View
233
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
FISIOLOGI OTOT
Detty Iryani
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Detty Iryani
Bagian Fisiologi
Fakultas Kedokteran UNAND
SIFAT-SIFAT KHUSUS OTOT
� Mudah terangsang (irritability)
� Mudah berkontraksi (contractility)
� Dapat melebar (extensibility)
� Dapat diregang (elasticity)
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
� Dapat diregang (elasticity)
� Mempunyai irama kontraksi (otot jantung)
JENIS OTOT
� Otot rangka
� Otot polos
� Otot jantung
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
PERBEDAAN OTOT
Item pembeda
Otot rangka Otot polos Otot jantung
Struktur Bergaris lintang
Tidak ada syncitium
Polos
Ada syncitium
Bergaris lintang
Ada syncitium
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Persarafan Saraf tepi Saraf otonom Saraf otonom
Fungsi volunter involunter involunter
Letak Pada rangka Pada alat dalam, p.d.
Pada jantung
Kontraksi Tdk ada irama Tdk ada irama Ada irama
FISIOLOGI ANATOMI OTOT RANGKA
Serat Otot Rangka:
� Merupakan sel otot
� Membran: - sarkolema
� Plasma: - sarkoplasma
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
� Plasma: - sarkoplasma
- retikulum sarkoplasmik tempat ion Ca→mengontrol kontraksi
� Di ujung otot:- serat otot mengumpul menjadi tendon otot
- sarkolema menyatu dengan serat tendon
� Tendon melekat ke tulang
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Serat Otot Rangka (cont’d)
1.Serat otot terdiri atas ratusan-ribuan miofibril2.Miofibril terdiri atas ± 1500 filamen miosin dan 3000 filamen aktin
3.Miofibril beruas-ruas:- warna terang: aktin → I band (isotropic)
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- warna terang: aktin → I band (isotropic)- warna gelap: miosin → A band (anisotropic)- gambaran striae (lurik)
4. Aktin dan miosin:- overlap- miosin: cross-bridge- interaksi cross-bridge dan aktin → kontraksi
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Filamen aktin:
- Pita aktin F: double-strand
Karakteristik Molekular Filamen Kontraktil
Filamen mosin
- Kepala dari cross-bridges miosin mengandung ATP-ase
Filamen aktin
Filamen miosinBody HingesCross bridges
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- Pita aktin F: double-strand
- Molekul aktin G: ditempeli ADP → ‘active site’ → interaksi dengan cross-bridge
- Molekul tropomiosin: berada di atas ‘active site’ → inaktif
- Kompleks troponin → 3 molekul protein:• Troponin I: afinitas kuat dengan aktin• Troponin T: afinitas kuat dengan tropomiosin• Troponin C: afinitas kuat dengan ion Ca
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Mekanisme Umum Kontraksi Otot
1. Potensial aksi dari syaraf motorik sampai ke neuro-muscular junction (end-plate) → potensial end-plate
2. Sekresi neurotransmitter asetilkolin dari ujung syaraf
3. Acetylcholine-gated channel di membran otot terbuka
4. Ion Na masuk ke dalam serat otot → potensial aksi
5. Potensial aksi menyebar di sepanjang membran serat otot
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
5. Potensial aksi menyebar di sepanjang membran serat otot
6. Timbul depolarisasi sampai ke retikulum sarkoplasmik →ion Ca di lepaskan ke miofibril
7. Ion Ca menginisiasi proses atraksi aktin dan miosin →sliding aktin dan miosin → kontraksi
8. Pompa Ca mengembalikan ion Ca ke retikulum sarkoplasmik → kontraksi berhenti (relaksasi)
� Interaksi miosin,
filamen aktin, dan ion
Ca menyebabkan
kontraksi
Mekanisme Molekular Kontraksi Otot
Filamen miosin
Filamen aktin
Active sites
Power stroke
Hinges
Movement
