BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Susunan sel saraf pusat (SSP) manusia mengandung sekitar 1011 (100 miliar)

neuron. Juga terdapap sel-sel glia sebanyak 10-5- kali jumlah tersebut. Neuron, yang

merupakan unit dasar sitem saraf merupakan evolusi dari sel-sel neuroefektor primitive

yang berespons terhadap berbagai rab\ngsang dengan cara berkontraksi. Sistem saraf

sangat berperan dalam iritabilitas tubuh. Iritabilitas memungkinkan makhluk hidup dapat

menyesuaikan diri dan menanggapi perubahan-perubahan yang terjadi di lingkungannya.

Jadi, iritabilitas adalah kemampuan menanggapi rangsangan. Sistem saraf mempunyai

tiga fungsi utama, yaitu menerima informasi dalam bentuk rangsangan atau stimulus;

memproses informasi yang diterima; serta memberi tanggapan (respon) terhadap

rangsangan.

Untuk dapat terus beraktivitas, sel akan memelihara kondisi internal sel ada dalam

kisaran tertentu yang sangat sempit. Pemeliharaan keadaan internal tersebut antara lain

pada pH, kadar ion-ion, banyaknya mikro dan makromolekul. Jika kondisi internal

dipelihara disekitar nilai konstan, tidak demikian halnya dengan lingkungan sel (cairan

ekstraselular). Keadaan ekstraselular senantiasa berubah, tidak selalu sama dari waktu ke

waktu.

Membran sel merupakan barrier terhadap perubahan lingkungan sekaligus

penyeleksi lalu lintas bahan dari dan ke luar sel. Membran sel dengan struktur dasar

bilayer lipid hanya permeabel terhadap bahan-bahan yang hidrofobik dan molekul-

molekul hidrofilik berkuran kecil, tetapi tidak permeabel terhadap molekul-molekul polar

berukuran cukup besar, molekul-molekul kompleks dan ion-ion. Molekul-molekul polar

berukuran cukup besar, molekul-molekul kompleks dan ion-ion dapat melintas membran

melalui protein membran yang membentuk saluran (protein channel) atau menggunakan

protein carrier.

1

Perpindahan ion-ion dan sifat permeabilitas membran yang berbeda-beda

mengakibatkan distribusi muatan antara bagian luar dan bagian dalam membran.

Perbedaan distribusi muatan menimbulkan beda potensial antara bagian dalam dan luar

membran.

Stimulus tertentu dapat mengakibatkan perubahan potensial membran. Perubahan

potensial membran dapat menjadi stimulus bagi protein channel tertentu sehingga

permeabilitas membran terhadap ion tertentu meningkat. Peningkatan permeabilitas

membran tersebut akan mengakibatkan laju ion tertentu tersebut melintas membran

meningkat. Perpindahan ini akan mengubah beda potensial membran. Jika perpindahan

ion tersebut mengakibatkan depolarisasi membran hingga nilai potensial tertentu, akan

menimbulkan lonjakan potensial yang kemudian kembali ke potensial awal, yang disebut

potensial aksi. Pada sel saraf (neuron), potensial aksi dapat dijalarkan, sehingga stimulus

yang diberikan, merupakan informasi yang dapat ditransmisikan dari organ sensorik

(penerima stimulus) ke sistem saraf pusat (untuk diintegrasikan) dan kemudian ke

organ/jaringan sasaran sehingga timbul respons individu terhadap stimulus tersebut.

Berdasarkan pembahasan di atas maka penulis tertarik untuk mengambil judul karya

tulis ini “Potensial Membran dan Potensi Aksi”.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan proses yang terjadi pada perubahan keelektrikan

membran (Potensial istirahat, depolarisasi, potensial aksi)

2. Bagaimana peranan impuls dan sirkulasi ion pada fisiologis keelektrikan

membran sel?

3. Apa saja fungsi-fungsi fisiologis yang terjadi dengan diawali oleh perubahan

keelektrikan membran sel?

1.3 Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui definisi potensial istirahat, depolarisasi, potensial aksi.

2. Mengetahui dan memahami peranan impuls dan sirkulasi ion pada fisiologis

keelektrikan membran sel.

3. Untuk mengetahui fungsi-fungsi fisiologis yang terjadi dengan diawali oleh

perubahan keelektrikan membran sel.

2

1.4 Manfaat Penulisan

1. Penulisan ini dapat digunakan sebagai sarana untuk mengembangkan wawasan

tentang bagaimana definisi dari macam-macam perubahan keelektrikan

membran dan peranan impuls serta sirkulasi ion pada fisiologis keelektrikan

membran sel.

2. Untuk menambah kajian ilmu pengetahuan potensial membran dan potensi

aksi.

3

BAB II

HASIL danPEMBAHASAN

2.1 Proses Perubahan Keelektrikan Membran

A. Anantomi dan Fisiologi Membran Sel

Membran sel adalah

selaput yang terletak paling

luar dan tersusun dari senyawa

kimia lipoprotein (gabungan

dari senyawa lemak atau lipid

dengan senyawa protein).

Membran sel disebut juga

membran plasma atau selaput

plasma. Lemak bersifat hidrofobik karena tidak larut dalam air, sedangkan protein bersifat

hidrofilik karena larut dalam air. Oleh karena itu, selaput plasma bersifat selektif permeabel

(hanya dapat memasukkan/dilewati molekul tertentu saja) atau semipermeabel.

Beberapa Macam Fungsi Membran Sel adalah sebagai berikut:

1. Melekatkan membran pada sitoskeleton tau rangka sel

2. Membentuk junction (pertemuan) diantara dua sel yang bertetangga

3. Sejumlah protein membran berperan sebagai enzim

4. Sejumlah protein membran berfungsi sebagai resptor permukaan bagi

pesuruh-pesuruh kimia dari sel-sel lain

5. Beberapa protein membran membantu pergerakan subtansi melintasi

membrann, membran sel memiliki peranan yang sangat penting dalam

transpor berbagai molekul, baik mikromolekul maupun makromolekul.

Transpor mikromolekul dapat berlangsung secara pasif, misalnya melalui

difusi, difusi terbantu dan osmosis dan dapat pula berlangsung secara aktif.

Transpor makromolekul dapat berlangsung secara endositosis, eksositosis

dan pertunasan. Ciri khas transport makromolekul adalah subtansi atau

materi yang diangkut selalu dikemas dalam suatu vesikula yang berbatas

membran.

4

B. Transpor Zat melalui Membran Sel

Fungsi membran sel yaitu sebagai pengatur keluar masuknya zat. Pengaturan

itu memungkinkan sel untuk memperoleh pH yang sesuai, dan konsentrasi zat-zat

menjadi terkendali. Sel juga dapat memperoleh masukan zat-zat dan ion-ion yang

diperlukan serta membuang zat-zat yang tidak diperlukan. Semua pengontrolan itu

bergantung pada transpor lewat membran. Transpor zat terdiri atas dua yakni:

a. Transpor pasif adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan energi

sel. Perpindahan molekul tersebut terjadi secara spontan, dari konsentrasi tinggi ke

rendah. Jadi, pejalan itu terjadi secara spontan. Contoh transpor pasif adalah difusi,

osmosis, dan difusi terfasilitasi.

b. Transpor aktif adalah perpindahan molekul atau ion dengan menggunakan energi

dari sel itu. Perpindahan tersebut dapat terjadi meskipun menentang konsentrasi.

