Struktur Makroskopis Extermitas Inferior

Extermitas inferior khusus berfungsi untuk lokomosi, penopang beban dan mempertahankan keseimbangan. Extermitas inferior terdiri dari 3 bagian Paha dengan femur yang menghubungkan panggul dengan lutut dan patella Tungkai bawah dengan tibia dan fibula yang menghubungkan lutut dengan ossa tarsi Kaki dengan ossa tarsi, ossa metatarsi dan phalanx yang merupakan ujung distal extermitas inferiorFemurFemur, tulang terpanjang dan terberat dalam tubuh, meneruskan berat tubuh dari os coxae kepada tibia sewaktu kita berdiri. Caput femuris menganjur ke arah kraniomedial dan agak ke ventral sewaktu bersendi dengan acetabulum.ujung proksimal femur terdiri dari sebuah caput femuris, collum femoris dan dua trochanter, caput femoris dan collum femoris membentuk sudut terhadap poros panjang corpus femoris. Sudut in bervariasi dengan umur dan jenis kelamin. Corpus femoris berbentuk lengkung, yakni cembung ke arah anterior. Ujung distal femur berakhir menjadi dua condylus yaotu epicondylus medialis dan epicondylus lateralis yang melengkung bagaikan ukir.1Tibia dan fibulaTibia yang besar dan merupakan penyangga beban, proksimal bersendi dengan condylus femur dan distal dengan talus. Foramen nutriens tibia yang paling besar pada seluruh kerangka, terletak pada permukaan posterior bagian sepertiga proksimal tulang tersebut. Canalis nutriens melintas cukup jauh ke arah distal dalam tulang sebelum memasuki cavitas medullaris tibia. Fibula yang ramping, terletak posterolateral dari tibia dan terutama berguna sebagai tempat letak untuk otot dan tidak atau hanya sedikit berguna untuk menopang berat tubuh. Corpus tibiae dan corpus fibulae dihubungkan oleh lembar membrana interossea cruris.1

Ossa tarsiOssa tarsi terdiri dari tujuh buah tulang; talus, calcaneus, os cuboideum, os naviculare dan tiga os cuneiforme. Hanya satu tulang, yakni talus, bersendi dengan tulang-tulang tungkai bawah. Talus terdiri dari sebuah corpus talii, collum talii dan caput talii. Clcaneus adalah tulang kaki yang paling besar dan paling kuat. Ke proksimal tulang ini bersendi dengan talus dan ke arah anterior dengan os cuboideum. Bagian posterior calcaneus memiliki sebuah tonjolan tuber calcanei dengan processus medialis tuberis calcanei, processus lateralis tuberis calcanei dan processus anterior tuberis calcanei. Os naviculare terletak antara caput tali dan os cuneiforme. Os cuboideum adalah tulang paling lateral pada baris ossa tarsal distal.1Ossa metatarsiOssa metatarsi terdiri dari lima ossa metatarsi yang diberi angka mulai dari sebuah basis metatarsalis pada ujung proksimal, corpus metatarsalis dan caput metatarsalis pada ujung distal. Basis metatarsalis I-V bersendi dengan os cuneiforme dan os cuboideum dan caput metatarsale tersebut bersendi dengan phalanges proximales.1

PhalangesSeluruhnya terdapat 14 phalanx; jari kaki pertama terdiri dari dua phalanx, keempat jari kaki lainnya masing-masing terdiri dari tiga phalanx. Pada masing-masing phalanx dapat dibedakan sebuah basis phalanges pada ujung proksimal, corpus phalanges dan caput phalanges pada ujung distal. Phalanx pada jari pertama adalah pendek, lebar dan kuat.1

Otot Otot-otot anggota bagian bawah :1. Otot-otot pangkal paha2. Otot-otot tungkai atas3. Otot-otot tungkai bawah4. Otot-otot kaki

Otot-otot pangkal paha. Lihat gambar 1.Otot-otot paha teratur dalam tiga kompartemen oleh septum intermusculare yang dilepaskan dari fascia lata dan menyusup antara otot-otot untuk melekat pada femur. Kompartemen ini dinamakan sesuai dengan lokasi, fungsi dan persarafan otot-otot dalam masing-masing kompartemen, sebagai compartimentum posterius.2

Gambar 1. Otot pangkal pahaOtot-otot kaki. Lihat gambar 2.Pada telapak kaki terdapat empat lapis otot. Otot-otot ini membantu mempertahankan lengkung-lengkung kaki dan memungkinkan manusia berdiri di atas tanah yang tidak rata. Secara satu per satu otot-otot ini kecil artinya karena pengaturan halus masing-masing jari kaki tidaklah penting bagi orang terbanyak. Pada kaki terdapat dua bidang neurovascular, sebuah bidang superficial antara lapis otot pertama dan lapis otot kedua, dan sebuah bidang profunda antara lapis otot ketiga dan lapis otot keempat.Pada dorsum pedis terdapat dua otot yang saling berhubungan erat sekali, musculus extensor digitorum brevis dab musculus extensor hallicus brevis. Otot-otot ini yang lebar dan tipis membentuk massa daging pada bagian lateral dorsum pedis, anterior dan malleolus lateralis. Musculus extensor hallicus brevis merupakan bagian musculus extensor digitorum brevis.3 Gambar 2. Planta pedis dan dorsum pedis