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
� Inhibisi filamen aktin oleh kompleks troponin-tropomiosin
� Aktivasi filamen aktin oleh ion Ca
� Interaksi filamen aktin aktif dengan cross-bridges miosin →Teori kontraksi ‘walk along’ atau teori ‘ratchet’
� ATP sebagai sumber energi kontraksi → Peristiwa kimia pada gerakan kepala miosin
Peristiwa kimia pada gerakan kepala miosin
1. Sebelum kontraksi dimulai: kepala ‘cross-bridge’ berikatan dengan ATP. ATP-ase segera memecah ATP → terbentuk ADP dan Pi yang melekat di kepala ‘cross-bridge’
2. Kompleks troponin-tropomiosin berikatan dengan ion Ca →‘active site’ pada filamen aktin terbuka (uncovered), sehingga dapat berikatan dengan kepala miosin
3. Ikatan antara ‘cross-bridge’ dengan ‘active site’ filamen aktin
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
3. Ikatan antara ‘cross-bridge’ dengan ‘active site’ filamen aktin → kepala ‘cross-bridge’ bergeser di ‘active site’ →menimbulkan ‘power stroke’ dan menarik filamen aktin, menggunakan energi dari ATP
4. Begitu kepala ‘cross-bridge’ bergeser → maka ADP dan Pi terlepas dari kepala dan di tempat itu berikatan ATP baru, sehingga kepala ‘cross-bridge’ terlepas dari aktin
5. ATP berikatan → ‘power stroke’ dan seterusnya sampai filamen aktin menarik membran Z → kontraksi
Energi Kontraksi Otot
� Pemakaian energi pada kontraksi otot
Supply energi: ATP yang digunakan untuk
- sliding aktin-miosin (terutama)
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- memompakan ion Ca dari sarkoplasma
kembai ke dalam retikulum sarkoplasmik
setelah kontraksi selesai
- memompakan ion Na dan K
Energi Kontraksi Otot
� Sumber energi
- Konsentrasi ATP di dalam serat otot: 4 milimolar → hanya cukup untuk kontraksi selama 1-2 detik
- ADP dari pemecahan ATP segera di reposforilasi
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
menjadi ATP
- Sumber energi untuk reposforilasi:> posfokreatin (konsentrasi hanya 5xATP →memperpanjang kontraksi sampai 5-8 detik)
> glikolisis: glikogen otot → asam piruvat dan asam laktat
> metabolisme oksidatif: >95% dari seluruh energi yang
diperlukan untuk kontraksi otot jangka panjang
� Hutang oksigen:
- Dalam keadaan normal, tubuh mempunyai cadangan O2
± 2 L untuk metabolisme aerobik yang terdiri atas:
- 0,5 L di dalam udara paru
- 0,25 L terlarut di dalam cairan tubuh
- 1 L berikatan dengan Hb
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- 1 L berikatan dengan Hb
- 0,3 L berikatan dengan mioglobin
- Pada exercise berat, semuanya terpakai dalam 1 menit
untuk metabolisme aerobik
- Setelah exercise selesai:
> cadangan O2 harus diganti kembali melalui respirasi
> diperlukan 9 L tambahan O2 untuk penggantian
sistem posfagen dan sistem laktat
Jumlah O2 yang harus dibayar ini disebut hutang O2
Karakteristik Kontraksi Otot
�Kontraksi isometrik:
Sewaktu kontraksi:
Stimulating electrode
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- Panjang otot tetap(tidak terjadi pemendekan otot)
- Tonus otot meningkat
Electronic forcetransducer
Ke electronic recordr
Karakteristik Kontraksi Otot (cont’d)
�Kontraksi
isotonik:
Sewaktu kontraksi:
Stimulating electrode
Kimograf otot
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Sewaktu kontraksi:
- Otot memendek
- Tonus otot tetap
Kimograf otot
Timbangan
Karakteristik Kontraksi Otot (cont’d)
Serat otot cepat- Ukuran serat besar- Perlu banyak ion Ca →retikulum sarkoplasmik ekstensif,
Serat otot lambat
- Ukuran serat lebih kecil
- Metabolisme utama oksidatif
→ perlu banyak O2 →