Contoh transpor aktif adalah pompa Natrium (Na+)-Kalium (K+), endositosis, dan

eksositosis.

1. Difusi

Difusi adalah penyebaran molekul zat dari konsentrasi (kerapatan)

tinggi ke konsentrasi rendah tanpa menggunakan energi. Secara spontan,

molekul zat dapat berdifusi hingga mencapai kerapatan molekul yang sama

dalam satu ruangan. Sebagai contoh, setetes parfum akan menyebar ke seluruh

ruangan (difusi gas di dalam medium udara). Molekul dari sesendok gula akan

menyebar ke seluruh volume air di gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat

padat di dalam medium air), hingga kerapatan zat tersebut merata.

5

2. Osmosis

Osmosis adalah perpindahan ion

atau molekul air (dari kerapatan tinggi

ke kerapatan rendah dengan melewati

satu membran. Osmosis dapat

didefinisikan sebagai difusi lewat

membran.

a. Zat yang dapat melewati membran sel

Membran sel dapat dilewati zat-zat tertentu yang larut dalam

lemak, zat-zat yang tidak bermuatan (netral), molekul-molekul asam

amino, asam lemak, gliserol, gula sederhana, dan air. Zat-zat yang

merupakan elektrolit lemah lebih cepat melewati membran daripada

elektrolit kuat. Contoh zat-zat yang dapat melewati membran dari yang

paling cepat hingga yang paling lambat antara lain: Na+, K+, Cl-, Ca2+,

Mg2+, SO42-, Fe3+. Membran sel bersifat permeabel terhadap zat-zat

yang mudah melewati membran.

b. Zat yang tidak dapat melewati membran

Membran sel tidak dapat melewati zat-zat gula (seperti pati,

polisakarida), protein, dan zat-zat yang mudah larut dalam pelarut

organik. Membran bersifat impermeabel terhadap zat-zat tersebut. Oleh

karena membran permeabel terhadap zat tertentu dan impermeabel

terhadap terhadap zat yang lain maka dikatakan bersifat semipermeabel

atau selektif permeabel.

c. Plasmolisis, Krenasi, dan Lisis

Adakalanya, proses osmosis dapat membahayakan sel. Sel yang

mempunyai sitoplasma pekat (berarti kerapatan airnya rendah), jika

berada dalam kondisi hipotonis akan kemasukan air hingga tekanan

osmosis sel menjadi tinggi. Keadaan yang demikian dapat memecah sel

6

tersebut. Dikatakan bahwa sel tersebut mengalami lisis, yaitu

hancurnya sel karena rusak atau robeknya membran plasma.

Sebaliknya, jika sel dimasukkan ke dalam larutan hipertonis

dibandingkan sel tersebut, maka air di dalam sel akan mengalami

osmosis keluar sel. Sel akan mengalami krenasi yang menyebabkan sel

berkeriput karena kekurangan air. Kondisi yang ideal bagi sel tentu saja

jika konsentrasi larutan sitoplasma seimbang dengan lingkungan

sekitarnya (isotonis).

3. Difusi Terfasilitasi

Difusi dapat diperlancar oleh adanya

protein pada membran sel . misalnya

pada waktu proses pengangkutan glukosa

dari lumen usus ke dalam pembuluh

darah usus halus. Glukosa tidak dapat

berdifusi secara spontan tanpa adanya

protein pembawa. Prosesnya adalah sebagai berikut. Mula-mula molekul glukosa

diikat oleh protein yang ada di membran sel. Selanjutnya, protein pembawa ini

mengalami perubahan informasi dan mendorong glukosa ke dalam sel. Setelah itu

protein pembawa kembali pada informasi semula.Protein pembawa juga dapat

membuat celah yang dapat dilalui oleh ion-ion  seperti Cl- dan Ca2+.

4. Pompa Natrium-Kalium

Pompa Natrium-Kalium tergolong transpor aktif, artinya sel mengeluarkan

energi untuk mengangkut kedua macam ion tersebut. Pada transpor aktif, zat dapat

7

berpindah dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Jadi perjalanan zat dapat

melawan gradien konsentrasi atau gradien kadar.

Ion K+ penting untuk mempertahankan kegiatan listrik di dalam sel saraf dan

memacu transpor aktif zat-zat lain. Meskipun ion Na+ dan K+ dapat melewati

membran. Karena kebutuhan akan ion K+ sangat tinggi, maka diperlukan lagi

pemasukan ion K+ ke dalam sel dan pengeluaran ion Na+ ke luar sel. Konsentrasi ion

K+ di luar sel rendah, dan di dalam sel tinggi. Sebaliknya konsentrasi ion Na+ di dalam

sel rendah dan di luar sel tinggi. Jika terjadi proses osmosis, maka akan terjadi

osmosis ion K+ dari dalam sel ke luar dan osmosis ion Na+ dari luar ke dalam sel.

Akan tetapi yang terjadi bukanlah osmosis, karena pergerakan ion-ion itu melawan

gradien kadar, yaitu terjadi pemasukan ion K+ dan pengeluaran ion Na+. Untuk

melawan gradien kadar itu diperlukan energi ATP dengan pertolongan protein yang

terdapat pada membran. Setiap pengeluaran 3 ion Na+ dari dalam sel diimbangi

dengan pemasukan 2 ion K+ dari luar sel. Karena itu disebut pompa natrium-kalium.

Zat-zat yang dapat diangkut secara transpor aktif misalnya gula, protein, enzim

dan hormon.

5. Endositosis dan Eksositosis

Endositosis artinya pemasukan zat ke dalam sel, sedangkan eksostosis artinya

pengeluaran zat dari dalam sel. Proses ini tergolong transpor aktif dan melawan dapat

8

gradien kadar (dari konsentrasi rendah ke tinggi). Contoh endositosis adalah

fagositosis dan pinositosis.

Fagositosis (phagein = memakan; chytos = sel) adalah proses di mana

membran plasma satu sel membungkus partikel dari lingkungan luar dan

menangkapnya dalam satu vakuola makanan. Vakuola kemudian menyatu dengan

lisosom membentuk heterofagosom dan lisosom mencerna atau menghancurkan

partikel tersebut. Contohnya sel darah putih dan sel ameba yang memakan bakteri.

Sel-sel tersebut membungkus bakteri dan menangkapnya dalam satu vakuola

makanan. Selanjutnya bakteri akan dicerna oleh lisosom.

Pinositosis (pinein = meminum) adalah peristiwa sel memakan sel memakan

zat cair dan membentuk sebuah gelembung. Cairan yang dimakan itu dimasukkan

dalam vakuola makanan.

Contoh eksostosis adalah proses pengeluaran zat dari dalam sel-sel kelenjar

ada peristiwa sekresi, misalnya sel-sel penghasil enzim pencernaan mensekresikan

enzim itu ke dalam usus. Caranya adalah enzim-enzim itu dimasukkan ke dalam

9

vakuola atau kantong-kantong kecil. Vakuola itu menuju tepi sel, membrannya

membuka dan mengeluarkan enzim-enzim tersebut dari sel. Proses pengeluaran enzim

ini memerlukan energi sel. Tanpa energi, sel tidak akan mampu mengeluarkannya.

