Mekanisme Kontraksi dan Relaksasi pada Otot Anastasia Tri Anggarwati 102012191
[email protected]
Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Alamat Korespondensi Jl. Arjuna Utara No.6 Jakarta Barat 11510
Pendahuluan Berbagai macam gerakan yang terjadi pada anggota tubuh kita, dihasilkan oleh kontraksi dan juga relaksasi otot-otot yang bersangkutan. Sehingga apabila karena sesuatu sebab otot kehilangan kemampuan untuk berkontraksi maka gerakan-gerakan yang secara normal dilakukan dapat terganggu atau bahkan dapat menyebabkan gerakan tersebut tidak muncul sama sekali. Gangguan pada otot yang biasa terjadi adalah kelemahan otot, pengecilan otot, nyeri dan bengkak dan yang paling sering terjadi adalah kejang otot. Makalah ini bertujuan untuk menambah pengetahuan pembaca tentang mekanisme kerja otot, baik ketika kontraksi dan relaksasi. Juga menambah pengetahuan pembaca tentang struktur otot baik makroskopis dan mikroskopis. Skenario Seorang anak laki-laki berusia 15 tahun tengah berlatih renang untuk perlombaan. Tiba-tiba ia menjerit minta tolong. Seorang penjaga kolam renang datang dan segera menolong anak tersebut dan membawanya ke tepi kolam. Ternyata ia mengalami kejang pada betis kanannya. Dengan sigap penjaga kolam memegang kaki kanan si anak dan mendorong telapak kaki kanannya ke arah dorsal selama 2 menit.
Identifikasi Istilah Tidak ada. Rumusan Masalah Anak laki-laki berusia 15 tahun mengalami kejang pada betis kanannya pada saat berenang. Analisis Masalah (Mind Map Metabolisme Otot
RM
Mekanisme Kerja Otot
Kendali Fungsi Otot
Struktur yang terkait
Makro
Mikro
Isi Kejang otot merupakan merupakan kontraksi tidak terkontrol dari otot yang menyebabkan otot keras dan tegang serta terasa nyeri.1 Otot manusia berdasarkan strukturnya terbagi menjadi tiga golongan besar utama yang masing-masing memiliki fungsi dan ciri khusus. Ketiga otot tersebut ialah otot polos, otot lurik dan otot jantung.2 1. Otot Polos Otot polos secara umum terdapat di dinding organ-organ berongga dan saluransalurannya. Otot polos bertanggung jawab untuk mengatur aliran darah melalui pembuluh darah, gerakan makanan melalui saluran pencernaan, aliran udara melalui saluran pernapasan, dan aliran urin keluar tubuh. Kontraksi otot ini menimbulkan
tekanan pada jaringan otot dan mengatur pergerakan maju. Otot polos secara umum berkeja secara involunter, tidak mudah lelah, namun reaksinya lambat.3
Gambar 1. Otot Polos (Sumber: www.wikipedia.com)
2. Otot Lurik Otot lurik sering disebut dengan otot rangka, atau otot serang lintang.2 Kerja otot rangka adalah spesialisasi kontraksi pada bagian tubuh yang letaknya melekat pada tulang. Kontraksi otot rangka menyebabkan tulang tempat otot tersebut melekat bergerak, yang memungkinkan tubuh melaksanakan barbagai aktivitas motorik. Otot lurik ini bekerja secara volunter atau secara sadar, mudah lelah, namun reaksinya paling cepat dalam menerima rangsang dibandingkan otot-otot yang lain.3
Gambar 2. Otot Lurik (Sumber: www.wikipedia.com)
3. Otot Jantung Otot jantung hampir memiliki kesamaan dengan otot lurik dalam hal fisik karena otot jantung juga memiliki garis gelap terang, namun otot jantung memiliki sinsitium. Selain itu otot jantung bekerja secara involunter dan juga tidak mudah lelah seperti otot polos. Otot jantung berkontraksi secara ritmis dan automatis. Mereka hanya terdapat pada bagian miokardium (lapisan otot pada jantung) dan pada pembuluh darah