�� Karakteristik kontraksi berbagai serat otot:Karakteristik kontraksi berbagai serat otot:Otot kontraksi cepat dan lambat
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
ekstensif, - Metabolisme utama non-oksidatif (anaerobik) →> Jumlah enzim glikolitik
banyak,> Suplai darah sedikit, > Mitokondria sedikit> Mioglobin sedikit →
warna otot lebih pucat
→ perlu banyak O2 →> Suplai darah banyak
> Mitokondria banyak
> Mioglobin banyak →warna otot lebih merah
↓ ↓ ↓Kontraksi jangka lama
Mekanika Kontraksi Otot Rangka
� Unit motorik (motor unit), adalah:
Semua serat otot yang disyarafi oleh satu serat syaraf motorik yang sama →- Otot cepat dan gerakan halus: sedikit jumlah
serat otot dalam satu motor unit
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
serat otot dalam satu motor unit
- Otot lambat dan gerakan kasar: banyak jumlah
serat otot dalam satu motor unit
Serat-serat otot dari suatu unit motorik interdigitasi (overlapping) dengan serat-serat otot dari motor unit yang lain
Mekanika Kontraksi Otot Rangka (cont’d)
� Sumasi kontraksi :
1. Sumasi serat
- Size principle: signal lemah akan menimbulkan
kontraksi otot dalam unit motorik kecil, tetapi
begitu kekuatan signal telah meningkat, maka
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
begitu kekuatan signal telah meningkat, maka
unit motorik besar akan ikut berkontraksi, sebab:
> unit motorik kecil di syarafi oleh serat syaraf
motorik kecil pula, dan
> neuron motorik (motoneuron) kecil di medula
spinalis lebih excitable
Mekanika Kontraksi Otot Rangka (cont’d)
� Sumasi kontraksi:
2. Sumasi frekuensi→ tetanisasi
- Peningkatan frekuensi →level kritis → kontraksi
Kekuatan kontraksi otot
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
level kritis → kontraksi menyatu → tetanisasi kemudian tinggi kontraksi tidak lagi bertambah
- Penyebabnya: kadar ion Ca di dalam sarkoplasma di antara potensial aksi tetap tinggi, karena tidak sempat relaksasi
Kekuatan kontraksi otot
Kecepatan stimulasi
l l l l l l l l l l l5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Mekanika Kontraksi Otot Rangka (cont’d)
� Tonus otot rangka:
- Disebabkan oleh sejumlah impuls yang terus
menerus dikirimkan dari medula spinalis
- Dikontrol oleh:
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- Dikontrol oleh:
> impuls dari otak ke neuron motorik
anterior medula spinalis
> impuls dari muscle spindle ke medula
spinalis
Mekanika Kontraksi Otot Rangka (cont’d)
� Kelelahan otot:
- Otot yang berkontraksi kuat secara terus
menerus → kelelahan
- Penyebab:
> kehabisan cadangan glikogen
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
> kehabisan cadangan glikogen
> transmisi signal melalui neuromuscular
junction berkurang
> gangguan aliran darah akan mempercepat
kelelahan karena gangguan suplai nutrien
terutama O2
Remodelling Otot
- Remodelling dilakukan terus menerus untuk
menyesuaikan dengan fungsi
- Dilakukan dalam waktu singkat (beberapa minggu)
↓ ↓ ↓� Hipertrofi otot:
- karena peningkatan filamen aktin dan miosin
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- karena peningkatan filamen aktin dan miosin
- peningkatan sistem enzim → replacement >
penghancuran
� Atrofi otot:- otot yang tidak digunakan → replacement <
penghancuran
� Penyesuaian panjang:- Penambahan atau pengurangan sarkomer
� Hiperplasia serat otot:- Jarang terjadi- Penambahan jumlah serat otot- Menyertai hipertrofi
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- Menyertai hipertrofi
� Efek denervasi:- Signal kontraksi hilang → > atrofi
> kontraktur (pemendekan)
� Recovery pada poliomielitis: → kompensasi