Struktur Mikroskopis Jaringan otot terdiri dari sel-sel yang telah berdiferensiasi dan mengandung protein kontraktil. Kebanyakan sel otot berasal dari mesoderm dan sel-sel ini terutama mengalami diferensiasi melalui proses pemanjangan secara berangsur-angsur, sekaligus sintesis protein miofibril.4Tiga jenis jaringan otot pada mamalia dapat dibedakan menjadi otot rangka, otot jantung dan otot polos. Otot rangka terdiri atas berkas-berkas sel multinuklear dan silindris yang sangat panjang, yang memiliki garis-garis melintang. Kontraksinya cepat, kuat dan biasanya dipengaruhi kehendak. Kontraksi ini disebabkan oleh interaksi antara filamen tipis dan filamen tebal, dengan konfigurasi yang memungkinkan kedua filamen tersebut bergeser saling tumpang tindih. Otot jantung juga memiliki garis-garis melintang yang terdiri atas sel-sel panjang yang bercabang dan terletak paralel satu sama lain. Pada tempat kontak ujung-keujung terdapat diskus interkalaris yakni suatu struktur yang hanya terdapat pada otot jantung. Kontraksi otot jantung bersifat involunter, giat dan ritmik. Otot polos terdiri atas kumpulan sel-sel fusiform yang tidak bergaris bila diamati dengan mikroskop cahaya. Kontraksinya lamban dan tidak dibawah kendali volunter.Jaringan otot dalam histologi mempunyai beberapa nama yang berbeda dari biasanya. Sitoplasma sel otot disebut sarkoplasma, retikulum endoplasma disebut retikulum sarkoplsma dan membran sel disebut sarkolema.1. Otot rangka atau otot lurikOtot rangka terdiri dari serabut otot, berkas-berkas sel silindris yang sangat panjang (sampai 30cm) dan berinti banyak dengan diameter 10-100m. Inti yang banyak ini terjadi akibat peleburan mioblas mononuklear embrional (prekursor sel otot). Inti lonjong umumnya terdapat di tepian sel di bawah membran sel. Lokasi ini sel yang khas ini membantu membedakan otot rangka dari otot jantung dan otot polos dengan inti yang berada di tengah.4Seperti yang tampak pada mikroskop cahaya, serabut otot pada otot rangka dengan potongan memanjang terlihat garis pita terang dan pita gelap secara bergantian. Pita yang lebih gelap disebut pita A (anisotrop), pita I (isotrop, tidak mengubah cahaya polarisasi) dan tiap pita I terlihat dibelah dua oleh garis gelap melintang yaitu garis Z.2. Otot jantungSelama embrio berkembang, sel-sel mesoderm splanknik dari bumbung jantung primitif tersusun berderet mirip rantai. Sel-sel jantung membentuk tautan yang rumit di antara cabang-cabangnya yang terjulur. Sel-sel di dalam rantai tersebut seringkali bercabang dua, dan bersambung dengan sel rantai yang berdekatan. Akibatnya jantung terdiri atas berkas-berkas sel yang teranyam erat sedemikian rupa sehingga dapat menimbulkan gelombang kontraksi khas yang berakibat pemerasaan isi ventrikel jantung.4Sel otot jantung dewasa bergaris tengah lebih kurang 15m. Sel-sel tersebut memperlihatkan pola-pola garis melintang yang identik dengan pola pada otot rangka. Akan tetapi, berbeda dengan otot rangka yang berinti banyak, setiap sel jantung hanya memiliki satu atau dua inti pucat yang terletak ditengah. Di sekeliling sel-sel otot terdapat selubung halus jaringan ikat endomisium yang mengandung jalinan kapiler luas. Ciri unik dari otot jantung adalah adanya garis gelap melintang yang melintasi deretan sel-sel jantung dengan interval yang tidak teratur.4

3. Otot polosOtot polos terdiri atas sel panjang tanpa garis melintang dan setiap sel dibungkus oleh lamina basal dan jalinan serat retikulin. Kedua komponen terakhir berfungsi menggabungkan kekuatan yang dibangkitkan oleh masing-masing serabut otot polos menjadi aksi bersama, misalnya gerakan pelistatik usus.Sel-sel otot polos berbentuk fusiformis yaitu lebar di bagian tengah dan meruncing di kedua ujungnya. Ukurannya antara 20m pada pembuluh darah kecil sampai 500m pada uterus pada masa kehamilan. Selama kehamilan, otot polos uterus mengalami peningkatan yang nyata dalam ukuran dan jumlah.Setiap sel memiliki satu inti di pusat pada bagian sel yang paling lebar. Dan pada kutub-kutub inti berkumpul mitokondria, poliribosom, sisterna reticulum endoplasma dan kompleks golgi.4Regenerasi jaringan ototKetiga jenis otot dewasa memiliki potensi berbeda untuk berregenerasi setelah terjadinya cedera.5Otot jantung hamper tidak mempunyai kemampuan berregenarasi setelah masa kanak-kanak. Kerusakan pada otot jantung biasanya digantikan oleh poliferasi jaringan ikat, yang membentuk jaringan parut di miokardium.5Pada otot rangka, intinya tidak dapat melakukan mitosis, tapi jaringan ini dapat mengalami regenerasi dengan keterbatasan. Sumber sel yang beregenerasi pada otot rangka adalah sel satelit. Sel satelit adalah populasi kecil sel mononukleus berbentuk gelendong dna berada di lamina basalis yang mengelilingi setiap serabut otot yang matur. Sel satelit hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.5Otot polos mampu memberi respons regenerasi aktif. Setelah cedera terjadi, sel-sel otot polos mononukleus yang masih hidup dan perisit pembuluh darah mengalami mitosis dan menggantikan jaringan yang rusak.5

Kulit Kulit terbagi atas 2 lapisan utama yaitu, lapisan paling luar disebut epidermis dan lapisan dermis, yaitu lapisan bagian dalam.Pada lapisan epidermis dari bagian atas ke bawah disusun oleh 4 lapisan sel yaitu, stratum corneum, stratur lusidum, stratum granulosum dan stratum germinativum.Rambut, kelenjar keringat, pembuluh darah ada pada bagian dermis. Perhatikan gambar struktur kulit di bawah ini.