yang besar, yang secara langsung berhubungan dengan jantung. Otot jantung hanya ditemukan di jantung. Otot ini memiliki serat bergaris-garis yang sangat terorganisasi seperti otot rangka. Sebagian serat otot jantung mampu menghasilkan potensial aksi, yang menyebar ke seluruh jantung melalui gap junction yang kontraksinya memompa darah penunjang kelangsungan hidup ke seluruh tubuh.2
Gambar 3. Otot Jantung (Sumber: www.wikipedia.com) Otot-otot di bagian belakang tungkai bawah (betis) dibagi dalam dua lapisan, yaitu lapisan dangkal dan dalam. Lapisan superfisialis atau lapisan dangkal dibentuk oleh M. Triceps surae yang terdirir dari M. Soleus, M gastrocnemius,dan M. Plantaris. Sedangkan lapisan dalam otot betis tersusun atas M. popliteus, M. fleksor hallucis longus, M. fleksor digitorum longus dan M. tibialis posterior. - M. Triceps surae merupakan otot fleksor-plantaris yang paling baik. Otot ini dapat menahan beban baik saat berdiri maupun berjalan. Sehingga otot ini dapat dianggap sebagai supinator terkuat pada sendi subtalaris dan sendi talocalcaneonavicularis.3 - M. Soleus, otot ini berasal dari caput fibulae dan sepertiga atas facies dorsalis fibulae, dari linea musculi solei pada tibia dan dari arcus tendineus antara caput fibulae dan tibia yaitu arcus tendineus musculi solei yang terletak distalis M. Popliteus. Ujung tendo otot ini bersatu dengan ujung tendo M. Gastrocnemius dan berinsertio pada tuber alanei sebagai tendo calcaneus. M. Soleus merupakan otot besar pada betis selain M. Gastrocnemius sehingga memungkinkan kaki untuk melompat, berjalan, dan berlari.3 - M. Gastrocnemius, otot ini berasal dari bagian proksimalis condylus medialis femoris dengan caput mediale dan laterale disebelah proksimalis condylus lateralis femoris. M. Gastrocnemius dapat memungkinkan kita menyentuh hanya dengan meletakkan tangan pada bagian belakang betis. Selain itu juga melompat, berlari,berjalan, dan menekuk lutut.
4
memberikan banyak kekuatan untuk
- M. Plantaris, merupakan otot kecil yang hanya membantu kerja kedua otot diatas. Otot ini berukuran kecil dan lunak yang mempunyai tendo yang sangat panjang. Otot ini berasal dari daerah caput lateral M. Gastrocnemius proksimalis terhadap condylus lateralis femoris dan dari capsula articularis sendi lutut.3 - M. Popliteus, berasal dari epicondylus latelaris femoris. Otot ini berinsersio pada facies posterior tibiae. M. Popliteus ini berfungsi dalam melakukan fleksi sendi lutut dan rotasi medialis tungkai bawah.3 - M. Fleksor hallucis longus, otot ini berasal dari ditalis duapertiga facies posterior fibulae, membran interossea dan septum intermusculare cruris posterius. Otot ini memiliki venter yang relatif tebal yang berada disepanjang distalis, kemudian beralih menjadi tendo yang terletak dalam sulcus tendinis musculi fleksoris hallucis longi pada talus dan calcaneus yang dibungkus oleh selubung sinovial. Otot ini berfungsi untuk melakukan fleksi plantaris (menekuk) pada ibu jari dan jari lainnya juga membantu dalam melakukan supinasi.4 - M. Fleksor digitorum longus, otot ini berasal dari facies posterior tibia dan tendo berjalan didalam selubung sinovial di bawah retinaculum flexorum menuju telapak kaki. Pada bagian