Anatomi dan Mekanisme Kerja Otot Tungkai BawahMariska Nada Debora 102014139C 1Fakultas KedokteranUniversitas Kristen Krida WacanaJalan Arjuna Utara no.6 Jakarta Barat 11470Email: Mariska.2014fk139@civitas.ukrida.ac.id

Abstract:Muscle is the tissue of the body which primarily functions as a source of power. There are three types of muscle in the body skeletal muscle, cardiac muscle and smooth muscle. Muscle cells contain protein filaments of actin and myosin that slide past one another, producing a contraction that changes both the length and the shape of the cell. Muscle action can be classified as being either voluntary or involuntary. Muscles are predominantly powered by the oxidation of fats and carbohydrates, but anaerobic chemical reactions are also used, particularly by fast twitch fibers. These chemical reactions produce adenosine triphosphate (ATP) molecules that are used to power the movement of the myosin heads. Actin filaments, usually in association with myosin, are responsible for many types of cell movements. Myosin is the prototype of a molecular motora protein that converts chemical energy in the form of ATP to mechanical energy, thus generating force and movement.

Keyword: Myosin, actin, contraction, relaxation

Abstrak:Otot merupakan jaringan tubuh yang berfungsi sebagai penyokong. Ada tiga jenis otot dalam tubuh yaitu otot rangka, otot jantung dan otot polos. Sel-sel otot mengandung filament protein aktin dan miosin, menghasilkan kontraksi yang mengubah panjang dan bentuk sel. Aksi otot ada disadari dan tidak disadari. Otot didukung oleh oksidasi lemak dan karbohidrat, tetapi reaksi kimia anaerobik juga digunakan, terutama oleh serat berkedut cepat. Reaksi kimia ini menghasilkan adenosin trifosfat (ATP) molekul yang digunakan untuk mengaktifkan gerakan kepala myosin. Filamen aktin, biasanya berkaitan dengan miosin, bertanggung jawab untuk berbagai jenis gerakan sel. Miosin adalah motor-protein molekul yang mengubah energi kimia dalam bentuk ATP menjadi energi mekanik, sehingga menghasilkan kekuatan dan gerakan.

Kata kunci:Miosin, actin, kontraksi , relaksasi

PendahuluanOtot adalah alat gerak aktif pada manusia, dan tulang merupakan alat gerak pasifnya. Otot dapat mengerut dan dapat juga menegang. Otot mempunyai 3 karakteristik, yaitu kontraksibilitas, ekstensibiltas, dan elastisitas. Kontraksibilitas adalah kemampuan otot untuk memendek dan lebih pendek dari ukuran semula, hal ini terjadi jika otot sedang melakukan kegiatan. Ekstensibilitas adalah kemampuan otot untuk memanjang atau kembali pada ukuran semula, hal ini terjadi jika otot sedang dalam keadaan istirahat. Dan elastisitas adalah kemampuan otot dari berkontraksi menjadi relaksasi atau sebaliknya. Sebelum adanya kontraksi, perlu adanya impuls saraf yang mengakibatkan adanya potensial aksi pada membran, potensial inilah yang akan menyebabkan kontraksi pada otot. Kontraksi merupakan sebuah peristiwa yang menyebabkan serabut otot kita memendek, sedangkan relaksasi menyebabkan serabut otot kembali ke posisi semula. Kontraksi dan relaksasi melibatkan beberapa ion, diantaranya natrium, kalium, dan kalsium. Baik kontraksi maupun relaksasi memerlukan ATP.Dalam skenario ini dikatakan bahwa seorang perempuan umur 57 tahun datang ke klinik dengan keluhan sering kram betis. Dari pemeriksaan fisik dokter tidak menemukan kelainan. Dokter memberikan keterangan tentang hal kram tersebut.

