Komposisi Tulang, Sendi dan Otot serta MekanismenyaDominikus Veri Efendi10.2014.156 / effendy.bungsu@yahoo.comFalkutas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJalan Arjuna Utara No.6 Jakarta Barat 11510 Telp. 021-56942061 Fax. 021-5631731

PendahuluanStruktur tubuh manusia terdiri atas bagian-bagian sederhana yang bergabung menjadi satu kesatuan yang kompleks. Mulai dari sel-sel yang sederhana kemudian bergabung menjadi suatu jaringan dan pada akhirnya jaringan tersebut bersatu dan membentuk sebuah organ yang nantinya organ-organ tersebut akan membentuk suatu sistem organ yang akan bekerjasama satu sama lain di dalam tubuh manusia.Di antara sistem tersebut ada salah satu sistem yang mengatur gerakan manusia dinamakan sistem gerak. Sistem gerak manusia tersebut terdiri atas beberapa hal yang mempengaruhinya yaitu tulang, sendi dan otot.Tulang, sendi dan otot adalah bagian dari system gerak manusia yang mengatur semua pergerakan manusia. Di pembahasan kali ini saya akan membahas tentang struktur tulang, sendi dan otot manusia secara makroskopik dan mikroskopik beserta mekanisme kontraksi dan relaksasinya khususnya pada bagian tulang Columna Vertebrae.IsiStruktur tulang, sendi dan otot1. TulangSebagai unsur pokok kerangka orang dewasa, jaringan tulang menyangga struktur berdaging, melindungi organ-organ vital seperti yang terdapat di dalam tengkorak dan ronggadada, dan menampung sumsum tulang, tempat sel-sel darah dibentuk. Tulang juga berfungsi sebagai cadangan kalsium, fosfat, dan ion lain, yang dapat dielepaskan atau disimpan dengancara terkendali untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion penting ini di dalam cairan tubuh. Selain itu, tulang membentuk suatu sistem pengungkit yang melipatgandakan kekuatanyang dibangkitkan selama otot rangka berkontraksi dan mengubahnya menjadi gerakan tubuh. Jaringan bermineral ini memberi fungsi mekanik dan metabolik kepada kerangka. Tulang adalah jaringan ikat khusus yang terdiri atas materi antarsel berkapur, yaitu matriks tulang,dan 3 jenis sel yakni osteoblas, osteosit dan osteoklas. Permukaan bagian luar dan dalam semua tulang dilapisi lapisan lapisan jaringan yang mengandung selsel osteogenik endosteum pada permukaan dalam dan periosteum pada permukaan luar.1Sel tulang osteoblas bertanggung jawab atas sintesis komponen organik matriks tulang (kolagentipe I, proteoglikan, dan glikoprotein). Deposisi komponen anorganik dari tulang juga bergantung pada adanya osteoblas aktif. Osteoblas hanya terdapat pada permukaan tulang,dan letaknya bersebelahan, mirip epitel selapis. Bila osteoblas aktif menyintesis matriks,osteoblas memiliki bentuk kuboid sampai silindris dengan sitoplasma basofilik. Bila aktivitassintesisnya menurun, sel tersebut menjadi gepeng dan sifat basofilik pada sitoplasmanya akan berkurang.1Sel osteosit, yang berasal dari osteoblas, terletak di dalam lakuna yang terletak di antaralamela- lamela matriks. Hanya ada satu osteosit di dalam satu lakuna. Kanalikuli matrikssilindris yang tipis, mengandung tonjolan-tonjolan sitoplasma osteosit. Tonjolan dari sel-selyang berdekatan saling berkontak melalui taut rekah (gap junction) dan molekul-molekul berjalan melalui struktur tempat dari osteosit dan pembuluh darah melalui sejumlah kecil substansi ekstrasel yang terletak diantara osteosit (dengan tonojolannya) dan matriks tulang.1Sel tulang osteoklas adalah sel motil bercabang yang sangat besar. Bagian badan sel yang melebar mengandung 5 