Gambar 3. Struktur Kulit

HISTOLOGI TULANGTulang membentuk suatu sistem pengungkit yang melipatgandakan kekuatan yang dibangkitkan selama otot rangka berkontraksi dan mengubahnya menjad gerakan tubuh. Tulang adalah jaringan ikat khusus yang terdiri atas materi antar sel berkapur, yaitu matriks tulang dan 3 jenis sel : osteosit, osteoblas dan osteoklas. Permukaan bagian luar dan dalam semua tulang dilapisi lapisan-lapisan jaringan yang mengandung sel-sel osteogenik-endosteum pada permukaan dalam dan peristeum pada permukaan luar.6Sel tulangOsteoblasOsteoblas 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 aktivitas sintesisnya menurun, sel tersebut menjadi gepeng dan sifat basofilik pada sitoplasmanya akan berkurang.Beberapa osteoblas secara berangsur dikelilingi oleh matriks yang baru terbentuk dna menjadi osteosit. Selama proses ini terbentuklah rongga yang disebut lakuna. Osteoblas merupakan sel yang terpolarisasi. Komponen matriks yang disekresi pada permukaan sel, yang berkontak dengan matriks tulang yang lebih tua dan menghasilkan lapisan matriks baru namun belum berkapur disebut osteoid.6OsteositOsteosit berasal dari osteoblas, terletak di dalam lakuna yang terletak antara lamela-lamela matriks. Hanya ada satu osteosit di dalam satu lakuna. Kanalikuli matriks silindris yang tipis, mengandung tonjolan-tonjolan sitoplasma osteosit. Tonjolan dari sel-sel yang berdekatan saling berkontak melalui taut rekah dan molekul-molekul berjalan melalui struktur ini dari sel ke sel. Sejumlah molekul bertukar tempat dari osteosit dan pembuluh darah melalui sejumlah kecil substansi ekstrasel yang terletak di antara osteosit dan matriks tulang. Pertukaran ini menyediakan nutrien kira-kira untuk 15 sel sederet.Bila dibandingkan dengan osteoblas, osteosit yang gepeng dan berbentuk kenari tersebut memiliki sedikit retikulum endoplasma kasar dan kompleks golgi serta kromatin inti yang lebih padat. Sel ini secara aktif terlibat untuk mempertahankan matriks tulang dan kematiannya diikuti oleh resorpsi matriks tersebut.6

OsteoklasOsteoklas adalah sel motil bercabang yang sangat besar. Bagain badan sel yang melebar mengandung 5 sampai 10 inti atau lebih. Pada daerah terjadinya resorpsi tulang, osteoklas terdapat dalam lekukan yang terbentuk akibat kerja enzim pada matriks yang dikenal sebagai lakuna howship. Osteoklas berasal dari penggabungan sel-sel sumsum tulang.Osteoklas aktif, matriks tulang yang menghadap permukaan terlipat secara tidak teratur, seringkali berupa tonjolan yang terbagi lagi dan membentuk batas bergelombang. Batas bergelombang ini dikelilingi oleh zona sitoplasma-zona terang yang tidak mengandung organel, namun kaya akan filamen aktin. Zona ini adalah tempat adhesi osteoklas pada matriks tulang dan menciptakan lingkungan mikro tempat terjadinya resorpsi tulang.6PeriosteumPeriosteum terdiri atas lapisan luar serat-serat kolagen dan fibroblas. Berkas serat kolagen periosteum yang disebut serat sharpey, memasuki matriks tulang dan mengikat periosteum pada tulang. Lapisan dalam periosteum yang lebih banyak mengandung sel, terdiri dari sel-sel mirip fibroblas yang disebut sel osteoprogenitor, yang berpotensi membelah melalui mitosis dan berkembang menjadi osteoblas. Sel osteoprogenitor berperan penting pada pertumbuhan dan perbaikan tulang.6EndosteumEndosteum melapisi semua rongga didalam tulang dan terdiri atas selapis sel osteoprogenitor gepeng dan sejumlah kecil jaringan ikat. Endosteum lebih tipis daripada periosteum.Fungsi utama periosteum dan endosteum adalah memberi nutrisi kepada jaringan tulang dan menyediakan osteoblas baru secara kontinue untuk pertumbuhan tulang dan perbaikan tulang.6