tungkai yang tidak menanggung beban otot ini berfungsi untuk melakukan fleksi plantaris jari dan kaki, sedangkan pada tungkai yang menanggung beban, otot ini membantu menunjang arcus plantaris. Otot ini juga bertindak sebagai supinator.4 - M. Tibialis posterior, otot ini berasal dari membrana interossea dan permukaan tibia yang berhubungan serta fibula. Otot ini dibagi menjadi dua bagian. Bagian yang tebal disebut pars medialis yang melekat pada tuberositas ossis navicularis, sedangkan bagian lateralis yang merupakan bagian yang lemah, berinsersio pada ketiga tulang cuneiforme. Pada tungkai yang tidak menanggung beban. M. Tibialis posterior ini membantu melakukan fleksi plantaris dan supinasi. Sedangkan bagian yang menopang beban berfungsi untuk menarik kaki kedalam.3,4
Gambar 4. Anatomi Otot Betis (Sumber : www.colorado.edu)
Otot merupakan alat gerak aktif karena memiliki kemampuan untuk berkontraksi dan relaksasi. Otot akan memendek jika sedang berkontraksi dan memanjang jika berelaksasi. Kontraksi otot terjadi jika otot sedang melakukan kegiatan , sedangkan relaksasi otot terjadi jika otot sedang beristirahat. Pada otot lurik terdapat aktin dan miosin yang mempunyai daya berkerut membentuk aktomiosin. Bila aktin mendekat ke miosin maka otot akan berkontraksi, sebaliknya bila aktin menjauhi miosin makan otot akan relaksasi.4 Otot dapat berkontraksi karena adanya suatu impuls atau rangsangan. Umumnya otot berkontraksi bukan karena satu rangsangan saja, melainkan karena suatu rangkaian rangsangan berurutan, misalnya saja rangsangan kedua akan memperkuat rangsangan pertama dan rangsangan ketiga memeperkuat rangsangan kedua, dan sterusnya. Dengan demikian terjadilah ketegangan atau tonus yang maksimum. Namun tonus yang maksimum terus – menerus dapat meyebabkan tetanus atau kejang otot.4,6 Mekanisme kerja otot pada dasarnya melibatkan suatu perubahan dalam keadaan yang relatif dari filamen-filamen aktin dan miosin. Selama kontraksi otot, filamen-filamen tipis aktin terikat pada dua garis yang bergerak ke Pita A, meskipun filamen tersebut tidak bertambah banyak. Namun, gerakan pergeseran itu mengakibatkan perubahan dalam penampilan sarkomer, yaitu penghapusan sebagian atau seluruhnya garis H. Selain itu
filamen myosin letaknya menjadi sangat dekat dengan garis-garis Z dan pita-pita A serta lebar sarkomer menjadi berkurang sehingga kontraksi terjadi. Kontraksi berlangsung pada interaksi antara aktin miosin untuk membentuk komplek aktin-miosin.3,4,6,7
Gambar 5. Mekanisme Kontraksi Otot (Sumber : www.colorado.edu)
Dalam proses kontraksi diawali dengan diproduksinya asetilkolin oleh ujung serabut saraf yang nantinya membebaskan ion kalsium (Ca2+ ). Kemudian ion kalsium akan masuk kedalam otot mengangkut troponin dan tropomiosin ke aktin. Aktin akan mendekati miosin dan saling berikatan menjadi aktomiosin sehingga otot akan memendek dan terjadilah proses kontraksi.6 Pada proses relaksasi, ujung miosin dapat mengikat ATP dan menghidrolisisnya menjadi ADP. Beberapa energi dilepaskan dengan cara memotong pemindahan ATP ke miosin yang berubah bentuk ke konfigurasi energi tinggi. Miosin yang berenergi tinggi ini kemudian mengikatkan diri dengan kedudukan khusus pada aktin membentuk jembatan silang. Kemudian simpanan energi miosin dilepaskan, dan ujung miosin lalu beristirahat