Struktur Otot Rangka

7/28/2019 Struktur Otot Rangka

1/4

Struktur Otot Rangka

Sel-sel otot dirancang khusus untuk berkontraksi. Terdapat tiga jenis otot: rangka,

polos, dan jantung. Otot rangka terdiri dari berkas sel-sel otot yang panjang dan

silindris yang dikenal sebagai serat otot dan dibungkus oleh jaringan ikat. Serat otot

penuh dengan miofibril, dengan setiap miofibril terdiri dari rangkaian filamen tebal

dan tipis yang bertumpuk dan sedikit bertumpang tindih. Susunan seperti inimenyebabkan serat otot rangka tampak bergaris-garis pada pemeriksaan di bawah

mikroskop. Filamen tebal terdiri dari protein miosin. Jembatan silang dibentuk dari

ujung-ujung globuler molekul miosin yang menonjol dari setiap filamen tebal.

Filamen tipis terutama terdiri dari protein aktin, yang memiliki kemampuan

berikatan dan berinteraksi dengan jembatan silang miosin untuk menghasilkan

kontraksi. Akan tetapi, dua protein lain yakni troponin dan tropomiosin, terletak

melintang di permukaan filamen tipis untuk mencegah interaksi jembatan silang ini

dalam keadaan istirahat.

Dasar Molekuler Kontraksi Otot Rangka

Eksitasi serat otot rangka oleh neuron motoriknya menimbulkan kontraksi melalui

serangkaian proses yang menyebabkan filamen-filamen tipis bergeser saling

mendekat satu sama lain di antara filamen tebal. Mekanisme penggelinciran

filamen pada kontraksi otot ini diaktifkan oleh pengeluaran Ca++ dari kantung

lateral retikulum sarkoplasma. Pengeluaran Ca++ terjadi sebagai respons terhadap

penyebaran potensial aksi serat otot ke bagian tengah serat melalui tubulus T.

Kalsium yang dikeluarkan berikatan dengan kompleks troponin-tropomiosin filamen

tipis, menyebabkan reposisi kompleks tersebut, sehingga tempat pengikatan

jembatan silang aktin terbuka. Setelah aktin berikatan dengan jembatan silang

miosin, interaksi molekuler antara aktin dan miosin membebaskan energi di dalam

kepala miosin yang disimpan dari penguraian ATP sebelumnya oleh ATPase miosin.Energi yang dibebaskan ini menggerakkan jembatan silang. Selama gerakan

mengayun, jembatan silang yang telah aktif melengkung ke arah bagian tengah

filamen tebal, mendayung ke arah dalam filamen tipis tempat jembatan silang

tersebut melekat. Dengan penambahan sebuah molekul ATP segar ke jembatan

silang miosin, miosin dan aktin terlepas, jembatan silang kembali ke bentuknya

semula, dan siklus kembali diulangi. Siklus aktivitas jembatan silang yang berulang-

ulang menyebabkan filamen tipis bergeser ke arah dalam selangkah demi

selangkah. Apabila tidak terdapat lagi potensial aksi lokal, kantung lateral secara

aktif menyerap Ca++, troponin dan tropomiosin bergeser kembali ke posisi

menghambatnya, dan terjadi relaksasi otot. Keseluruhan respons kontraktilberlangsung sekitar seratus kali lebih lama daripada potensial aksi.

Mekanika Otot Rangka

Gradasi kontraksi otot rangka dapat dilakukan dengan (1) mengubah-ubah jumlah

serat otot yang berkontraksi dalam suatu otot dan (2) mengubah-ubah ketegangan

yang terbentuk oleh setiap serat yang berkontraksi. Semakin banyak serat otot

yang aktif, semakin besar ketegangan otot keseluruhan. Jumlah serat yang


2/4

berkontraksi bergantung pada (1) ukuran otot (jumlah serat otot yang ada); (2)

tingkat rekrutmen unit motorik (seberapa banyak neuron motorik yang

mempersarafi otot yang aktif); dan (3) ukuran setiap unit motorik (seberapa banyak

serat otot yang diaktifkan secara simultan oleh sebuah neuron motorik).