C. Potensial Membran

Potensial membran (bahasa Inggris: membrane potential, ΔΨ) adalah beda

potensial elektrik antara dinding sebelah luar dan sebelah dalam dari suatu membran

sel yang berkisar dari sekitar -50 hingga -200 milivolt (tanda minus menunjukkan

bahwa di dalam sel bersifat negatif dibandingkan dengan di luarnya). Semua sel

memiliki tegangan melintasi membran plasmanya, di mana tegangan ialah energi

potensial listrik-pemisahan muatan yang berlawanan. Sitoplasma sel bermuatan

negatif dibandingkan dengan fluida ekstraseluler disebabkan oleh distribusi anion dan

kation pada sisi membran yang berlawanan yang tidak sama. Potensial membran

bertindak seperti baterai, suatu sumber energi yang memengaruhi lalulintas semua

substansi bermuatan yang melintasi membran. Karena di dalam sel itu negatif

dibandingkan dengan di luarnya, potensial membran ni mendukung transpor pasif

kation ke dalam sel dan anion ke luar sel. Dengan demikian, dua gaya menggerakkan

difusi ion melintasi suatu membran: gaya kimiawi (gradien konsntrasi ion) dan gaya

listrik (pengaruh potensial membran pada pergerakan ion). Kombinasi kedua gaya

yang bekerja pada satu ion ini disebut gradien elektrokimiawi. Perubahan lingkungan

dapat mempengaruhi potensial membran dan sel itu sendiri, sebagai contohnya adalah

depolarisasi dari membran plasma diduga memicu apoptosis.

10

D. Potensial Istirahat Sel

Dalam keadaan istirahat, antara sisi

dalam dan luar membran sel terdapat suatu

beda potensial yang disebut dengan potensial

istirahat sel (cell resting potential). Potensial

ini berpolaritas negatif di sisi dalam dan positif

di sisi luar membran sel. Berikut ini akan

diuraikan bagaimana terjadinya potensial

istirahat sel tersebut.

Dalam keadaan istirahat, di sisi dalam

dan luar membran sel sama-sama terdapat ion-ion potasium dan sodium, tetapi dengan

konsentrasi yang berbeda. Gambar 2 mengilustrasikan komposisi ion di kedua sisi

membran sel. Konsentrasi ion potasium (K+) di sisi dalam membran sekitar 35 kali

lebih tinggi  dibandingkan konsentrasi di sisi luar. Sebaliknya, konsentrasi ion sodium

(Na+) di sisi luar membran sel sekitar 10 kali lebih tinggi dibandingkan konsentrasi di

sisi dalam. Adanya perbedaan konsentrasi ion di sisi dalam dan luar membran ini

mendorong terjadinya difusi ion-ion tersebut menembus membran sel.

Difusi ion-ion potasium dan sodium menembus membran sel akan

mempengaruhi potensial di sisi dalam dan luar membran sel. Untuk melihat pengaruh

kedua jenis ion tersebut pada potensial membran sel, akan dilihat pengaruh masing-

masing jenis ion tersebut secara sendiri-sendiri terlebih dahulu, setelah itu baru

diperhitungkan interaksi keduanya secara bersamaan.  Untuk itu akan dilihat terlebih

dahulu pengaruh difusi ion potasium.

Misalkan membran sel hanya permeabel terhadap ion potasium. Karena

konsentrasi ion potasium lebih tinggi di sisi dalam sel maka menurut Hukum Fick

untuk difusi, ion potasium akan bergerak menembus keluar membran sel. Gerakan ion

potasium keluar membran sel ini menimbulkan arus listrik, yang karena terjadinya

melalui peristiwa difusi, maka disebut arus difusi.

Keluarnya ion positif potasium dari dalam sel akan meninggalkan muatan

negatif (anion) yang sama besar di dalam sel. Hal ini mengakibatkan terjadinya beda

11

potensial antara sisi dalam dan sisi luar sel, dengan sisi dalam lebih negatif dibanding

sisi luar. Adanya beda potensial ini akan menimbulkan medan listrik dengan arah dari

luar ke dalam sel. Medan listrik yang mengarah dari luar ke dalam sel menimbulkan

gaya elektrostatik yang mempengaruhi ion-ion yang ada di sekitar membran sel. Ion

potasium, karena bermuatan positif, didorong oleh gaya elektrostatik ke arah dalam

membran sel. Aliran ion potasium dari sisi luar ke sisi dalam membran sel

menimbulkan arus listrik yang disebut arus drift (drift current).

Gaya elektrostatik ini akan melawan gaya difusi pada ion potasium. Interaksi

kedua gaya ini suatu saat akan mencapai kesetimbangan, yaitu besarnya gaya

elektrostatik yang ditimbulkan oleh adanya beda potensial antara kedua sisi membran

sama dengan besarnya gaya difusi (atau dengan kata lain besarnya arus drift sama

dengan besarnya arus difusi). Keadaan setimbang ini akan menghasilkan beda

potensial antara kedua sisi membran bernilai konstan.

Untuk komposisi ion potasium seperti dalam Tabel 1 dan suhu tubuh 310 K

(37oC), maka diperoleh potensial membran sekitar -94 mV (sisi dalam lebih negatif

dibanding sisi luar membran).

Dalam kenyataannya, yang mempengaruhi nilai potensial membran tidak

hanya ion potasium saja, tetapi juga ion sodium. Pengaruh ion sodium pada potensial

membran dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan Nernst. Jika dimisalkan

hanya terdapat ion sodium saja, maka akan diperoleh potensial membran sebesar +61

mV.

Ion potasium dan ion sodium secara serentak mempengaruhi besarnya

potensial membran sel. Meskipun demikian, pengaruh keduanya bukan merupakan

penjumlahan secara langsung kedua potensial membran yang diperoleh secara sendiri-

sendiri tersebut. Untuk jenis ion lebih dari satu, ada parameter lain yang juga

berpengaruh pada besarnya potensial membran sel, yaitu perbedaan permeabilitas

membran terhadap masing-masing ion.

Permeabilitas membran sel terhadap ion potasium jauh lebih besar (sekitar 100

kali) dibandingkan permeabilitas terhadap ion sodium. Hal ini mengakibatkan

pengaruh ion potasium lebih dominan dibandingkan ion sodium.

12

Disamping transportasi ion secara difusi, terdapat juga transportasi ion secara

aktif yang juga mempengaruhi besarnya membran potensial sel. Transportasi ion

tersebut adalah Pompa Na+-K+ ( Na+-K+ Pump), seperti yang diilustrasikan dalam

Gambar 3.  Transport ini secara kontinyu memompa 3Na+ keluar sel dan 2K+ ke dalam

sel. Karena lebih banyak ion positif yang dipompa ke luar sel, maka hal ini akan

mengakibatkan tambahan potensial sekitar -4 mV, sehingga potensial akhir membran

sel menjadi -90 mV. Potensial membran sel tersebut terdapat pada sel yang sedang

istirahat, karena itu disebut sebagai potensial istirahat sel.