sampai 50 inti (atau lebih). Pada daerah terjadinya resorpsi tulang, osteoklas terdapat di dalam lekukan yang terbentuk akibat kerja enzim pada matriks, yang dikenal sebagai lakuna Howship. Osteoklas berasal dari penggabungan sel-sel sumsum tulang pada osteoklas yang aktif, matriks tulang yang menghadap permukaan terlipat secara tak teratur,seringkali berupa tonjolan yang terbagi lagi, dan membentuk batas bergelombang Batas bergelombang ini dikelilingi oleh zona sitoplasma, zona terang yang tidak mengandungorganel, namun kaya akan filamen aktin. Zona ini adalah tempat adhesi osteoklas pada matriks tulang dan menciptakan lingkungan mikro tempat terjadinya resorpsi tulang.1Pada kasus kali ini kita membahas tentang anatomi makroskopik tentang Columna Vertebralis. Perhatikan (Gambar 1).1 (Gambar 1. Columna Vertebralis, tampak anterior,posterio, bidang sagital)Columna Vertebralis Columna vertebralis merupakan pilar utama tubuh, dan berfungsi menyanggah cranium, gelang bahu, ekstremitas superior, dan dinding thorax serta melalui gelang panggul meneruskan berat badan ke ekstremitas inferior. Di dalam rongganya terletak medula spinalis, radix nervi spinals, dan lapisan penutup meningen, yang dilindungi oleh columna vertebralis.2Komposisi Columna VertebralisColumna vertebralis terdiri atas 33 vertebrae, yaitu 7 vertebra cervicales, 12 vertebra thoracicus, 5 vertebra lumbalis, 5 vertebra sacralis (yang bersatu membentuk os sacrum), dan 4 vertebra coccygis. Struktur columna tersebut fleksibel, karena columna bersegmen-segmen dan tersusun atas vertebrae, sendi-sendi, dan bantalan fibrocartilago yang disebut discus intervertebralis membentuk kira-kira seperempat panjang columna.2 Ciri-Ciri Umum VertebraSemua vertebra mempunyai pola yang sama. Vertebra Tipikal, terdiri atas corpus yang bulat di interior dan Arcus Vertebrae di posterior. Keduanya melingkupi sebuah ruang disebut foramen vertebralis, yang dilalui oleh Medulla Spinalis dan bungkus-bungkusnya. Arcus vertebrae terdiri atas sepasang Pediculus yang berbentuk Silinder, yang membentuk sisi-sisi Arcus, dan sepasang lamina gepeng yang melengkapi arcus dari Posterior. Arcus vertebrae mempunyai 7 processus yaitu 1 processus spinosus, 2 Processus transversus, dan 4 processus articularis.2 Processus spinosus atau spina, menonjol ke Posterior dari pertemuan kedua laminae. Processus transversus menonjol ke lateral dari pertemuan lamina dan pediculus. Processus spinosus dan processus ransversus berfungsi sebagai pengungkit dan menjadi tempat melekatnya otot dan ligamentum. Processus articularis superior terletak vertical dan terdiri atas 2 Processus Articularis Superior dan 2 Processus Articularis Inferior. Processus ini menonjol dari pertemuan antara lamina dan pediculus, dan facies articularisnya diliputi oleh cartilago hyaline. Kedua processus articularis superior dari sebuah arcus vertebrae bersendi dengan kedua processus articularis, inferior dari arcus yang ada di atasnya membentuk sendi sinoval. Pediculus mempunyai lekuk pada pinggir atas dan bawahnya, membentuk incisura vertebralis superior dan inferior. Pada masing-masing sisi, Incisura Vertebralis Superior sebuah vertebra dan Incisura Vertebralis Inferior dari vertebra di atasnya membentuk Foramen intervertebrale. Foramina ini pada kerangka yang berartikulasi berfungsi sebagai tempat lewatnya nervi spinals dan pembuluh darah. Radix Anterior dan Posterior Nervus Spinalis bergabung di dalam foramina ini, bersama dengan pembungkusnya membentuk saraf spinalis segmentalis.2