PembahasanStruktur Makroskopik1Yang dimaksud secara makroskopis disini adalah struktur bagian tubuh secara garis besar dan biasanya secara umum banyak orang ketahui. Misalnya otot, tulang, sendi, ataupun bagian tubuh yang lain. Pada pembahasan kali ini, akan dibahas mengenai struktur makroskopis dari otot.

OtotPada manusia, otot dapat digolongkan lagi menjadi tiga bagian besar yang masing-masing memiliki fungsi khusus. Otot tersebut ialah otot rangka, otot polos, dan otot jantung.

a. Otot rangka Otot rangka adalah spesialisasi kontraksi pada tubuh yang letaknya melekat pada tulang. Kontraksi otot rangka menyebabkan tulang tempat otot tersebut melekat bergerak, yang memungkinkan tubuh melaksanakan barbagai aktivitas motorik. Otot rangka yang menunjang homeostatis mencakup antara lain otot-otot yang penting dalam akusisi, mengunyah, dan menelan makanan dan otot-otot yang penting untuk bernapas.

b. Otot polosOtot polos terdapat di dinding organ-organ berongga dan saluran-saluran. Kontraksi terkontrol 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 dan mengatur pergerakan maju isi struktur-struktur tersebut.

c. Otot jantungOtot jantung hanya terdapat di dinding jantung, yang kontraksinya memompa darah penunjang kelangsungan hidup ke seluruh tubuh. Secara struktural dan fungsional memiliki kesamaan dengan otot rangka dan otot polos unit tunggal. Otot ini memiliki serat bergaris-garis yang sangat terorganisasi seperti otot rangka.

Susunan Otot Tungkai Bawah2Otot tungkai bawah terdiri atas :a. Otot flexorb. Otot extensorc. Otot peroneia. Otot Flexor Tungkai Bawah lapis dangkal lapis dalamOtot flexor tungkai bawah lapis dangkal1. M. gastrocnemeus2. M. soleus3. M.plantaris

Gambar 1. Posterior Tungkai bawah2

Otot flexor tungkai bawah lapis dalam1. M. popliteus2. M. flexor digitorum longus3. M. tibialis posterior4. M. flexor hallucis longus

Gambar 2. Otot flexor tungkai bawah lapis dalam2Otot ekstensor tungkai bawah1. M. tibialis anterior2. M. ekstensor digitorum longus3. M. ekstensor hallucis longus4. M. peroneus tertius