- Terbentuk macromotor unit ← penambahan akson- 1 motorunit mensarafi banyak serat otot
Rigor Mortis
� Kontraktur yang terjadi beberapa jam setelah meninggal
� Penyebab: hilangnya semua ATP → gagal relaksasi otot
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
� Rigor mortis hilang setelah 15 – 25 jam, bila protein otot sudah mengalami penghancuran akibat proses otolisis oleh enzim lisosom
� Proses otolisis lebih cepat pada temperatur tinggi
FISIOLOGI ANATOMI OTOT POLOS
Tipe Otot Polos:
� Otot polos setiap organ berbeda:
- dimensi fisik
- organisasi sampai membentuk berkas / lembaran
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
- organisasi sampai membentuk berkas / lembaran
- respons terhadap stimulus
- karakteristik persyarafan
- fungsi
↓ ↓ ↓� Ada 2 tipe: - otot polos multi-unit
- otot polos single-unit (unitarian)
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Otot polos multi-unit:� Serat ototnya terpisah, tidak menyatu
� Setiap serat otot bekerja secara terpisah
� Setiap serat otot disyarafi satu serat syaraf
� Contoh: m. ciliaris mata, m. erector pili
Otot polos single-unit: Serat otot menyatu, membran selnya membentuk ‘gap
Tipe Otot Polos
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
� Serat otot menyatu, membran selnya membentuk ‘gap junction’ → penyebaran ion → potensial aksi
� Berkontraksi bersamaan
� Contoh: usus, saluran empedu, ureter, uterus, beberapa
pembuluh darah
� Disebut juga otot polos singsisium atau otot polos viseral
Proses Kontraksi Otot Polos
� Dasar kimia kontraksi otot polos:
> Filamen aktin dan miosin
> Tapi tidak ada kompleks troponin
> Kontraksi diaktivasi oleh ion Ca
> Energi kontraksi dari ATP → ADP
Filamen aktin
Filamen miosin
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
� Dasar fisika kontraksi otot plos:> susunan aktin miosin ≠ otot rangka
> filamen aktin terikat ke ‘dense bodies’
> diameter filamen miosin ≥ 2x aktin
> peran ‘dense bodies’ mirip dengan
peran ‘Z disc’ di otot rangka
Densebodies
Proses kontraksi otot polos
� Kekhasan otot polos visera : ketidakmantapan potensial membrannya dan adanya kontraksi yang berkesinambungan, tidak teratu dan tidak tergantung persarafan
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
tergantung persarafan
� Potensial membran tidak memiliki nilai potensial istirahat yang sebenarnya
OTOT JANTUNG
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Otot jantung
� Memiliki diskus interkalaris dan sistem T, yang memudahkan penyebaran potensial aksi, seperti sinsitium
� Mempunyai miosin, aktin, tropomiosin dan troponin dalam berbagai isoform, juga mengandung distrofin
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
mengandung distrofin
� Potensial aksi dipertahankan oleh saluran kalsium lambat
� Memiliki masa refrakter absolut, sehingga otot jantung tidak bisa mengalami tetani
� Hubungan antara panjang serat otot dan tegangan (Hukum Frank Starling)
� Metabolisme otot jantung
ReferensiReferensiReferensiReferensi
� Text Book of Medical Physiology (11th) by Guyton and Hall
� Principles of Anatomy and Physiology (Tortora,Principles of Anatomy and Physiology)by Gerard J. Tortora and Bryan H. Derrickson
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
by Gerard J. Tortora and Bryan H. Derrickson
� Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd Edition (LANGE Basic Science) by Kim E. Barrett, Susan M. Barman, Scott Boitano, and Heddwen Brooks
� Human Physiology: From Cells to Systems by Lauralee Sherwood
Kuliah Pengantar Blok 1.3 Minggu IV
Recommended