2. SendiSendi adalah hubungan antara sendi satu ke sendi lainnya. Sendi tersusun dari bongkol sendi,mangkok sendi,lapisan tulang rawan,jaringan ikat dan cairan sinovial. Berdasarkan arah geraknya,sendi di kelompokan menjadi 4 macam,yitu sendi engsel,sendi pelana,sendi peluru,dan sendi putar. Sendi engsel adalah hubungan dua sendi yang hanya dapat di gerakkan dalam satu arah contohnya:siku dan lutut. Sendi pelana adalah hubungan dua sendi yang dapat di gerakkan dalam dua arah contohnya;ruas telapak tangan Sendi peluru adalah hubungan dua sendi yang dapat di gerakkan ke segala arah. contohnya:pada tulang paha dan tulang bahu. Sendi putar adalah hubungan antara dua sendi yang salah satu tulang berputar terhadap tulang yang lain. Contohnya:pada tulang atlas dan tulang pemutar. 23. OtotOtot merupakan alat gerak aktif karena kemampuannya berkontraksi.4 Otot memendek jika sedang berkontraksi dan memanjang jika berelaksasi. Kontraksi otot terjadi jika otot sedang melakukan kegiatan , sedangkan relaksasi otot terjadi jika otot sedang beristirahat.Dengan demikian otot memiliki 3 karakter, yaitu:a. Kontraksibilitas yaitu kemampuan otot untuk memendek dan lebih pendek dari ukuran semula, hal ini teriadi jika otot sedang melakukan kegiatan.b. Ektensibilitas, yaitu kemampuan otot untuk memanjang dan lebih panjang dari ukuran semula.c. Elastisitas, yaitu kemampuan otot untuk kembali pada ukuran semula. 2Otot tersusun atas dua macam filamen dasar, yaitu filament aktin dan filament miosin. Filamen aktin tipis dan filament miosin tebal. Kedua filamen ini menyusun miofibril. Miofibril menyusun serabut otot dan serabut otot-serabut otot menyusun satu otot.1. Jenis Jenis OtotBerdasarkan bentuk morfologi, sistem kerja dan lokasinya dalam tubuh, otot dibedakan menjadi tiga, yaitu otot lurik, otot polos, dan otot jantung.a. Otot lurik (Otot Rangka)Otot lurik disebut juga otot rangka atau otot serat lintang. Otot ini bekerja di bawah kesadaran. Pada otot lurik, fibril-fibrilnya mempunyai jalur-jalur melintang gelap (anisotrop) dan terang (isotrop) yang tersusun berselang-selang. Sel-selnya berbentuk silindris dan mempunvai banvak inti. Otot rangka dapat berkontraksi dengan cepat dan mempunyai periode istirahat berkali - kali. Otot rangka ini memiliki kumpulan serabut yang dibungkus oleh Fasia Super Fasialis.5

Gabungan otot berbentuk kumparan dan terdiri dari bagian:1. Ventrikel (empal), merupakan bagian tengah yang menggembung2. Urat otot (tendon), merupakan kedua ujung yang mengecil. Urat otot (tendon) tersusun dari jaringan ikat dan bersifat keras serta liat.3Berdasarkan cara melekatnya pada tulang, tendon dibedakan sebagai berikut ini:1. Origo merupakan tendon yang melekat pada tulang yang tidak berubah kedudukannya ketika otot berkontraksi.2. Insersio merupakan tendon yang melekat pada tulang yang bergerak ketika otot berkontraksi.Otot yang dilatih terus menerus akan membesar atau mengalami hipertrofi, Sebaliknya jika otot tidak digunakan (tidak ada aktivitas) akan menjadi kisut atau mengalami atrofi.Kebanyakan otot rangka (jumlah dalam manusia 600) menyambungkan tulang ke tulang; ada yang menggerakkan bahagian tertentu tanpa melibatkan tulang, misalnya kelopak mata, otot sfinkter, lidah. Otot rangka hanya mampu menarik, tidak menolak. Oleh itu, untuk menggerakkan anggota (pergerakan tulang) otot lazimnya berpasangan, disebut pasangan antagonis.b) Otot PolosOtot polos disebut