan adanya energi yang diperoleh dari ATP dan keratin fosfat. Masing-masing zat tersebut akan mengalami perubahan pada waktu otot berkontraksi, ATP akan terurai menjadi ADP+ energi, kemudian ADP terurai menjadi AMP dan energi. Sedangkan keratin fosfat akan terurai menjadi keratin+ fosfat+ energi (Hilderbrand, 1974).
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dan pembahasan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa : 1. Otot gastroknemus katak merupakan otot yang sering digunakan katak dalam melakukan aktivitas hidupnya. 2. Semakin tinggi tegangan (voltase) maka panjang kontraksi (amplitudo) semakin panjang. 3. Mekanisme kontraksi otot membutuhkan ion kalsium (Ca2+) yang berperan penting dalam distribusi dan pergerakan dan sekurang – kurangnya terdapat empat protein yaitu yaitu α-actinin, m- protein, troponin, dan tropomiosin. 4. Asetilkolin merupakan neurotransmitter yang berfungsi untuk merangsang otot untuk berkontraksi. 5. Larutan ringer berfungsi untuk menjaga sel-sel dalam otot gastroknemus agar tetap hidup. 6. Kimograf universal merupakan alat yang digunakan untuk mengukur aktivitas elektrik pada otot gastroknemus katak. 7. Faktor-faktor yang mempengaruhi kontraksi otot adalah jumlah serabut otot yang aktif dan adanya energi yang diperoleh dari ATP dan keratin fosfat.
DAFTAR REFERENSI
Campbell, N.A. 2004. Biologi Edisi Kelima Jilid III. Jakarta. Erlangga. Douillard, A. 2011. Skeletal and Cardiac Muscle Ergogenics and Side Effects of Clenbuterol Treatment. INRA, UMR866 Dynamique Musculaire et Métabolisme, Université Montpellier 1, F-34060 Montpellier, France. Duellman, W. E. 1986. Biology of Amphibians. Mc Graw Hill Book Company, New York Erwin Iswandi, Donni Indra Kusuma. 2012. Inhibitor Asetilkolinesterase untuk Menghilangkan Efek Relaksan Otot Non-depolarisasi. CDK-193/ vol. 39 no. 5, th. 2012 Frandson, G. M. 1992. Anatomi dan Fisiologi Kedokteran. Buku kedokteran EGC, Jakarta. Gordon, M. S., G. A. Bortholomew., A. D. Grinell., C. B. Jorgenscy and F. N. White.1997. Animal Physiology.: Principle and Adaptation, 4th Edition. MacMillan Publishing Co INC, New York. Gordon, M. S. 1981. Animal Physiology. Mc Millan Publishing Inc., New York Guyton, A. C. 1993. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran EGC, Jakarta. Higham, E.T., A.B Andrew, and L.D Scott. Mechanics, modulation and modelling: how muscles actuate and control movement. Department of Biological Sciences, Clemson University, 132 Long Hall, Clemson, SC 29634, USA. Phil. Trans. R. Soc. B (2011) 366, 1463 – 1465 Hickman, C. D. and C. P. Jr. Hickman. 1992. biology of Animal. The CV. Mosby Company, Saint Louis Hilderbrand, M. 1974. Analysis of Vertebrate Structure. John Willey & Sons Company, Canada. Hill, R. W. and G. A. Wyse. 1989. Animal Physiology Second ed. Harper and Collins Inc., New York. Hodgkin, A. L. and B. Karta. 1989. The Effect of Sodium Ion on The Electrical Activity The Giant Axon of The Squard. Journal of Physiology, New York. Ville, C. A., F. W. Warren, and R. D. Barnes. 1988. General Biology. W. B. Saunders Co., New York