Gambar 3 .Otot Ekstensor Tungkai Bawah2

Stuktur Mikroskopik3OtotSistem muscular terdiri dari sejumlah besar otot yang bertanggung jawab atas gerakan tubuh. Otot-otot volunteer melekat pada tulang,tulang rawan, ligamen, kulit atau otot lain melalui struktur fibrosa yang di sebut tendon atau aponeurosis. Serabut-serabut otot volunteer bersama selubung sarkolema, masing-masing tergabung dalam kumparan oleh endomisium dan dibungkus oleh perimisium. Kelompok serabut tersebut (fasikulus) di gabungkan oleh selubung yang lebih padat, yang disebut epimisium dan gabungan fasikulus ini membentuk otot volunteer badan individu. Semua otot memiliki suplai darah yang baik dari ateri-arteri di dekatnya. Arteriol pada perimisium memberi cabang kapiler yang berjalan dalam endomisium dan melintasi serabut-serabut. Kebanyakan otot mempunyai tendon pada salah satu atau kedua ujungnya. Tendon terdiri dari jaringan fibrosa dan biasanya berbentuk seperti tali (cord) meskipun pada beberapa otot yang pipih tali tersebut digantikan oleh suatu lembaran fibrosa kuat yang di sebut aponeurosis. Jaringan fibrosa juga membentuk lapisan pelindung atau selubung otot, yang di kenal sebagai fasia. Bila satu otot menempel pada otot lain, serabut-serabut otot ini bisa saling memilin (interlace), perimisium otot yang satu bersatu dengan perimisium otot yang lain, atau keduanya bisa menggunakan tendon yang sama. Jenis hubungan yang ketiga terdapat pada otot-otot dinding abdomen, di mana seabut-serabut aponeurosis saling menyilang, membentuk linea alba, yang dapat terlihat sebagai cekungan dangkal di atas umbilicus.Adapun jenis-jenis otot terbagi 3, yaitu:a. Otot rangka (otot skelet) adalah otot lurik, bekerja sebagai volunteer dan melekat pada rangka: Serabut otot sangat panjang, sampai 30 cm, berbentuk silindris, dengan lebar berkisar antara 10 mikron sampai 100 mikron. Setiap serabut memiliki banyak inti yang tersusun di bagian perifer Kontraksinya cepat dan kuatb. Otot polos, adalah otot yang tidak berlurik dan involunter. Jenis otot ini dapat ditemukan pada dinding organ berongga seperti kandung kemih dan uterus, serta pada dinding tuba, seperti pada sistem respiratorik, pencernaan, reproduksi, urinarius dan sistem sirkulasi darah. Serabut otot berbentuk spindle dengan nukleus sentral yang terelongasi Serabut inti berukuran kecil, berkisar antara 20 mikron (melapisi pembuluh darah) sampai 0,5 mm pada uterus ibu hamil Kontraksinya kuat dan lambanc. Otot jantung, adalah otot lurik, involunter dan hanya di temukan pada jantung: Serabut terelongasi dan membentuk cabang dengan satu nukleus sentral Panjangnya berkisar antara 85 mikron sampai 100 mikron dan diameternya sekitar 15 mikron Diskus terinterkalasi adalah sambungan kuat khusus pada sisi ujung yang bersentuhan dengan sel-sel otot tetangga Kontraksi otot jantung kuat dan berirama.

Mekanisme Kerja Otot SomatikMekanisme kontraksi dan relaksasi

Gambar 4. Keadaan relaksasi dan kontraksi myofibril4

Pada gambar 4 digambarkan posisi saat relaksasi dan kontraksi. Pada saat relaksasi ujung-ujung filament aktin yang berasal dari 2 membran Z yang berurutan satu sama lain hampir tidak mengalami overlap sedangkan pada saat yang sama filament miosin mengadakan overlap yang sempurna.Sebaliknya pada keadaan kontraksi, filament-filamen aktin ini tertarik kedalam, diantara filament miosin sehingga sekarang satu sama lain mengalami overlap. Membran Z juga tertarik oleh filament aktin sampai ke ujung-ujung filament miosin. Jadi kontraksi otot dapat terjadi karena mekanisme sliding filamen.4Hal ini disebabkan oleh adanya gaya tarik menarik yang ditimbulkan oleh jembatan penyebrang filament miosin dan filament aktin. Dalam keadaan istirahat, daya tahan antara filament aktin dan miosin dihambat, tetapi bila potensial aksi berjalan pada membran serabut otot, potensial aksi ini menyebabkan dikeluarkannya ion kalsium dalam jumlah besar kedalam sarkoplasma sekitar miofibril. Ion kalsium ini mengaktifkan daya tarik antara filamen-filamen dan mulai terjadi kontraksi. Tetapi energi juga diperlukan untuk berlangsungnya kontraksi. Energi ini berasal dari ikatan fosfat berenergi tinggi adenosine trifosfat (ATP), yang dipecahkan menjadi adenosine difosfat (ADP) untuk memberikan energi yang dibutuhkan.4Kontraksi terjadi saat asetilkolin membebaskan ion kalsium (Ca2+) yang berada diantara sel otot dihambat oleh enzim kolinesterase. Ion kalsium ini masuk kedalam otot mengangkut troponin dan tropomiosin ke aktin, sehingga posisi aktin berubah mempengaruhi filamen penghubung. Aktin tertarik mendekati miosin, sehingga aktin dan miosin bertempelan membentuk aktomiosin. Akibatnya benang sel menjadi pendek. Pada keadaan inilah otot sedang berkontraksi.Sedangkan relaksasi terjadi saat ion kalsium masuk kembali ke plasma sel, sehingga ikatan troponin dan ion kalsium lepas, yang menyebabkan lepasnya perlekatan antara aktin dan myosin dan pada saat ini juga terjadi relaksasi atau terhentinya kontraksi. 4