E. Potensi Aksi

Selama membran serabut syaraf tetap tidak terganggu, potensial  membran

tetap kira-kira -85 milivolt,  dinamakan potensial istirahat. Akan tetapi setiap faktor

yang dengan tiba-tiba meningkatkan permeabilitas membran terhadap natrium

mengakibatkan serangkaian perubahan yang cepat pada potensial membran yang

berlangsung kurang dari satu detik setelah itu segera diikuti dengan kembalinya

potensial membran ke nilai normal. Rangkaian perubahan potensial ini dinamakan

potensial aksi.

Atau dapat dikatakan dengan lain potensial aksi adalah pembalikan singkat

potensial membran akibat perubahan cepat permeabilitas membran atau potensial aksi

merupakan perubahan yang cepat pada potensial membran suatu sel otot atau sel saraf.

Di mana terjadinya potensial aksi ditandai dengan perubahan mendadak dari potensial

membran istirahat normal menjadi potensial membran positif (depolarisasi) lalu

kemudian berakhir dengan kecepatan yang hampir sama kembali ke potensial

membran negatif (repolarisasi).

Dalam potensial aksi, faktor-faktor yang mempengaruhi dan terkait

diantaranya kanal Na+, pompa Na-K, ion Na+, ion K+, kanal K+, dan faktor-faktor

yang lain. Setiap jenis kanal tersebut memiliki fungsi spesifik dalam aktifitas elektrik

saraf. Kanal-kanal ion tersebut berfungsi menjaga potensial sel.

Ion Na+

13

Ion Na+ merupakan ion yang bermuatan positif. Ion Na+ berada

dibagian luar sel dari sistem saraf. Hanya sedikit ion Na+ yang berada di dalam

sel. Perbedaan jumlah ini membuat perbedaan gradien konsentrasi dan dapat

menyebabkan ion Na melewati membran. Ion Na+ membantu dalam potensial

aksi ketika penghantaran sel saraf.

Ion K+

Ion K+ merupakan ion yang bermuatan positif,kebanyakan ion K+

berada di dalam sel. Pada keadaan tertentu ion K+ ini akan keluar sel sehingga

akan mengurangi muatan positif di dalam sel.

Kanal ion Na+

Kanal ini berfungsi dalam meneruskan potensial aksi dengan membuka

jika terjadi depolarisasi membran. Pembukaan kanal ion ini menyebabkan ion

Na+ dapat masuk melintasi membran dan menyebabkan depolarisasi.

Kanal ion K+

Kanal ini berperan sebagai kekuatan penstabil (stabilizing force).

Beberapa fungsinya antara lain repolarisasi setelah terjadinya potensial aksi

dan mengatur potensial istirahat (resting potensial).

Komponen Potensial aksi

Untuk memahami lebih mendalam mengenai potensial aksi ini, kita perlu

megetahui tentang kanal-kanal yang berperan. Pelaku utama yang menyebabkan

peristiwa depolarisasi dan repolarisasi membran saraf selama potensial aksi adalah

kanal natrium bergerbang voltase. Namun bukan berarti hanya kanal tersebut yang

berperan. Kanal kalium bergerbang voltase juga berperan penting dalam

meningkatkan kecepatan repolarisasi membran. Dan kedua kanal ion ini akan

menunjang pompa Na-K serta kanal kebocoran Na-K.

a. Kanal natrium bergerbang voltase

14

Kanal natrium bergerbang voltase ini memiliki 3 keadaan yang berbeda.

Kanal ini sendiri memiliki 2 gerbang, yaitu gerbang aktivasi yang berada dekat

dengan sisi luar kanal, dan gerbang inaktivasi yang letaknya dekat dengan sisi

dalam kanal. Keadaan saat potensial membran memiliki nilai -90 milivolt

(potensial membran istirahat), gerbang aktivasi dari kanal ini tertutup, dengan

tujuan untuk mencegah masuknya ion natrium melalui kanal ke bagian dalam

serabut saraf.

b. Aktivasi

Ketika potensial membran istirahat menjadi kurang negatif bila

dibandingkan dengan pada saat keadaan istirahat, potensial akan meningkat dari -

90 milivolt menjadi 0, dan akhirnya mencapai suatu voltase (biasanya berkisar

antara -70 dan -50 milivolt). Keadaan ini menyebabkan perubahan bentuk yang

tiba-tiba pada gerbang aktivasi, yang mambalikkan gerbang sepenuhnya hingga

posisi terbuka yang maksimal. Inilah yang disebut sebagai keadaan teraktivasi,

yaitu ion natrium berdifusi melalui kanal, yang dapat meningkatkan permeabilitas

natrium membran sebesar 500 – 5000 kali lipat.

c. Inaktivasi

Kenaikan voltase yang sama besarnya dengan yang membuka gerbang

aktivasi juga akan menutup gerbang inaktivasi. Walau begitu, gerbang inaktivasi

menutup dalam waktu seperbeberapa puluh ribu detik setelah gerbang aktivasi

terbuka. Dengan kata lain, perubahan bentuk yang membalikkan gerbang

inaktivasi menaajdi tertutup merupakan proses yang lebih lambat daripada proses

perubahan bentuk yang membuka gerbang akivasi. Setelah kanal natrium tersebut

terbuka dalam seperbeberapa puluh ribu detik, gerbang inaktivasi akan menutup

dan ion natrium tidak lagi dapat berdifusi melewati membran. Pada saat iniliah

potensial membran mulai pulih kembali ke keadaan istirahat, atau yang biasa

disebut debagai tahap repolarisasi.

Sifat penting lainnya mengenai potensial aksi adalah bahwa gerbang yang

inaktif tidak akan membuka lagi, hingga potensial membran kembali ke atau

mendekati nilai potensial membran istirahat yang normal. Oleh karena itu, tidaklah

mungkin bahwa kanal ion natrium akan kembali terbuka sebelum adanya repolarisasi

pada serabut saraf.

d. Kanal kalium bergerbang voltase

15

Selama keadaan istirahat, gerbang kanal ion kalium berada dalam keadaaan

tertutup, dan ion kalium terhalangi untuk melewati kanal ini menuju keluar. Namun

ketika potensial membran meningkat dari -90 milivolt menuju 0, perubahan voltase ini

menyebabkan perubahan bentuk yang membuka gerbang dan memudahkan

peningkatan difusi kalium keluar akson melewati kanal. Namun diakibatkan oleh

sedikit lambatnya pembukaan kanal ionkalium ini, pada banyak bagian, kanal kalium

hany aterbuka secara bersamaan ketika kanal natrium mulai tertutup akibat inaktivasi.

Jadi, menurunnya jumlah natrium yang masuk ke dalam sel dan peningkatan

pengeluaran kalium yang bersamaan waktunya dari sel secara bersama-sama

mempercepat proses repolarisasi, dan menimbulkan pemulihan sempurna pada

potensial membran dalam waktu seperbeberapa puluh ribu detik kemudian.

Proses Timbulnya Potensial Aksi

1. Perangsangan listrik pada membran,

Perangsangan listrik juga dapat menimbulkan potensial aksi. Induksi

muatan listrik secara artefisial melalui membran menyebabkan aliran ion yang

berlebihan melalui membran ; hal ini selanjutnya menimbulkan potensial aksi.