dengan energi rendah, pada saat inilah terjadi relaksasi. Relaksasi ini mengubah sudut perlekatan ujung myosin menjadi miosin ekor. Ikatan antara miosin energi rendah dan aktin terpecah ketika molekul baru ATP bergabung dengan ujung miosin. Kemudian siklus tadi berulang Iagi. Setelah proses kontraksi selesai ion kalsium akan lepas atau masuk kembali ke plasma sel sehingga ikatan troponin pun lepas yang menyebabkan ikatan aktomiosin lepas. Aktomiosin yang lepas menjadi aktin dan miosin menyebabkan otot kembali lagi memanjang dan otot pun relaksasi.7 ATP (Adenosht Tri Phosphat) merupakan sumber energi utama untuk kontraksi otot. ATP berasal dari oksidasi karbohidrat dan lemak. Kontraksi otot merupakan interaksi antara
aktin dan miosin yang memerlukan ATP. ATP ---- ADP + P Aktin + Miosin ------------------------- Aktomiosin ATPase Fosfokreatin merupakan persenyawaan fosfat berenergi tinggi yang terdapat dalam konsentrasi tinggi pada otot. Fosfokreatin tidak dapat dipakai langsung sebagai sumber energi, tetapi fosfokreatin dapat memberikan energinya kepada ADP. kreatin Fosfokreatin + ADP ----------------- keratin + ATP Fosfokinase
Pada otot lurik jumlah fosfokreatin lebih dari lima kali jumlah ATP. Pemecahan ATP dan fosfokreatin untuk menghasilkan energi tidak memerlukan oksigen bebas. Oleh sebab itu, fase kontraksi otot sering disebut fase anaerob.4,6,7 ATP merupakan sumber energi utama pada proses mekanisme kerja otot. Oleh karena itu jika ATP habis maka otot tidak dapat berkontraksi lagi, sehingga ATP harus dibentuk kembali. Pembentukan ATP berasal dari perubahan glikogen menjadi laktasidogen yang kemudian terurai menjadi glukosa dan asam laktat. Kemudian glukosa dioksidasi yang menghasilkan energi dan melepaskan CO2 dan H2O. Proses ini berlangsung pada saat otot relaksasi. Karna membutuhkan oksigen maka fase relaksasi sering disebut fase aerob.6
Ringkasan Seluruh anggota tubuh kita digerakkan oleh otot, khususnya otot rangka. Otot rangka terdiri dari jaringan otot yang dikendalikan di bawah kesadaran otak kita. Fungsi otot yang paling utama adalah berkontraksi. Pada saat kontraksi, bagian dalam struktur otot mengeluarkan banyak ion-ion, mineral, dan beberapa enzim. Terkadang otot dapat berkontraksi diluar kendali, hal ini sering disebut sebagai kejang otot. Kejang otot adalah kontraksi yang terlalu berlebih di luar kendali, sehingga terasa sangat sakit pada saat ingin digerakkan karena otot sedang berkontraksi sangat maksimal pada saat tersebut.
Daftar Pustaka 1. Anonymous. Kram dan kejang otot. Edisi 26 Mei 2009. Diunduh dari: www.urbanesia.com, 21 Maret 2011. 2. Asih Y. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Bab 8 Ssitem muscular. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran ECG; 2004. h.125-45. 3. Platzer W. Atlas berwarna dan teks anatomi manusia jilid 1: sistem lokomotor. Jakarta: Hipokrates; 2007. h.258-60. 4. Sherwood Lauralee. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi ke-6. Jakarta: EGC; 2011. h.278-96 5. Wibio.
Kontraksi
otot.
Edisi
20
Januari
2009.
Diunduh
dari
www.wordbiology.wordpress.com, 21 Maret 2011. 6. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. Ed 27. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2006. h.582-8. 7. Guyton AC. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2004. h.282-7