juga otot tak sadar atau otot alat dalam (otot viseral). Otot polos tersusun dari sel sel yang berbentuk kumparan halus. Masing masing sel memiliki satu inti yang letaknya di tengah. Kontraksi otot polos tidak menurut kehendak, tetapi dipersarafi oleh saraf otonom. Otot polos terdapat pada alat-alat dalam tubuh, misalnya pada:1. Dinding saluran pencernaan2. Saluran-saluran pernapasan3. Pembuluh darah4. Saluran kencing dan kelamin.5c) Otot JantungOtot jantung mempunyai struktur yang sama dengan otot lurik hanya saja serabut-serabutnya bercabang - cabang dan saling beranyaman serta dipersarafi oleh saraf otonom. Otot jantung hanya terdapat di jantung. Otot jantung terlihat berjalur seperti otot rangka. Otot jantung dikawal oleh sistem saraf autonomi. Setiap sel bersambung-sambung dengan sel lain melalui cakera interkalari yang berupaya mengalirkan arus elektrik dari sel ke sel. Manfaat: supaya pengecutan jantung terselaras untuk mengepam darah. Otot jantung mengecut secara spontan walaupun tiada rangsangan diterima dari sistem saraf pusat.Letak inti sel di tengah. Dengan demikian, otot jantung disebut juga otot lurik yang bekerja tidak menurut kehendak.5

2. Fungsi OtotOtot dapat berkontraksi karena adanya rangsangan. Umumnya otot berkontraksi bukan karena satu rangsangan, melainkan karena suatu rangkaian rangsangan berurutan. Rangsangan kedua memperkuat rangsangan pertama dan rangsangan ketiga memeprkuat rangsangan kedua . Dengan demikian terjadilah ketegangan atau tonus yang maksimum. Tonus yang maksimum terus menerus disebut tetanus.Selanjutnya, ada 2 tipe otot, yaitu otot merah dan otot putih. Otot merah kaya akan suplai darah, mengandung mitokondria dan mioglobin. Mioglobin merupakan senyawa seperti hemoglobin yang mampu mengikat O2 dean menyimpannya di dalam otot. Otot merah juga mengoksidasi asam lemak untuk memeperoleh energi. Sebaliknya, otot putih memiliki sedikit darah, mitokondria, dan mioglobin. Akan tetapi, otot putih terspesialisasi untuk melakukan pernapasan anaerobik untuk menghasilkan energi tanpa O2 sehingga cepat berkontraksi meskipun cepat lelah.33. Sifat Kerja OtotSifat kerja otot dibedakan menjadi dua, yaitu :A. AntagonisOtot antagonis adalah dua otot atau lebih yang tujuan kerjanya berlawanan. Jika otot pertama berkontraksi dan yang kedua berelaksasi, akan menyebabkan tulang tertarik atau terangkat.4 Sebaliknya, jika otot pertama berelaksasi dan yang kedua berkontraksi akan menyebabkan tulang kembali ke posisi semula. Contoh otot antagonis adalah otot bisep dan trisep. Otot bisep adalah otot yang memiliki dua ujung (dua tendon) yang melekat pada tulang dan terletak di lengan atas bagian depan. Otot trisep adalah otot yang memiliki tiga jung (tiga tendon) yang melekat pada tulang, terletak di lengan atas bagian belakang. Untuk mengangkat lengan bawah, otot bisep berkontraksi dan otot trisep berelaksasi. Untuk menurunkan lengan bawah, otot trisep berkontraksi dan otot bisep berelaksasi. Antagonis juga adalah kerja otot yang kontraksinya menimbulkan efek gerak berlawanan, contohnya adalah:1. Ekstensor( meluruskan) dan fleksor (membengkokkan), misalnya otot trisep dan otot bisep.2. Abduktor (menjauhi badan) dan adductor (mendekati badan) misalnya gerak tangan sejajar bahu dan sikap sempurna.3. Depresor (ke bawah) dan adduktor ( ke atas), misalnya gerak kepala merunduk dan menengadah.4. Supinator (menengadah) dan pronator (menelungkup), misalnya gerak telapak tangan menengadah dan gerak telapak