Akan tetapi, tidak semua metoda yang menggunakan rangsang listrik

mengakibatkan eksitasi, dan karena perangsangan listrik adalah cara yang umum

digunakan dimana serabut syaraf dirangsang bila diselidiki dalam laboratorium

proses eksitasi listrik diberikan keterangan yang lebih mendalam.

2. Perangsangan kimia atau Pemberian zat kimia pada membran sehingga

permeabilitasnya terhadap natrium meningkat

Pada dasarnya, setiap faktor yang menyebabkan ion natrium mulai

berdifusi masuk melalui membran dalam jumlah yang cukup akan

menyebabkan timbulnya mekanisme pengaktifan regeneratif automatis. Yang

akhirnya akan menimbulkan potensial aksi. Jadi zat-zat kimia tertentu dapat

merangsang serabut saraf dengan meningkatkan permeabelitas membran. Zat-

zat kimia seperti ini adalah asam, basa, dan yang paling penting adalah

asetilkolin.

16

3.   Kerusakan mekanik pada membran

Serabut saraf yang hancur, terjepit atau yang tertusuk dapat dengan

tiba-tiba menyebabkan gellombang pemasukan natrium dan karena alasan yang

jelas dapat menimbulkan potensial aksi. Sedikit tekanan pada beberapa ujung

saraf khusus dapat merangsang saraf ini.

4. Suhu

Panas , dingin atau hampir setiap faktor yang untuk sementara

mengganggu keadaan istirahat membran.

Kecepatan Suatu Potensial Aksi Berjalan disepanjang Neuron Tergantung oleh

dua faktor yakni sebagai berikut:

1.      Ada tidaknya mielin pada serabut syaraf

Serabut yang bermielin seperti diisyaratkan oleh namanya

dibungkus mielin pada interval-interval yang teratur di sepanjang

akson. Serabut bermielin memilkiki inti sentral serabut yaitu aksonda

membran akson sebenarnya membran konduktif.

Mielin terutama terdiri dari lipid. Karena ion-ion larut air ini

berperan membawa arus menembus membran tidak dapat menembus

sawar lipid yang tebal ini, selaput mielin berfungsi sebagai insulator

seperti karet yang membungkus kabel listrik.

Di tengah akson terdapat aksoplasma. Disekitar akson terdapat

selubung mielin yang tebalnya kira-kira sama seperti tebal askon,

selubung mielin terputus oleh nodus ranvier.

Pada nodus ranvier inilah bisa terjadi potensial membran dan

arus dapt mengalir melalui membran. Dimana saluran-saluran natrium

terkonsentrasi di daerah-daerah nodus : daerah yang terlindungi oleh

mielin hampir tidak memiliki saluran tersebut.sewaktu suatu potensial

aksi muncul di salh satu nodus muatan muatan yang berlawanan

tertarik dari nodus inaktif di sebelahnya (jarak setiap nodus hanya

sekitar 1 mm)mengurangi potensial mendekati ambang sehingga nodus

tersebut mengalami potenbsial aksi dan demikian seterusnya .

akibatnya pada serat bermielin impuls meloncat dari satu nodus ke

nodus berikutnya melewati bagian-bagian bermielin pada akson, proses

ini disebut hantaran saltatorik. Serat-serat bermielin menghantarkan

17

impuls sekitar 50 kali lebih cepat dari serat tidak bermielin dalam

ukuran yang sama

2.      Garis tengah serat

Besarnya aliran arus ysitu jumlah muatan yang berpindah juga

bergantung pada resistensi atau rintangan terhadap gerakan muatan

listrik diantara dua daerah. Jika garis tengah besar maka resistensi

berkurang . denga demikian semakin besar garis tengah serabut saraf

semakin cepat serabut tersebut menghantarkan potensial aksi.

Serat-serat bermielin berukuran besar misalnya serat yang

mempersarafi otot rangka dapat menghantarkan potensial aksi dengan

kecepatan 120 meter /det, dibandingkan dengan kecepatan hantaran

serat tidak bermielin kecil 0,7 m/s,  seperti yang mempersarafi saluran

cerna perbedaan kecepatan penjalaran potensial aksi ini berkaitan

dengan urgensi informasi yang akan disampaikan. Suatu sinyal ke otot-

otot rangka untuk melekukan gerakan tertentu (misalnya mencegah

anda jatuh sewaktu menginjak sesuatu ) harus disampaikan lebih cepat

dibandingkan dengan sinyal untuk memodifikasi  proses pencernaan

yang berjalan lambat.

Mekanisme Potensi Aksi

a. Tahap Istirahat (Resting Membrane Potential)

Pada tahap ini adalah tahap potensial membran istirahat, sebelum terjadinya

potensial aksi. Membran dikatakan menjadi terpolarisasi selama tahap ini karena

adanya potensial memban negatif yang besar.

b. Tahap Depolarisasi

Membran tiba-tiba menjadi permeable terhadap ion NA sehingga banyak sekali

ion NA mengalir ke dalam akson. Keadaan polarisasi normal sebesar -90mV akan

hilang dan potensial meningkat dengan arah positif. Keadaan ini disebut depolarisasi.

Pada saraf besar, potensial membran mempengaruhi nilai nol dan menjadi lebih sedikit

positif namun pada serat yang lebih kecil juga banyak neuron sistem saraf pusat,

potensial hanya mendekati nilai nol dan tidak melampaui sampai keadaan positif.

18

c.   Tahap Repolarisasi

Pada tahap ini, dalam waktu yang sangat singkat sekali (sekitar satu per

beberapa puluh ribu detik) sesudah membran menjadi permeable terhadap ion NA,

saluran NA mulai tertutup dan saluran K terbuka lebih daripada normal. Kemudian

difusi ion K yang berlangsung cepat ke bagian luar akan membentuk kembali

potensial membran istirahat negatif yang normal. Peristiwa ini disebut repolarisasi

membran.

d. Hiperpolarisasi

Setelah tahap repolarisasi berakhir, dikenal suatu kondisi yang disebut positive

after potential. Keadaan ini merupakan kondisi potensial membran yang lebih negatif

dari kondisi istirahat. Terjadi beberapa milidetik setelah berakhirnya potensial aksi,

terjadi akibat lambatnya penutupan kanal ion K dan merupakan istilah yang salah

kaprah akibat faktor historis dalam pengukuran para ilmuan terhadap aksi potensial

membran.

1. Respons all-or-none

a. Stimulus ambang untuk depolarisasi biasanya terjadi saat pada perubahan

sekitar 15 mV sarnpai 20 mV dari keadaan potensial istirahat

b. Begitu ambang depolartsasi tercapai, potensial aksi akan terbentuk. Inilah

yang disebut respons all-or-none: Neuron akan merespon secara keseluruhan

atau tidak merespons sarna sekali.

2.      Periode refraktori

a.       Periode refraktori absolut,

adalah waktu selama gerbang ion tertutup, dan gerbang K+ masih terbuka,

dan serabut saraf s: sekali tidak res pons if terhadap kekuatan stimulus lain. Masa

berlangsung selama 1 milidetik.

b.      Periode refraktori relatif

adalah masa setelah masa refraktori  ini berlangsung kurang dari 2

milidetik, dan merupakan waktu dimana stimulus dengan kekuatan yang lebih

tinggi memicu potensial aksi yang kedua.