Selain itu, semakin berat ketegangan yang dibentuk oleh setiap serat yang

berkontraksi, semakin kuat kontraksi otot keseluruhan. Dua faktor yangmenimbulkan efek pada ketegangan serat adalah (1) frekuensi perangsangan, yang

menentukan tingkat penjumlahan, dan (2) panjang serat sebelum permulaan

kontraksi. Penjumlahan mengacu kepada peningkatan ketegangan yang menyertai

stimulasi repetitif pada serat otot. Setelah mengalami potensial aksi, membran sel

otot pulih dari periode refrakternya dan mampu dirangsang kembali, sementara

sebagian aktivitas kontraktil yang dipicu oleh potensial aksi pertama masih

berlangsung. Akibatnya, respons kontraktil yang diinduksi oleh dua potensial aksi

yang timbul berurutan dapat dijumlahkan, sehingga terjadi peningkatan

ketegangan yang diciptakan oleh serat. Jika serat otot dirangsang sedemikian

cepat, sehingga tidak memiliki kesempatan untuk relaksasi di antara rangsangan,

timbul kontraksi maksimum (maksimum untuk serat pada panjang tersebut) yang

menetap dan mulus yang dikenal sebagai tetanus.

Ketegangan yang terbentuk pada kontraksi tetanik juga bergantung pada panjang

serat pada awal kontraksi. Pada panjang yang optimum (lo), yaitu panjang otot saat

istirahat, terdapat kesempatan bagi jembatan silang untuk interaksi secara

maksimum, karena tumpang tindih filamen tebal dan tipis yang optimum; jadi,

ketegangan terbesar dapat dibentuk. Pada ukuran yang lebih pendek atau panjang

dari lo, ketegangan yang dapat ditimbulkan pada kontraksi berkurang, terutama

karena sebagian jembatan silang tidak dapat ikut serta.

Dua jenis utama kontraksi otot isometrik (panjang tetap) dan isotonik (ketegangan

tetap) bergantung pada hubungan antara ketegangan otot dan beban. Apabilaketegangan lebih kecil daripada beban, otot tidak dapat memendek dan

mengangkat benda, tetapi tetap berada dalam panjang yang konstan,

menghasilkan kontraksi isometrik. Pada kontraksi isotonik, ketegangan melebihi

beban, sehingga otot dapat memendek dan mengangkat benda, dan ketegangan

otot selam periode pemendekan dipertahankan.

Tulang, otot, dan sendi membentuk sistem tuas (pengungkit). Jenis tuas tersering di

tubuh meningkatkan kecepatan dan jarak pemendekan otot untuk meningkatkan

kecepatan dan rentang gerakan bagian tubuh yang digerakkan oleh otot yang

bersangkutan. Peningkatan kemampuan bermanuver ini dicapai dengan

pengorbanan berupa otot harus melakukan gaya yang lebih besar daripada beban.

Metabolisme Otot Rangka dan Jenis-jenis Serat

Terdapat tiga jalur biokimia yang menyediakan ATP untuk kontraksi otot: (1)

pemindahan fosfat berenergi tinggi dari kreatin fosfat simpanan ke ADP, yang

merupakan sumber pertama ATP pada permulaan olahraga; (2) fosforilasi oksidatif,

yang secara efisien mengekstraksi sejumlah besar ATP dari molekul nutrien apabila

tersedia cukup O2 untuk menunjang sistem ini, dan (3) glikolisis, yang dapat


3/4

mensintesis ATP walaupun tidak tersedia O2 tetapi menggunakan banyak glikogen

dan dalam prosesnya menghasilkan asam laktat.