Mekanisme kerja ototMekanisme kerja otot diakibatkan mekanisme kontraksi dan relaksasi. Mekanisme kerja otot dijelaskan bahwa otot yang mendapat rangsangan melalui saraf yang akan bekerja dengan cara berkontraksi. Rangsangan akan tiba ke sel otot akan mempengaruhi suatu zat (asetilkolin) yang peka terhadap rangsangan. Asetilkolin adalah zat pemindah rangsangan yang dihasilkan pada bagian ujung saraf. Kontraksi otot ditandai dengan memendeknya otot serta menegang dan menggebungnya otot di bagian tengah. Setelah selesai kontraksi, ion kalsium Ca++ masuk kembali ke plasma sel sehingga apabila otot tidak bekerja maka otot akan kembali mengendur dan beristirahat (relaksasi). Rangsangan yang diberikan pada otot secara terus menerus menyebabkan kontraksi terjadi secara mendatar. Otot dapat berkontraksi karena adanya pemecahan molekul energi yang disebut adenosin tripospat (ATP). Untuk aktivitas berat selama 5 menit sel otot membutuhkan 85 gram ATP. Pemecahan ikatan kimia ATP ini menghasilkan produk sampingan yaitu adenosin diphospate (ADP). Keterbatasan simpanan adrenalin phospate dalam sel secara cepat mengubah ADP kembali menjadi ATP. Energi yang dilepaskan oleh molekul-molekul ATP meningkatkan filamen-filamen protein mendororong otot untuk memendek (berkontraksi). Mekanisme kerja otot juga melibatkan kalsium yang dibebaskan oleh asetilkolin. Dengan adanya ion kalsium menyebabkan protein otot, yaitu aktin dan miosin yang berikatan membentuk aktomiosin. Hal ini menyebabkan pemendekan otot sehingga terjadilah kontraksi. Setelah kontraksi, ion kalsium masuk kembali ke dalam plasma sel, sehingga menyebabkan lepasnya pelekatan ikatan troponin dan ion kalsium. Hal tersebut menyebabkan pelakatan aktin dan miosin terlepas sehingga otot melemas. Keadaan inilah yang disebut relaksasi. Secara ringkas mekansime kerja otot menjadi :7 RelaksasiUntuk melakukan relaksasi diperlukan energi yang didapat dari penguraian ATP (adenin tripospat). Prosesnya yaitu ATP ADP + P+ energi AMP + P+ energi.ADP=adenosin difosfat dan AMP=adenosin monofosfat.

KontraksiUntuk melakukan kontraksi diperlukan energy yang berasal dari penguraian molekul polisakarida. Prosesnya yaitu glikogen glukosa+ asam laktat H2O+CO2+energy.

Gambar 4. Kontraksi dan Relaksasi

Sumber energi untuk kontraksiKarena ATP yang tersimpan dalam otot biasanya akan habis setelah sepuluh kali kontraksi, maka ATP harus dibentuk kembali untuk kelangsungan aktivitas otot melalui sumber lain.71. Kreatin fosfat (CP)Merupakan sumber energi yang langsung tersedia untuk memperbaharui ATP dari ADP (CP+ADP ATP+kreatin)a. Cp memungkinkan kontraksi otot tetap berlangsung saat ATP tambahan dibentuk melalui metabolisme glukosa secara anaerob dan aerob.b. Cp menyediakan energi untuk sekitar 100 kontraksi dan harus disintesis ulang dengan cara memproduksi lebih banyak ATP (ATP+kreatin ADP+CP)c. ATP tambahan terbentuk dari metabolisme glukosa dan asam lemak melalui reaksi aerob dan anaerob.2. Reaksi anaerobReaksi ini terjadi apabila energi habis dalam keadaan ADP AMP+P+energi.a. Otot dapat berkontraksi secara singkat tanpa memakai oksigen dengan menggunakan ATP yang dihasilkan melalui glikolisis aerob, langkah pertama dalam respirasi selular.b. Glikolisis berlangsung dalam sarkoplasma, tidak memerlukan oksigen dan melibatkan pengubahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat.c. 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.d. Pembentukan asam laktat dalam glikolisis anaerob.(1) Tanpa oksigen, asam piruvatasam laktat(2) Jika aktivitas yang dilakukan sedang dan singkat, persediaan oksigen akan menghalangi akumulasi asam laktat.(3) Asam laktat berdifusi ke luar dari otot dan dibawa ke hati untuk disintesis ulang menjadi glukosa.3. Reaksi aeroba. Saat aktivitas berlangsung, asam piruvat yang terbentuk melalui glikolisis anaerob mengalir ke mitokondria sarkoplasma untuk masuk ke dalam siklus asam sitrat (trikarboksilat) untuk oksidasi.b. Jika ada oksigen, glukosa akan terurai dengan sempurna menjadi karbondioksida, air dan energi (ATP).c. Reaksi anaerob berlangsung lambat tetapi efisien, menghasilkan energi sampai 36 mol ATP per mol glukosa.4. Oxygen debt.Saat terjadi aktivitas berat yang singkat, penguraian ATP berlangsung dengan cepat sehingga simpanan energi anaerob menjadi cepat habis. Sistem respiratorik dan pembuluh darah tidak dapat menghantar cukup oksigen ke otot untuk membentuk ATP melalui reaksi aerob.a. Asam laktat berakumulasi, mengubah Ph dan menyebabkan keletihan serta nyeri otot.b. Oksigen ekstra yang harus dihirup setelah aktivitas berat disebut oxygen debt.c. Volume oksigen yang dihirup tetap berada di atas normal sampai semua asam laktat dikeluarkan, baik oksidasi ulang menjadi asam piruvat dalam otot atau disintesis ulang menjadi glukosa dalam hati.7