Pada beberapa potensial aksi, di grafiknya kita dapat melihat suatu garis

mendatar yang disebut plateau. Hal ini disebabkan karena membran yang

tereksitasi tidak segera mengalami repolarisasi setelah depolarisasi, dan justru

tetap pada keadaan mendatar mendekati puncak potensial layak (spike potential)

19

selama beberapa milidetik, dan baru kemudian memulai tahap repolarisasi.

Pendataran ini akan sangat memperpanjang tahap depolarisasi. Misalnya pada

potensial aksi di dalam serabut otot jantung, pendatarannya berlangsung selama

0,2 sampai 0,3 detik dan menyebabkan kontraksi otot jantung pada periode waktu

yang sama.

2.2

Peranan Impuls dan Sirkulasi Ion pada Keelektrikan Membran

A. Pengertian Impuls

Impuls adalah rangsang atau pesan yang diterima oleh reseptor dari lingkungan luar,

kemudian dibawa oleh neuron. Impuls dapat juga dikatakan sebagai serangkaian pulsa

elektrik yang menjalari serabut saraf.

Selain itu juga, impuls merupakan Sel-sel saraf bekerja secara kimiawi. Sel saraf yang

sedang tidak aktif mempunyai potensial listrik yang disebut potensial istirahat. Jika ada

rangsang, misalnya sentuhan, potensial istirahat berubah menjadi potensial aksi. Potensial aksi

merambat dalam bentuk arus listrik yang disebut impuls yang merambat dari sel saraf ke sel

saraf berikutnya sampai ke pusat saraf atau sebaliknya. Jadi, impuls adalah arus listrik yang

timbul akibat adanya rangsang. Contoh rangsang adalah sebagai berikut:

a. Perubahan dari dingin menjadi panas.

b. Perubahan dari tidak ada tekanan pada kulit menjadi ada tekanan.

c. Berbagai macam aroma yang tercium oleh hidung.

d. Suatu benda yang menarik perhatian.

e. Suara bising.

f. Rasa asam, manis, asin dan pahit pada makanan.

20

B. Mekanisme Penghantar Impuls Saraf

1. Penghantaran Impuls Saraf melalui Membran Plasma

Di dalam neuron, sebenarnya terdapat membran plasma yang sifatnya

semipermeabel. Membran plasma neuron tersebut berfungsi melindungi cairan

sitoplasma yang berada di dalamnya. Hanya ion-ion tertentu akan dapat

bertranspor aktif melewati membran plasma menuju membran plasma neuron

lain.

Apabila tidak terdapat rangsangan atau neuron dalam keadaan istirahat,

sitoplasma di dalam membran plasma bermuatan listrik negatif, sedangkan

cairan di luar membran bermuatan positif. Keadaan yang demikian dinamakan

polarisasi atau potensial istirahat. Perbedaan muatan ini terjadi karena adanya

mekanisme transpor aktif yakni pompa natrium-kalium. Konsentrasi ion

natrium (Na+) di luar membrane plasma dari suatu akson neuron lebih tinggi

dibandingkan konsentrasi di dalamnya. Sebaliknya, konsentrasi ion kalium

(K+) di dalamnya lebih besar daripada di luar. Akibatnya, mekanisme transpor

aktif terjadi pada membran plasma.

Kemudian, apabila neuron dirangsang dengan kuat, permeabilitas

membran plasma terhadap ion Na+ berubah meningkat. Peningkatan

permeabilitas membran ini menjadikan ion Na+ berdifusi ke dalam membran,

sehingga muatan sitoplasma berubah menjadi positif. Fase seperti ini

dinamakan depolarisasi atau potensial aksi.

Sementara itu, ion K+ akan segera berdifusi keluar melewati membrane

Fase ini dinamakan repolarisasi. Perbedaan muatan pada bagian yang

mengalami polarisasi dan depolarisasi akan menimbulkan arus listrik.

kondisi depolarisasi ini akan berlangsung secara terus-menerus,

sehingga menyebabkan arus listrik. Dengan demikian, impuls saraf akan

terhantar sepanjang akson. Setelah impuls terhantar, bagian yang mengalami

depolarisasi akan meng alami fase istirahat kembali dan tidak ada impuls yang

lewat. Waktu pemulihan ini dinamakan fase refraktori atau undershoot.

21

2. Penghantaran Impuls Melalui Sinapsis

Titik temu antara terminal akson salah satu neuron dengan neuron

lain dinamakan sinapsis. Setiap terminal akson membengkak membentuk

tonjolan sinapsis. Di dalam sitoplasma tonjolan sinapsis terdapat struktur

kumpulan membran kecil berisi neurotransmitter; yang disebut vesikula

sinapsis. Neuron yang berakhir pada tonjolan sinapsis disebut neuron pra-

sinapsis. Membran ujung dendrit dari sel berikutnya yang membentuk sinapsis

disebut post-sinapsis.

Bila impuls sampai pada ujung neuron, maka vesikula bergerak dan

melebur dengan membran pra-sinapsis. Kemudian vesikula akan melepaskan

neurotransmitter berupa asetilkolin. Neurontransmitter adalah suatu zat kimia

yang dapat menyeberangkan impuls dari neuron pra-sinapsis ke post-sinapsis.

Neurontransmitter ada bermacam-macam misalnya asetilkolin yang terdapat di

seluruh tubuh, noradrenalin terdapat di sistem saraf simpatik, dan dopamin

serta serotonin yang terdapat di otak. Asetilkolin kemudian berdifusi melewati

celah sinapsis dan menempel pada reseptor yang terdapat pada membran post-

sinapsis. Penempelan asetilkolin pada reseptor menimbulkan impuls pada sel

saraf berikutnya.

22

Bila asetilkolin sudah melaksanakan tugasnya maka akan diuraikan

oleh enzim asetilkolinesterase yang dihasilkan oleh membran post-sinapsis.

2.3 Fungsi- fungsi Fisiologi yang terjadi yang diawali perubahan kelektrikan membran

sel

20% dari potensial membran secara langsung dihasilkan oleh pompa Na- + K+

mekanisme ini memompa keluar 3Na+ untuk setiap 2K+ yang dibawanya masuk ke sel.

Karena Na+ dan K+ adalah ion+ maka transport menjadi tidak seimbang sehingga

menimbulkan potensial membran. Membran luar menjadi lebih positif dari pada

bagian dalam. 80% sisanya terdifusi pasif oleh K+ dan Na+. Karena itu, sebagian besar

Na+ dan K+ menghasilkan potensial membran bersifat tak langsung.

A. Efek Perpindahan Kalium saja pada potensial membrane: Potensial

Keseimbangan K

Gradient konsentrasi K cendrung memindahkan ion keluar sel karena

membrane permeable terhadap K maka ion cepat menembus membrane

sewaktu berpindah keluar ion membawa muatan positif keluar sehingga

muatan positif berada diluar. Sewaktu perpindahan keluar muatan negative

akan tinggal didalam karena anion protein besar sehingga tidak dapat

23

berdifusi meskipun gradient konsentrasinya besar sehingga terbentuk

potensial membrane. Karena akan terbentuk gradient listrik maka K yang

bermuatan positif akan tertarik kedalam sel. Sedangkan gradient konsentrasi

mendorong K keluar sel sehingga terdapat dua gaya yang bekerja pada K.