tangan menelungkup.2B. SinergisSinergis juga adalah otot-otot yang kontraksinya menimbulkan gerak searah.4 Contohnya pronator teres dan pronator kuadratus (Otot yang menyebabkan telapak tangan menengadah atau menelungkup). Otot sinergis adalah dua otot atau lebih yang bekerja bersama sama dengan tujuan yang sama. Jadi, otot otot itu berkontraksi bersama dan berelaksasi bersama. Misalnya, otot otot antar tulang rusuk yang bekerja bersama ketika kita menarik napas, atau otot pronator, yaitu otot yang menyebabkan telapak tangan menengadah atau menelungkup.Gerakan pada bagian tubuh, umumnya melibatkan kerja otot, tulang, dan sendi. Apabila otot berkontraksi, maka otot akan menarik tulang yang dilekatinya sehingga tulang tersebut bergerak pada sendi yang dimilikinya. Otot yang sedang bekerja akan berkontraksi sehingga otot akan memendek, mengeras, dan bagian tengahnya menggembung. Karena memendek, tulang yang dilekati otot tersebut tertarik atau terangkat. Kontraksi satu macam otot hanya mampu untuk menggerakan tulang ke satu arah tertentu. Agar tulang dapat kembali ke posisi semula, otot tersebut harus mengadakan relaksasi. Namun relaksasi otot ini saja tidak cukup. Tulang harus ditarik ke posisi semula. Oleh karena itu, harus ada otot lain yang berkon traksi yang merupakan kebalikan dari kerja otot pertama. Jadi, untuk menggerakan tulang dari satu posisi ke posisi yang lain, kemudian kembali ke posisi semula, diperlukan paling sedikit dua macam otot dengan kerja berbeda. Berdasarkan tujuan kerjanya tadi, otot dibedakan menjadi otot antagonis dan otot sinergis.

4. Mekanisme Gerak OtotOtot manusia merupakan suatu alat yang penting untuk menunjang pergerakan atau selama aktifitas. Pergerakan otot sadar diawali dengan adanya sebuah sinyal dari syaraf motorik (gerak) yang memerintahkan agar otot ini bergerak sesuai dengan batasan kemampuan geraknya. Tanggapan atau reaksi otot ini sepenuhnya tergantung pada kondisi otot itu sendiri. Sehingga apabila kondisi otot tersebut terganggu, maka pergerakan yang terjadi akibat kontraksi otot tersebut akan berjalan lambat dan tidak maksimal. Kontraksi otot diawali dengan adanya pengantar impuls (potensial aksi) syaraf motorik alfa menuju motor endplate di membrane otot rangka. Sebelum terjadi potensial aksi syaraf motorik alfa, pada motor endplate telah terjadi depolarisasi sebagai akibat terlepasnya asetikolin (ACh) dalam kuantum kecil secara terus menerus. Dengan adanya potensial aksi di syaraf motoriknya, pelepasan ACh dalam akan sangat banyak sehingga depolarisasi di endplate menjadi potensial aksi otot yang kemudian menjalar sepanjang membrane sel otot dan tubulus T.Akibatnya, pintu Ca di retikulum sarkoplasma membuka dan melepaskan ion Ca ke sitoplasma sel otot. Ion Ca kemudian menyebar keseluruh sitoplasma dan berikatan dengan troponin C.6 Mekanisme kerja otot pada dasarnya melibatkan suatu perubahan dalam keadaan yang relatif darifilamen-filamen, aktindanmyosin. Otot yang mendapat rangsangan akan bekerja dengan cara berkontraksi. Kontraksi otot ditandai dengan memendeknya otot. Serta menegang dan memendeknya otot di bagian tengah. Apabila otot tidak tidak bekerja maka otot akan kembali mengendur dan beristirahat atau relaksasi. Otot dapat berkontraksi karena adanya pemecahan molekul energy yang disebut adenosine triphosphate (ATP). Untuk aktifitas berat selama 5 menit sel otot membutuhkan 85 gram ATP. Pemecahan ikatan kimia ATP ini menghasilkan produk sampingan yaitu adenosine diphospate (ADP). Energy yang di lepaskan oleh molekul ATP meningkatkan filament-filamen protein mendorong otot untuk memendek (berkontraksi). Mekanisme kerja otot tersebut juga melibatkan kalsium.3