Pembentukan kembali ATPDi dalam otot tersimpan glikogen (gula otot). Glikogen tersebut akan dilarutkan menjadi laktasidogen (pembentukan asam laktat asam susu). Laktasidogen kemudian diuraikan menjadi glukosa dan asam laktat. Asam susu (asam laktat) yang merupakan hasil sampingan peristiwa pemecahan laktasidogen dapat menyebabkan pegal linu dalam otot, ataupun kecapaian otot. Penguraian asam susu ini membutuhkan banyak oksigen, hal tersebut menyebabkan pernafasan menjadi terengah-engah. Oleh peristiwa respirasi dengan O2, glukosa akan dioksidasi menghasilkan energi dan melepaskan CO2 dan H2O. Secara ringkasnya digambarkan seperti di bawah ini :Glikogen laktasidogenasam laktatglukosaO2 CO2 +H2O +energiProses ini terjadi pada saat otot mengalami fase relaksasi. Karena pada relaksasi diperlukan oksigen untuk mengoksidasi glukosa atau asam laktat, maka fase relaksasi disebut juga fase aerob.7Jenis gerak pada ototMenurut sifat kerjanya gerak dibedakan menjadi dua macam, yaitu :1. AntagonisOtot yang berelaksasi saat pengerak utama dan sinergis berkontraksi. Otot antagonis memiliki aksi yang berlawanan dan terletak di sisi yang berlawanan pada tulang. Jadi, kerja otot antagonis adalah apabila salah satu otot berkontraksi sedangkan otot yang lainnya relaksasi.7Contoh : - ekstensor dan fleksor gerak meluruskan dan membengkokkan.- supinator dan pronator gerak menengadah dan menelungkup.- depressor dan elevator gerak ke bawah dan ke atas.- abduktor dan adduktor gerak menjauhkan dan mendekati dari sumbu tubuh.2. Sinergis atau fiksatorGerak beberapa otot yang searah. Otot yang membantu penggerak utama dengan berkontraksi pada waktu yang sama untuk membantu gerakan atau menstabilkan (fiksasi) suatu bagian, sehingga gerakan lebih efektif.7Contoh : Pronator teres dan pronator kuadratus terdapat pada lengan bawah.