B. Efek perpindahan Natrium saja pada potensial membrane: Potensial

Keseimbangan Na

Gradient konsentrasi Na akan memindahkan ion kedalam sel

menyebabkan timbulnya muatan positif didalam sel dan meninggalkan

muatan negative diluar. Perpindahan ini akan berlanjut hingga tercapainya

keseimbangan akibat terbentuknya gradient listrik yang berlawanan yang

sama besarnya dengan gradient konsentrasi.

C. Efek bersama Kalium dan Natrium pada Potensial Membran

Semakin besar permeabilitas membrane terhadap ion maka semakin

besar kecendrungan ion tersebut mendorong potensial membrane kearah

potensial keseimbangann potensial ion tersebut. Karena membrane dalam

keadaan istirahat 50-7- kali lebih permeable terhadap K dari pada Na maka K

lebih mudah menembus membrane dari pada Na.

2.4 Aplikasi Potensial Membran dan potensi Aksi

A. POTENSIAL AKSI JANTUNG

Aktivitas Listrik Jantung

Untuk dapat memompa darah, jantung harus berkontraksi yang dicetuskan

oleh potensial aksi yang menyebar melalui membran sel – sel otot. Jantung

berkontraksi secara berirama akibat potensial aksi yang ditimbulkannya sendiri,

disebut sebagai otoritmisitas.

Terdapat dua jenis sel otot jantung :

1. Sel kontraktil (99 %) merupakan sel yang memiliki fungsi mekanik (memompa

darah), dalam keadaan normal tidak dapat menghasilkan sendiri potensial

aksinya.

24

2. Sel otoritmik berfungsi mencetuskan dan menghantarkan potensial aksi yang

bertanggung jawab untuk kontraksi sel – sel pekerja. Sel otoritmik ini dapat

ditemukan di lokasi – lokasi berikut :

Nodus sinoatrium (SA), daerah kecil khusus di dinding atrium kanan

dekat muara vena cava superior

Nodus atrioventrikel (AV), terletak di dasar atrium kanan dekat septum,

tepat di atas hubungan antara atrium dan ventrikel

Berkas His (berkas atrioventrikel), suatu jaras sel – sel khusus yang

berasal dari nodus AV dan masuk ke septum interventrikular. Pada

septum interventrikular jaras ini bercabang dua (kanan dan kiri),

kemudian berjalan ke bawah melalui septum, melingkari ujung

ventrikel dan kembali ke atrium di sepanjang dinding luar.

Serat Purkinje, merupakan serat terminal halus yang berjalan dari

berkas His dan menyebar ke seluruh miokardium ventrikel.

Sel – sel otoritmik jantung tidak memiliki potensial istirahat melainkan

mereka memiliki aktivitas pacemaker yaitu depolarisasi yang terjadi secara

perlahan pada membrane sel – sel tersebut hingga mencapai ambang dan

kemudian menimbulkan potensial aksi. Penyebab terjadinya depolarisasi ini

diperkirakan sebagai akibat dari :

1. Arus keluar K+ yang berkurang diirngi dengan arus masuk Na+ yang

konstan membrane terhadap K+ menurun antara potensial –

potensial aksi, karena saluran K+ diinaktifkan sehingga aliran keluar

25

ion positif menurun. Sementara itu, influks pasif Na+ dalam jumlah

kecil tidak berubah akibatnya bagian dalam membrane menjadi

lebih positif dan secara bertahap mengalami depolarisasi hingga

mencapai ambang.

2. Peningkatan arus masuk Ca2+, Setelah mencapai ambang dan

saluran Ca2+ terbuka, terjadi influks Ca2+ secara cepat

menimbulkan fase naik dari potensial aksi spontan.

Sel – sel otoritmik berbeda kecepatannya untuk menghasilkan

potensial aksi karena terdapat perbedaan kecepatan depolarisasi. Sel

– sel jantung yang terletak di nodus SA memiliki kecepatan

pembentukan potensial aksi tertinggi. Sekali potensial aksi timbul

di salah satu sel otot jantung, potensial aksi tersebut akan menyebar

ke seluruh miokardium melalui gap junction dan penghantar

khusus.

Penjalaran Impuls Jantung ke Seluruh Jantung

Potensial aksi dimulai di nodus SA kemudian menyebar ke seluruh jantung. Agar

jantung berfungsi secara efisien, penyebaran eksitasi harus memenuhi 3 kriteria :

1. Eksitasi dan kontraksi atrium harus selesai sebelum kontraksi ventrikel dimulai.

2. Eksitasi serat – serat otot jantung harus dikoordinasi untuk memastikan bahwa

setiap bilik jantung berkontraksi sebagai suatu kesatuan untuk menghasilkan daya

pompa yang efisien. Apabila serat – serat otot di bilik jantung tereksitasi dan

berkontraksi secara acak, tidak simultan dan terkoordinasi (fibrilasi) maka darah

tidak akan dapat terpompa.

3. Pasangan atrium dan pasangan ventrikel harus secara fungsional terkoordinasi,

sehingga kedua pasangan tersebut berkontaksi secara simultan. Hal ini

memungkinkan darah terpompa ke sirkulasi paru dan sistemik Eksitasi atrium.

Suatu potensial aksi yang berasal dari nodus SA pertama kali menyebar ke kedua

atrium, terutama dari sel ke sel melalui gap junction. Selain itu, terdapat jalur

penghantar khusus yang mempercepat penghantaran impuls dari atrium, yaitu :

a. Jalur antaratrium, berjalan dari nodus SA di atrium kanan ke atrium kiri.

b. Jalur antarnodus, berjalan dari nodus SA ke nodus AV. Karena atrium dan

ventrikel dihubungkan oleh jaringan ikat yang tidak menghantarkan listrik,

26

maka satu – satunya cara agar potensial aksi dapat menyebar ke ventrikel

adalah dengan melewati nodus AV.

Transmisi antara Atrium dan Ventrikel. Potensial aksi dihantarkan relative

lebih lambat melalui nodus AV. Kelambanan ini memberikan waktu untuk

memungkinkan atrium mengalami depolarisasi sempurna dan berkontraksi

sebelum depolarisasi dan kontraksi ventrikel terjadi. Hal ini bertujuan agar

ventrikel dapat terisi sempurna. Eksitasi ventrikel. Setelah perlambatan itu,

kemudian impuls dengan cepat berjalan melalui berkas His dan ke seluruh

miokardium ventrikel melalui serat – serat purkinje. Sistem penghantar ventrikel

lebih terorganisasi dan lebih penting daripada jalur antaratrium dan antarnodus,

karena massa ventrikel jauh lebih besar daripada massa atrium.

Gelombang rangsang listrik jantung tersebar dari nodus SA melalui sistem

penghantar menuju miokardium untuk merangsang kontraksi otot. Rangsangan

listrik ini dikenal dengan depolarisasi, yang diikuti pemulihan listrik kembali yang

disebut repolarisasi. Respon mekaniknya adalah sistolik yaitu kontraksi otot dan

diastolik yaitu relaksasi otot. Aktifitas listrik dari sel yang dicatat secara grafik

dengan perantaraan elektroda intrasel mempunyai bentuk yang khas. Ini disebut

potensial aksi. Tiga ion yang mempunyai fungsi sangat penting dalam

elektrofisiologi seluler adalah kalium, natrium dan kalsium. Kalium adalah kation

intrasel utama sedangkan kadar ion natrium dan kalsium paling tinggi pada

lingkungan ekstrasel.