5. Sumber energi untuk ototATP (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.7ATP ---- ADP + PAktin + Miosin ------------------------- AktomiosinFosfokreatin 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.Fosfokreatin + ADP ----------------- keratin + ATPPada otot lurik jumlah fosfokreatin lebih dari lima kali jumlah ATP. Pemecahan ATP dan fosfokreatin untuk menghasilkan energy tidak memerlukan oksigen bebas. Oleh sebab itu , fase kontraksi otot sering disebut fase anaerob.76. Secara Mikroskopika. KolagenKolagen adalah protein fibrosa yang merupakan komponen utama jaringan ikat dan merupakan protein paling banyak jumlahnya dalam mamalia. Kolagen dijumpai di tulang, tendon, kulit, pembuluh darah, dan kornea mata. Kolagen mengandung sekitar 33% glisin dan 21% prolin serta hidroksiprolin, suatu asam amino yang dihasilkan melalui modifikasi pascatranslasi residu prolin.8b. ElastinSerat elastin memiliki sifat kelenturan yang tinggi. Serat ini tersusun dari mukopolisakarida dan protein yang disebut elastin. Elastin dikelilingi oleh glikoprotein yang biasa disebut fibrillin. Serat elastin terdapat pada pembuluh darah, ligament, dan selaput tulang rawan laring.9c. GlikosaminoglikanGlikosaminoglikan adalah polisakarida panjang tidak bercabang yang tersusun dari pengulangan unit-unit disakarida. Disakarida yang berulang-ulang tersebut biasanya mengandung asam uronat dan heksosaamin dan sering bersulfat. Glikosaminoglikan utama tulang rawan adalah kondroitin sulfat dan keratin sulfat. Glikosaminoglikan mempunyai sifat menahan air dalam jumlah besar. Ketika berikatan dengan air, molekul ini akan membesar dan mengisi ruang dalam kulit, sehingga menjadi bantalan atau menjadi pelumas bagi struktur yang lain.10

KesimpulanTulang adalah jaringan ikat khusus yang terdiri atas materi antarsel berkapur, yaitu matriks tulang, dan 3 jenis sel yakni osteoblas, osteosit dan osteoklas. Hubungan antar tulang dihubungkan dengan persendian. Otot merupakan alat gerak aktif karena kemampuan berkontraksi . Otot memendek jika sedang berkontraksi dan memanjang jika berelaksasi. Columna vertebralis merupakan pilar utama tubuh, dan berfungsi menyanggah cranium, gelang bahu, ekstremitas superior, dan dinding thorax serta melalui gelang panggul meneruskan berat badan ke ekstremitas inferior. Laki-laki itu mengalami nyeri pada bagian atas bokongnya sebab menurunnya massa tulang, sehinga susah untuk menegakkan badanya dengan sempurna.

Daftar Pustaka1. Ethel S. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2002.2. S.Susan. Grays Anatomi. edisi 39.London: Elsevier; 2005.3. W. Roger. Anatomi dan Fisiologi untuk Perawat. Jakarta: EGC; 2004.h.165-193.4. Stedman. Kamus Ringkas Kedokteran. edisi 4. Jakarta: EGC; 2005.h.37.5. Bloom dan Fawcett. Buku Ajar Histologi. edisi 12. Jakarta: EGC; 2002.h.119-127.6. S. Ethel.Anatomi dan Fisiologi untuk Pemula. Jakarta: EGC; 2004.h.115.7. B.M Dawn, D.M Allan dan Collen. Biokimia kedokteran. Jakarta: EGC; 2005.h.335.8. B.M Dawn, D.M Allan dan Collen. Biokimia kedokteran. Jakarta: EGC; 2003.h.91.9. Aryulina Diah, Muslim Choirul dan Winarni Endang W. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2004.h.71.10. B.M Dawn, D.M Allan dan Collen. Biokimia kedokteran. Jakarta: EGC; 2005.h.450-2.