Metabolisme otot Pada metabolisme otot siklus biokimia dari kontraksi otot terdiri dari lima tahap yaitu:1. Miosin menghidrolisis ATP menjadi ADP+Pi, tetapi tidak dapat melepaskan produknya.2. Miosin+ADP+Pi mengikat F-aktin.3. Interaksi tersebut akan melepaskan ADP+Pi (energi).4. Kompleks miosin-f-aktin + energi. Perubahan konformasi miosin Perubahan pada tempat ikatan miosin-aktin.Pergeseran ( sliding) dari filamen tebal dan tipis akan mengakibatkan kontraksi5. Oleh ATP terjadi perlepasan aktin dari miosin sehingga mengakibatkan relaksasi pada otot ( tergantung pada pengikatan ATP-miosin. Kontraksi otot terdiri dari pengikatan dan penglepasan bagian kepala globuler miosin dengan filamen F-aktin, pengikatan diikuti oleh perubahan interaksi aktin-miosin sehingga filamen aktin dan filamen miosin saling bergeser, interaksi tersebut perlu energi, secara tidak langsung dari hidrolisis ATP. Hidrolisis ATP oleh miosin ATP ase dipercepat oleh ikatan kepala miosin dengan F-aktin. Dalam otot terdapat protein otot yang terbagi atas protein utama dan protein lainnya, protein utamanya yaitu aktin 25%, miosin 55%, dan protein lainnya tropomiosin dan troponin I,C,T.Metabolisme tulangFaktor-faktor yang berperana pada metabolisme tulang.1. Vitamin D Meningkatkan absorbsi Ca usus Membantu mineralisasi normal tulang Mempercepat reabsorpsi Ca dari tulang2. Vitamin A Berperan pada pertumbuhan tulang.3. Vitamin C Berfungsi untuk pertumbuhan normal tulang (diperlukan pada sintesis kolagen) mengalami difesiensi sehingga mengakibatkan gangguan kalsifikasi4. Estrogen Menghambat produksi asam laktat pada glikolisis dalam tulang untuk mineralisasi tulang. 5. Hormon paratiroid Meningkatkan resorbsi tulang, meningkatkan kecepatan produksi asam laktat, mempengaruhi sel osteosit. 6. Kalsitonin Mempercepat pemasukan Ca dan P dari darah ke tulang.7. Glukokortioid (demineralisasi tulang) dapat mengurangi matriks tulang.8. Growth hormoneMeningkatkan absorpsi Ca dari usus, meningkatkan sitensis kolagen, meningkatkan produksi somatomedin ( sulfation factors) oleh hepar, meningkatkan pertumbuhan tulang panjang pada efifisis.Tulang merupakan struktur dinamik yang menjalani siklus remoldeling yang berkesinambungan, terdiri atas: resorpsi di ikuti oleh deposisi jaringan tulang yang baru. Proses remodeling memungkinkan tulang untuk beradaptasi dengan sinyal fisik (misalnya peningkatan kemampuan tubuh menahan beban) dan hormon. Tipe sel utama yang terlibat dalam resorpsi dan deposisi tulang adalah sel osteoklas dan sel osteoblas.8Otot adalah transduser (mesin) biokimia utama yang mengubah energi potensial (kimiawi) menjadi energi kinetik (mekanis). Otot merupakan jaringan tunggal terbesar di tubuh manusia, membentuk sekitar 25% masa tubuh pada saat lahir, 40% pada orang dewasa muda dan 30% pada usia lanjut. Terdapat 3 jenis otot pada vetebrata yaitu :1. Otot rangka adalah otot lurik, dikendalikan oleh saraf, serat otot berserat dan melekat pada rangka, yang berfungsi untuk menggerakan tulang.a. Serabut otot sangat panjang hingga 30 cm, berbentuk silindris dan lebar berkisar antara 10 mikron sampai 100 mikron.b. Tersusun atas serabut-serabut otot atau miofibril. Setiap serabut memiliki banyak inti yang tersusun di bagian perifer. Miofibril berkumpul membentuk kumpulan serabut dan kumpulan serabut membentuk otot. Ujung otot lurikUjung otot lurik yang melekat pada tulang disebut urat otot atau tendon. Tendon merupakan jaringan ikat yang mengecil dank eras, meskipun tidak sekeras tulang. Setiap otot memiliki dua atau lebih tendon yaitu : Tendon yang melekat pada tulang yang dapat digerakan dan biasanya merupakan ujung distal disebut insersio. Contoh : ujung otot yang melekat pada tulang pengumpil dan ujung otot yang melekat pada tulang hasta. Tendon yang melekat pada tulang yang tidak dapat bergerak dan biasanya ujung proksimal disebut origo. Contoh : ujung otot biseps yang melekat pada tulang belikat. Bagian tengah otot lurikBagiannya megembang yang disebut empal atau ventrikel, bagian ini dapat mengkerut dan mengendor.c. Kontraksinya cepat, cepat lelah dan tidak teratur. Kelelahan ini dapat menyebabkan otot tidak mampu melakukan fungsi gerak lagi, misalnya kejang otot (kram).82. Otot polos adalah otot tidak berlurik dan tidak dikendalikan oleh saraf. Jenis otot ini dapat ditemukan pada dinding organ berongga seperti kandung kemih dan uterus, serta pada dinding tuba, seperti pada respiratorik, pencernaan, reproduksi, urinarius dan system sirkulasi darah.a. Serabut otot berbentuk spindel dengan nucleus sentral yang terelongasi.b. Serabut berukuran kecil yaitu 20 mikron (melapisi pembuluh darah) sampai 0,5 mm pada uterus orang hamil.c. Kerja otot polos tidak sadar, lambat dan tidak cepat lelah.83. Otot jantung adalah otot lurik, tidak dikendalikan oleh saraf dan hanya ditemukan pada jantung.a. Serabut terelongasi dan membetuk cabang dengan satu nucleus sentral.b. Panjangnya 85 mikron-100 mikron dan diameternya sekitar 15 mikron.c. Diskus terinterkalasi. Sambungan kuat khusus pada sisi ujung yang bersentuhan dengan sel-sel otot tetangga.d. Kontraksi otot jantung kuat dan berirama.Ciri-ciri otot atau syarat untuk otot supaya terjadi tenaga gerak diantaranya adalah :1. Harus ada energi kimia, yaitu ATP dan keratin-P.2. Harus ada pengaturan aktivitas mekanik, yaitu kecepatan, lama/waktu dan kekuatan kontraksi.3. Eksitabilitas. Perlu ada operator. Serabut otot akan merespons dengan kuat jika distimulans oleh sistem saraf.4. Elastisitas. Karena penggunaannya lebih dari satu kali maka serabut otot harus dapat kembali ke ukuran semula setelah berkontraksi atau meregang.8Unit struktural jaringan otot ialah serat otot. Serat otot rangka berdiameter 0,01-0,1 mm dgn panjang 1-40 mm. Besar dan jumlah jaringan, terutama jaringan elastik, akan meningkat sejalan dengan penambahan usia. Setiap 1 serat saraf dilapisi oleh jaringan elastik tipis yang dapat dirangsang oleh listrik yang disebut sarkolema. Protoplasma serat otot berisi materi semi cair disebut sarkoplasma. Unit serat otot yang dapat berfungsi adalah sarkomer. Di dalam matriks serat otot terbenam unit fungsional otot berdiameter 0,001 mm yg disebut miofibril. Dengan mikroskop elektron, miofibril terdiri dari pita A gelap (anisotropik) dan pita I terang (isotropik). Miofibril atau sel serabut otot yang terdapat dalam cairan intraseluler / sarkoplasma terdiri dari dua jenis filamen longitudinal yaitu filamen tebal (thick filament) dan filamen tipis (thin filament). Lihat gambar 8 dan gambar 9.1. Filamen tebal (thick filament) yang terbatas pada pita A, terdiri terutama dari protein miosin tersusun heksagonal. Molekul miosin disusun untuk membentuk ekor berbentuk cambuk dengan dua kepala gobular, mirip dengan tongkat golf berkepala dua. 2. Filamen tipis (thin filament) yang terletak di pita I sampai memanjang ke dalam pita A, tetapi tidak sampai ke zona H. Filamen tipis mengandung protein F-aktin, tropomiosin dan troponin I, T dan C. Di pita A, filamen tipis tersusun mengelilingi filamen tebal (miosin) sebagai susunan heksagonal sekunder. Masing-masing filamen tebal dikelilingi secara simetris oleh enam filamen tipis dan filament tipis terletak simetris di antara tiga filament tebal.8