Metabolisme OtotBila sebuah otot berkontraksi, timbul suatu kerja dan energi diperlukan. Sejumlah besar ATP dipecah membentuk ADP selama proses kontraksi, semakin besar jumlah ATP yang dipecahkan semakin besar pula energi yang dihasilkan. Karena ATP yang tersimpan dalam otot biasanya akan habis setelah sepuluh kali kontraksi, maka ATP harus dibentuk kembali untuk kelangsungan aktivitas otot melalui sumber lain. ATP yang diperlukan sebagai sumber energi konstan untuk siklus kontraksi-relaksasi otot ini dapat dihasilkan melalui beberapa cara.1. Glikolisis. Merupakan suatu proses perombakan dari glukosa menjadi glikogen dan energi yang dibutuhkan oleh otot untuk melakukan kontraksi. Proses glikolisis ini terbagi menjadi dua macam reaksi.

a. Reaksi Glikolisis Aerob. Dalam keadaan istirahat dan selama olahraga ringan, otot menggunakan lemak dalam bentuk asam lemak bebas sebagai sumber energi. Bila intensitas olahraga meningkat, penyediaan energi yang cukup cepat tidak dapat diperoleh hanya dari lemak sehingga pemakaian karbohidrat menjadi penting sebagai komponen campuran bahan bakar otot. Jadi selama kerja berlangsung, sebagian besar energi untuk sintesis ulang ATP berasal dari penguraian glukosa menjadi CO2 dan H2O. Sumber glukosa intrasel lain yang berarti juga sumber piruvat adalah glikogen yakni polimer karbohidrat yang terdapat dalam jumlah sangat banyak di hati dan otot rangka. Bila terdapat oksigen yang cukup piruvat akan memasuki siklus asam sitrat dan mengalami metabolisme (melalui siklus ini dan yang dinamakan jalur enzim respitatorik) menjadi CO2 dan H2O. Reaksi aerob berlangsung lambat tetapi efisien , menghasilkan energi sampai 36 mol ATP per mol glukosa.

b. Reaksi Glikolisis Anaerob1. Otot dalam berkontraksi secara singkat tanpa memakai oksigen dengan menggunakan ATP yang dihasilkan melalui glikolisis anaerob, yang merupakan langkah pertama dalam respirasi seluler.2. Glikolisis berlangsung dalam sarkoplasma, tidak memerlukan oksigen, dan melibatkan pengubahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat.3. Glikolisis anaerob berlangsung cepat tetapi tidak efisien karena hanya menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa. Glikolisis dapat memenuhi kebutuhan ATP untuk kontraksi otot dalam waktu singkat jika persediaan oksigen tidak mencukupi.

Dalam proses reaksi glikolisis anaerob ini terdapat juga pembentukan asam laktat.1. Tanpa oksigen, asam piruvat diubah menjadi asam laktat.2. Jika aktivitas yang dilakukan sedang dan singkat , persediaan oksigen yang adekuat akan menghalangi akumulasi asam laktat.3. Asam laktat berdifusi ke luar dari otot dan dibawa ke hati untuk disintesis ulang menjadi glukosa.