Potensial aksi terdiri dari 5 fase yang sesuai dengan peristiwa elektrofisiologi tertentu

yakni sebagai berikut:

1. Fase istirahat / fase 4 :

Pada keadaan istirahat, bagian dalam sel relatif negatif

sedangkan bagian luarnya relatif positif. Dengan demikian sel tersebut

mengalami depolarisasi. Dalam keadaan istirahat membran sel lebih

permeabel terhadap kalium dibandingkan dengan natrium. Karena itu

sejumlah kecil ion kalium merembes keluar sel dari daerah yang

mempunyai kadar kalium yang tinggi menuju cairan ekstrasel dimana

kadar kalium lebih rendah. Dengan hilangnya ion kalium yang

27

bermuatan positif dalam sel maka muatan listrik bagian dalam sel

tersebut relatif negatif.

2. Depolarisasi cepat / fase 0 (upstroke)

Depolarisasi sel terjadi akibat permeabilitas membran terhadap

natrium sangat meningkat. Natrium yang terdapat di luar sel mengalir

cepat masuk ke dalam. Masuknya ion natrium yang bermuatan positif

mengubah muatan negatif sepanjang membran sel, sehingga bagian luar

sel menjadi negatif sedangkan bagian dalamnya menjadi positif.

3. Repolarisasi parsial / Fase-1 (spike)

Segera sesudah depolarisasi maka terjadi sedikit perubahan 

mendadak dari kadar ion dan timbul suatu muatan listrik relatif.

Tambahan muatan negatif di dalam sel menyebabkan muatan positifnya

agak berkurang. Sebagai efeknya sebagian dari sel itu mengalami

repolarisasi. Secara normal kadar klorida ekstrasel lebih besar dari

intrasel. Disini jumlah natrium berkurang sedangkan jumlah klorida

bertambah sehingga klorida akan masuk kedalam sel. Akibatnya

peristiwa potensial pada membrane lebih bertambah besar dan bagian

dalam sel lebih negative.

4. Fase Plateau / Fase 2

Selama fase ini, tidak terjadi perubahan muatan listrik melalui

membran sel. Jumlah  bermuatan positif yang masuk dan yang keluar

berada dalam keseimbangan. Plateau terutama disebabkan oleh aliran

ion kalsium ke dalam sel secara perlahan-lahan. Normal kadar kalsium

ekstrasel lebih besar dari kalium intrasel. Disini terjadi peningkatan

jumlah K dan Ca dimana Ca++ masuk kedalam sel. Masuknya Ca++

kedalam sel diimbangi dengan keluarnya kalium dari sel, sehingga

terjadi perubahan potensial membran. Masuknya kalsium kedalam sel

merupakan suatu trigger terjadinya kontraksi otot jantung.

5. Fase Repolarisasi cepat / Fase 3

Merupakan repolarisasi cepat ke membran potensial istirahat

(MPI). Selama repolarisasi cepat maka aliran muatan kalsium dan

natrium ke dalam sel secara lambat diinaktifkan dan permeabilitas

membran terhadap kalium sangat meningkat. Kalium keluar dari sel

dengan demikian mengurangi muatan positif di dalam sel. Bagian

28

dalam sel akhirnya kembali ke keadaan yang relatif negatif dan bagian

luar sel kembali keadaan yang relatif positif.

BAB III

PENUTUP

1.2 Kesimpulan

Membran sel adalah selaput yang terletak paling luar dan tersusun dari senyawa kimia

lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau lipid dengan senyawa protein).

Transport zat melalui membran sel yakni :

1. Difusi

29

2. Osmosis

3. Difusi Terfasilitasi

4. Pompa Kalium-Natrium

5. Endositosis

6. Eksositosis

Potensial membran (bahasa Inggris: membrane potential, ΔΨ) adalah beda potensial

elektrik antara dinding sebelah luar dan sebelah dalam dari suatu membran sel yang

berkisar dari sekitar -50 hingga -200 milivolt (tanda minus menunjukkan bahwa di

dalam sel bersifat negatif dibandingkan dengan di luarnya).

Sel saraf yang sedang beristirahat, seperti sel lain dalam tubuh, mempertahankan

perbedaan potensial listrik (voltase) pada membran sel di antara bagian dalam sel dan

cairan ekstraselular di sekeliling sel.

Potensi Aksi merupakan merupakan perubahan cepat pada potensial membran yang

menyebar secara cepat di sepanjang membran serabut saraf.

Komponen potensial aksi yaitu :

a. Kanal natrium bergerbang voltase

b. Aktivasi

c. Inaktivasi

d. Kanal kalium bergerbang voltase

Urutan tahap potensial aksi yaitu :

a. Tahap Polarisasi(Istirahat)

b. Tahap Depolarisasi

c. Tahap Repolarisasi

d. Hiperpolarisasi

Impuls adalah rangsang atau pesan yang diterima oleh reseptor dari lingkungan luar,

kemudian dibawa oleh neuron. Impuls dapat juga dikatakan sebagai serangkaian pulsa

elektrik yang menjalari serabut saraf.

Mekanisme Penghantar Impuls Saraf ada 2 yakni:

1. Penghantaran Impuls Saraf melalui Membran Plasma

2. Penghantaran Impuls Melalui Sinapsis

Fungsi- fungsi Fisiologi yang terjadi yang diawali perubahan kelektrikan membran

sel:

1. Efek Perpindahan Kalium saja pada potensial membrane: Potensial

Keseimbangan K

30

2. Efek perpindahan Natrium saja pada potensial membrane: Potensial

Keseimbangan Na

3. Efek bersama Kalium dan Natrium pada Potensial Membran

Potensial aksi pada jantung terdiri dari 5 fase yang sesuai dengan peristiwa

elektrofisiologi tertentu yakni sebagai berikut:

1. Fase istirahat / fase 4

2. Depolarisasi cepat / fase 0 (upstroke)

3. Repolarisasi parsial / Fase-1 (spike)

4. Fase Plateau / Fase 2

5. Fase Repolarisasi cepat / Fase 3

DAFTAR PUSTAKA

http://blogkputih.wordpress.com/2011/11/16/potensial-aksi/

Diakses pada Rabu, 16 November 2011

http://sandurezu.wordpress.com/2010/01/01/aktifitas-elektrik-jantung/

Diakses pada 01 Januari 2010

http://kopikola.wordpress.com/2011/04/02/fisiologi-jantung/

Diakses pada 02 April 2011

http://muslimahsakura90.wordpress.com

Diakses tanggal 25 November 2012.

http://faedah-fms03.blogspot.com/potensi-aksi/

31

Diakses pada sabtu, 6 Oktober 2012

http://senjadisoreitu.blogspot.com/2011/08/sistem-saraf.html

Diakses pada 08 Februari 2011

http://systembiosaraf.wordpress.com/2010/04/11/impuls/

Diakses pada 04 November 2011

http://oktavianipratama.wordpress.com/science/biology/sistem-syaraf-pada-manusia/

Diakses pada 12 April 2013

http://biologi.fst.unair.ac.id

Diakses pada 05 Mei 2010

32