Gambar 5. Filamen tebal (thick filament)

Gambar 6. Filamen tipis (thin filament)

Pemitaan ditentukan berdasarkan susunan miofilamen yaitu :1. Pita A yang lebih gelap (anisotropic atau mampu mempolarisasi cahaya) terdiri dari susunan vertical miofilamen tebal yang berselang-selang dengan filament tipis.2. Pita I yang lebih terang (isotropik atau nonpolarisasi) terbentuk dari miofilamen aktin tipis yang memanjang ke dua arah dari garis Z ke dalam susunan filamen tebal.3. Garis Z terbentuk dari protein penunjang yang menahan miofilamen tipis tetap menyatu di sepanjang miofibril.4. Zona H adalah area yang lebih terang pada pita A miofilamen miosin yang tidak tertembus filamen tipis.5. Garis M membagi dua pusat zona H. pembagian ini merupakan kerja protein penunjang lain yang menahan miofilamen tebal tetap bersatu dalam susunan.6. Sarkomer adalah jarak antara garis Z ke garis Z lainnya.8Masa otot terbentuk dari 75% air dan lebih dari 20% protein yang terdiri dari protein utama aktin 25% dan miosin 55% dan protein lainnya tropomiosin dan troponin I,C dan T. Dasar molekul untuk kontraksi adalah adanya molekul aktin dan miosin yang merupakan protein utama otot, tropomiosin dan troponin mencegah terjadinya ikatan antara aktin dan miosin apabila tidak ada kalsium Ca++ dan apabila terdapat kalsium maka reorganisasi tropomiosin dan troponin memungkinkan terjadinya hubungan antara aktin dan miosin.Miosin adalah suatu famili protein dengan paling sedikit kelas yang di identifikasi pada genom manusia yang terbentuk dari dua rantai protein berat yang identik dan dua pasang rantai ringan. Miosin membentuk 50% protein otot berdasarkan membentuk filamen tebal. Miosin memiliki sebuah ekor rantai fibrosa (serat) yang saling menggulung atau berpilin satu sama lain dengan dua bagian kepala gobular atau crossbridge menonjol di salah satu ujungnya. Miosin mempunyai aktivitas ATP ase (ATP hydrolzing activity) yaitu ATP ADP + Pi. Myosin juga dapat dicerna oleh tripsin yang dibentuk di pancreas menjadi dua fragmen yaitu LMM (light meromyosin) yang tidak menunjukan aktivitas ATP ase dan HMM (heavy meromyosin) yang menunjukan aktivitas ATP ase dan mengikat F-aktin. F-aktin tidak mempunyai aktivitas ATP ase tetapi apabila terikat pada myosin akan meningkatkan kecepatan ATP ase menjadi 100-200 kali lebih besar untuk melepaskan produknya.8Molekul aktin terdapat pada bagian filamen tipis dan terbentuk dari 3 protein yaitu :1. F-aktin fibrosa, terbentuk dari dua rantai gobular G-aktin yang berpilin satu sama lain.2. Molekul tropomiosin membentuk filamen yang memanjang melebihi subunit aktin dan melapisi sisi yang berikatan dengan crossbridge miosin.3. Molekul troponin berikatan dengan molekul tropomiosin dan menstabilkan penghalang pada molekul tropomiosin. Tropomiosin adalah suatu kompleks yang tersusun dari :a. Satu polipeptida yang mengikat tropomiosin,b. Satu polipeptida yang mengikat aktin,c. Satu polipeptida yang mengikat ion-ion kalsium.Tropomiosin, yakni suatu molekul halus dengan panjang 40nm, mempunyai berat sekitar 66.000 dan berbentuk serat (fibrous) dan terdiri dari dua rantai yaitu alfa dan beta dimana keduanya berikatan dengan F-aktin di alur antara filamen-filamennya. Tropomiosin juga terdapat pada semua otot pada bagian filamen yang tipis dan strukturnya mirip otot. Molekul ini tergabung dari pada kepala sampai ekor, yang membentuk filament yang berjalan di atas sub unit aktin di sepanjang tepian alur yang berada di antara dua untai aktin yang terpilin.Troponin terdiri dari tiga protein globuler yaitu troponin I (inhibit), untuk menghambat interaksi F-aktin dengan myosin melalui kerja tropomiosin, troponin C, untuk mengikat Ca secara reversible dan dapat mengikat 4 Ca dan troponin T, untuk berinteraksi dengan tropomiosin. Troponin juga terdapat pada bagian filament tipis.8Siklus biokimia utama selama satu siklus kontraksi dan relaksasi otot, yaitu :1. Dalam fase relaksasi kontraksi otot, miosin menghidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi, tetapi produk-produk ini tetap terikat karena kompleks ADP-Pi-Miosin yang terbentuk telah mengalami penguatan yang disebut konformasi berenergi tinggi.2. Ketika kontraksi otot distimulasi (melalui proses-proses yang melibatkan Ca2+, troponin, tropomiosin dan aktin). Dalam hal ini miosin+ADP+Pi mengikat F-aktin.3. Pembentukan kompleks tersebut mendorong pembebesan Pi yang memicu powerstroke (kayuhan bertenaga). Hal ini diikuti dengan pembebasan ADP serta perubahan konformasi yang mencolok di kepala myosin. Myosin sekarang berenergi rendah yang ditunjukan sebagai aktin-miosin.4. Molekul ATP lain membentuk kompleks F-aktin-miosin-ATP. Dalam hal ini terjadi perubahan konformasi myosin dan perubahan pada tempat ikatan myosin-aktin. Selain itu juga terjadi sliding filament (kontraksi). Hipotesis sliding filament yaitu : Selama kontraksi, panjang filament aktin dan myosin tetap sama tetapi saling bersilangan sehingga memperbesar jumlah tumpang tindih antar filament. Filament aktin kemudian menyusup untuk memanjang ke dalam pita A untuk mempersempit dan menghalangi pita H. Panjang sarkomer (dari garis Z ke garis Z lain) memendek saat kontraksi. Pemendekan sarkomer akan memperpendek serabut otot individual dan keseluruhan otot.5. Oleh ATP terjadi perlepasan aktin dari miosin yang disebut relaksasi. Namun, hal ini tergantung pada pengikatan ATP-miosin.8