Terdapat tiga jenis serat otot, diklasifikasikan berdasarkan jalur yang mereka

gunakan untuk membuat ATP (oksidatif atau glikolitik) dan kecepatan mereka

menguraikan ATP dan kemudian berkontraksi (kedutan lambat versus kedutan

cepat): serat oksidatif-lambat, serat oksidatif-cepat, dan serat glikolitik-cepat.Kontrol Gerakan Motorik

Kontrol terhadap setiap gerakan motorik bergantung pada tingkat aktivitas di

semua masukan sinaps yang berjalan ke neuron motorik yang mempersarafi

berbagai otot. Berbagai masukan tersebut datang dari tiga sumber: (1) jalur refleks

spinalis, yang berasal dari neuron aferen; (2) sistem desendens kortikospinalis,

yang berasal dari korteks motorik primer dan terutama berperan pada gerakan

tangan yang diskret dan halus; dan (3) sistem desendens multineuron, yang berasal

dari batang otak dan terutama terlibat dalam penyesuaian postur dan gerakan

involunter badan dan anggota badan. Keluaran motorik akhir dari batang otak

dipengaruhi oleh serebelum, nukleus basal, dan korteks serebrum.

Pembentukan dan penyesuaian perintah-perintah motorik bergantung pada

masukan aferen yang terus menerus diberikan, terutama umpan balik mengenai

perubahan-perubahan panjang otot (dipantau oleh gelondong otot) dan ketegangan

otot (dipantau oleh organ tendon Golgi).

Otot Polos dan Otot Jantung

Filamen tebal dan tipis pada otot polos tidak tersusun secara teratur, sehingga

serat-seratnya tidak memperlihatkan seran lintang. Kalsium (Ca++) sitosol, yang

masuk dari cairan ekstrasel dan sedikit dikeluarkan dari simpanan intrasel,

mengaktifkan siklus jembatan silang dengan memulai serangkaian reaksi biokimia

yang menyebabkan fosforilasi jembatan silang miosin agar jembatan silang tersebutdapat berikatan dengan aktin. Otot polos unit-jamak bersifat neurogenik, tiap-tiap

serat ototnya memerlukan stimulasi dari saraf otonom afar dapat berkontraksi. Otot

polos unit-tunggal bersifat miogenik; otot ini mampu mencetuskan sendiri

kontraksinya tanpa pengarun eksternal apapun akibat depolarisasi spontan ke

ambang potensial yang timbul karena pergeseran otomatis fluks ion. Apabila timbul

potensial aksi di otot polos unit tunggal, aktivitas listrik ini menyebar melalui gap

junction ke sel-sel di sekitarnya di dalam sinsitium fungsional, sehingga lembaran

keseluruhan tereksitasi dan berkontraksi sebagai satu kesatuan. Sistem saraf

otonom serta hormon dan metabolit lokal dapat memodifikasi kecepatan dan

kekuatan kontraksi spontan ini. Kontraksi otot polos bersifat hemat energi, sehinggajenis otot ini mampu secara ekonomis melakukan kontraksi jangka panjang tanpa

kelelahan. Sifat hemat ini, disertai dengan kenyataan bahwa otot polos unit-tunggal

mampu berada dalam berbagai panjang dengan hanya sedikit mengalami

perubahan ketegangan, menyebabkan otot polos unit-tunggal ideal untuk

membentuk dinding organ-organ berongga yang sering teregang.

Otot jantung hanya ditemukan di jantung. Otot ini memiliki serat bergaris-garis

yang sangat terorganisasi seperti otot rangka. Seperti otot polos unit-tunggal,


4/4

sebagian serat otot jantung mampu menghasilkan potensial aksi, yang menyebar

ke seluruh jantung dengan bantuan gap junction.

Referensi

Bourne, G. H., ed. The Structure and Function of Muscle. 2ded. 4 vols. New York: Academic Press, 1972-1974.

Documents

Struktur Otot Rangka