Seperti yang terjadi pada reaksi anaerobik, metabolisme glukosa atau glikogen menjadi CO2 dan H2O menghasilkan sejumlah besar ATP dan ADP. Bila pasokan O2 tidak mencukupi, piruvat yang dibentuk dari glukosa tidak masuk ke dalam siklus asam trikarboksilat, melainkan direduksi menjadi laktat. Proses glikolisis anaerobik ini berkaitan dengan hasil akhir ikatan fosfat berenergi tinggi yang lebih kecil,tetapi proses ini tidak membutuhkan adanya O2. 6

KramKram terjadi karena otot terus menerus melakukan aktivitas, sehingga otot menjadi kejang dan tidak mampu lagi berkontraksi. Kram pada betis dapat dihilangkan dengan menambahkan keregangan pada otot betis tersebut.Sewaktu otot kita bekerja berlebihan, maka akan terjadi pelepasan kalsium yang meregulasi kontraksi dan aktivitas metabolik. Selama itu pula akan terjadi peningkatan konsentrasi kalsium dan kemudian si kalsium ini mengaktifkan aktivitas otot sehingga otot akan berada dalam kondisi tegang (kontraksi) terus menerus serta mengakibatkan kelelahan otot dan jaringan tubuh. Di samping itu, kebutuhan otot akan oksigen juga meningkat 70 kali di atas normal (istirahat). Kebutuhan yang cepat dan panjangnya kelelahan otot akan meningkatkan aliran darah lokal, begitu pula densitas pembuluh darah pada otot yang bersangkutan akan meningkat. Sebagai akibatnya, aktivitas otot ini membutuhkan suplai oksigen, nutrisi dan hormon-hormon dalam jumlah yang lebih banyak. Kondisi seperti ini juga menyebabkan tubuh tidak dapat mengusir produksi panas dan produk metabolik lain seperti asam laktat. Pemuaian dan peningkatan kapiler terjadi karena stresnya dinding pembuluh darah, sehingga aliran dan tekanan darah akan meningkat pula.Akumulasi asam laktat selama kerja fisik berat merupakan suatu proses pertahanan tubuh berupa oksidasi asam laktat yang dibuat konstan. Bila ambang batas ini terlewati, maka akan terjadi proses glikolisis aerob, seperti yang telah dibahaskan, proses glikolisis merupakan salah satu sumber ATP yang nantinya digunakan selama kontraksi dan relaksasi. Penimbunan asam laktat inilah yang menyebabkan nyeri otot yang timbul ketika berenang atau ketika olahraga berat. Asam laktat akan berdifusi ke pembuluh darah dan menyebabkan gangguan pH dan vaskularisasi yang menuju ke otot dan dapat menimbulkan nyeri atau sinyal sensorik lainnya yang akan di jalankan dari otot ke medula spinalis yang selanjutnya akan menimbulkan refleks umpan balik berupa kontraksi otot. Bila pada waktunya kita beristirahat, maka si oksigen secara perlahan tapi pasti akan tercukupi dan si asam laktat akan digunakan sebagai sumber energi kembali.7

KesimpulanBerdasarkan pembahasan di atas, dapat di simpulkan bahwa hipotesis diterima. Dalam tubuh manusia terdapat otot yang menjadi penggerak bagi tulang. Aktivitas otot terdiri dari kontraksi dan relaksasi yang membutuhkan ATP sebagai sumber energi. ATP dapat diperoleh dari beberapa mekanisme, baik secara langsung maupun tidak langsung. Apabila seseorang melakukan aktivitas yang berlebihan tanpa peregangan terlebih dahulu, hal tersebut dapat menyebabkan kejang pada otot. Penyebab kejang pada otot diantaranya adalah kelelahan otot dan penimbunan asam laktat.

Daftar Pustaka1. Bloom F. Buku ajar histology. Jakarta: EGC; 2002. h. 1772. Salim, D. Buku Ajar Myologi. Salim, Darminto. 2013. Jakarta. h.38-413. Johnson KE.Biologi dan Histologi Sel.2005. Edisi 1. Jakarta. Binarupa Aksara . h.197-2054. Mohammad, K.Pertolongan Pertama.2005. Jakarta. Gramedia Pustaka Utama. h. 455. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2004. h. 180.6. Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. Harpers illustrated biochemistry. 26th edition. United States: Mc Graw Hill; 2003.p.556-79.7. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. 2nd ed. Jakarta: penerbit buku kedokteran EGC, 1996. Hal. 212-56.

1