Kontraksi otot terdiri dari pengikatan dan pelepasan bagian kepala globuler miosin dengan filamen F-aktin. Pengikatan diikuti oleh perubahan interaksi antara aktin dan miosin sehingga filamen aktin dan filamen miosin daling bergeser (sliding filament). Interaksi tersebut memerlukan energi secara tidak langsung dari hidrolisis ATP. Hidrolisis ATP oleh miosin ATP ase dipercepat oleh ikatan kepala miosin dengan F-aktin.Filament tebal dan tipis berinteraksi melalui jembatan silang (cross-bridges) yang muncul setiap 14 nm di sepanjang filament tebal. Model jembatan silang filament geser saat ini merupakan dasar pengembangan konsep tentang kontraksi otot yang diajukan oleh Henry Huxley dan Andrew Huxley 1950. Dasar dari model ini adalah ketika otot berkontraksi tidak terjadi perubahan panjang filamen tebal dan tipis, tetapi zona H dan pita I memendek. Jembatan silang inilah yang akan mempertahankan tegangan otot saat terjadinya kontraksi.8Otot dari organisme yang berbeda dan dari sel dan jaringan yang berbeda dalam organisme yang sama dapat memiliki pengaturan mekanisme molekular yang berbeda dalam mengatur kontraksi dan relaksasinya. Dalam hal ini perbedaan system tersebut terdapat Ca2+ yang berperan sebagai regulator. Terdapat dua mekanisme umum mengenai regulasi kontraksi otot yaitu :1. Berdasarkan aktin (otot skelet dan otot jantung)Otot skelet dan otot jantung mengandung beberapa protein tambahan. Protein tambahan tersebut adalah tropomiosin dan tiga troponin : troponin I (untuk penghambat troponin), troponin C (untuk troponin pengikat Ca++) dan troponin T (untuk troponin pengikat tropomiosin). Ketiga troponin membentuk tandan-tandan yang ditemukan pada jarak tertentu sepanjang panjangnya heliks tropomiosin. Penambahan tropomiosin, troponin I dan troponin T menghambat kerjanya ATPase miosin Mg++. Penghambatan ini tidak tergantung pada kadar Ca++. Penambahan troponin C, pada adanya Ca++, segera melepaskan hambatan ini. Karena itu, kiranya system tropomiosin-troponin bersama dengan aktin berfungsi sebagai alat pengatur efektif berdasar pada perubahan-perubahan kecil kadar Ca++. Dalam hal ini berguna untuk disebut troponin C, yang mempunyai empat pengikat potensial untuk Ca++. 2. Berdasarkan miosin (otot polos)Satu molekul myosin dari sumber manapun dapat difosforilasi pada sepasang rantai ringannya. Fosforilasi terjadi pada sisa serin, biasanya tidak lebih dari 20 sisa dari akhiran amino. Reaksi dikatalisis oleh kinase miosin yang bergantung pada cAMP lewat kaskade yang khas. Kinase dibentuk oleh dua peptid yaitu peptid yang besar memberikan spesifitas pada kinase yang sebagai subratnya yang cocok hanya rantai ringan miosin, dan peptid yang kecil mungkin identik dengan kalmodulin. Peptid yang lebih besar sama sekali tidak aktif pada adanya kalmodulin.

Kesimpulan Tulang dan otot merupakan organ dalam tubuh yang sangat penting karena bila terjadi gangguan pada mekanisme kerja dan metabolisme tulang dan otot dapat menggangu organ tubuh yang berhubungan dengannya.

Daftar Pustaka1. Keith L: Anatomi klinis dasar. Jakarta: Hipokrates 2002; 20-164.2. Campion DR: The muscle satellite cell: a review. N Y: Int Rev Cytol 1999;87- 1185.3. Ethel S. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Buku Kedokteran EGC;2004.h.107-8.4. Cohen C: The protein of muscle. New York: Sci Am 2000; 187-202.5. Vierck J et al: Regulation of muscle. North-Holand: Academic Press 2000; 145-147.6. Ducy P et al: The osteoblast: a sophisticated fibroblast under central surveillance. Science 2000;289:1421.7. Robert K: Biokimia harper: Jakarta: Buku Kedokteran EGC 2006; 584-605.8. Dawn B. M, Allan D.M, Colleen M.S. Biokimia kedokteran dasar. Jakarta: buku kedokteran EGC;2000.h. 368-369.

11