Sistem Lokomotorius I(sistem

muskular/otot)

OUTLINE MATERI• Fungsi dan Sifat Otot• Jenis- jenis Otot:1. Otot Rangka/Skelet2. Otot Jantung3. Otot Polos

• Komponen Otot Rangka• Neuromuskular Junction• Sliding filament theory• Kontraksi dan Relaksasi Otot Rangka

Fungsi Otot • Pergerakan tubuh

pergerakan tubuh dikendalikan oleh integrasi antara tulang, sendi dan otot rangka.

• Menstabilkan posisi tubuhkontraksi otot rangka menstabilkan sendi dan membantu menjaga posisi tubuh, spt saat berdiri atau saat duduk.

• Penyimpanan dan pergerakan zat dalam tubuhpenyimpanan dilakukan oleh kontraksi terus menerus dari otot polos berbentuk cincin yg disebut spincter, mencegah masuknya substansi ke organ yang lebih dalam. Misalnya makanan disimpan sementara di lambung sebelum sedikit demi sedikit makanan di teruskan ke usus duabelas jari.

• Kontraksi otot menghasilkan panaskontraksi otot menghasilkan panas, proses nya disebut termogenesis. Panas yg dihasilkan oleh otot digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh normal.

Quiz:1.Tuliskan perbedaan antara otot

polos, otot skelet dan otot jantung berdasarkan letak, bentuk sel, jumlah inti dan pengaruh kesadaran!

2.Tuliskan susunan atau tingkatan penyusun otot!

3.Tuliskan komponen penyusun sel otot skelet!

4.Pada saat terjadi kontraksi otot, bagian manakah pada serabut otot yang mengalami pemendekkan?

5.Tuliskan komponen myofilamen!

Sifat Otot• Kemampuan memproduksi potensial aksi

potensial aksi dpt menjalar sepanjang plasma membaran krn adanya spesifik volt-gated ion channel. Pd sel-sel otot, tdpt 2 jenis stimulus yg memicu potensial aksi. (1) autoritmik sinyal elektrik yg timbul dari jaringan otot itu sendiri, spt pd pacemaker di jantung. (2) stimulus kimia spt neurotransmitter yg dilepaskan oleh neuron. Hormon yg diangkut oleh darah, atau bahkan perubahan pH.

• Kontraktilitas (dapat berkontraksi)kontraktilitas mrpk kemampuan jaringan otot utk berkontraksi dg kuat ketika distimulasi oleh potensial aksi. Ketika otot berkontraksi akan menimbulkan tegangan, jika tegangan semakin kuat maka otot akan memendek dan pergerakan akan terjadi.

• Ekstensibilitas ( dapat meregang)ekstensibilitas mrpk kemampuan otot untuk meregang tampa terjadi kerusakan.

• Elastisitas (kembali ke ukuran awal)elastisitas mrpk kemampuan otot untuk kembali ke panjang dan bentuk normalnya setelah berkontraksi atau memanjang.

Jenis-Jenis Sel Otot1.Sel otot rangka• Sel memanjang• Mempunyai banyak inti sel (nukleus)• Tampak lurik• Kontrol dalam kesadaran2.Sel otot jantung• Sel berbentuk spindel• 1 inti sel (nukleus)• Tidak tampak lurik• Kontrol di luar kesadaran3.Sel otot polos• Sel bercabang• 1 inti sel (nukleus)• Tampak lurik• Kontrol di luar kesadaran

Sel Otot Rangka

Sel Otot Jantung

Sel Otot Polos

Otot SkeletSel otot skelet memanjang (elongated) sehingga membentuk serabut

Tersusun atas jaringan konektif dan sel kontraktil•Keseluruhan otot diselubungi jaringan konektif yang disebut epimysium•Otot skelet berbentuk fasciculus yaitu bundel sel otot•Masing-masing fasciculus diselubungi perimysium•Antar sel otot dipisahkan oleh endomysium

Otot terhubung ke tulang oleh jaringan konektif yang disebut tendon

Tingkatan Penyusun Otot Skelet

Komponen Sel Otot Skelet• Inti sel : berisi materi genetik• Sarcolemma: membran plasma sel otot, dapat mempropagasi (proses reproduksi dan penyebaran) potensial aksi

• Sarcoplasmic reticulum (SR): menghubungkan tubulus yang mengelilingi masing-masing myofibril

• T (transverse) tubulus: lekukan ke dalam dari sarcolemma, melintang pada serabut otot, menghubungkan serabut otot dengan membran plasma, dapat mempropagasi potensial aksi

• Terminal cisternae: bagian seperti kantung pada SR yang menempel pada T tubulus, berfungsi menyimpan kalsium

• Myofibril : bundel dari filamen kontraktil sel otot skelet

• Mitokondria: sintesis ATP untuk energi

(a)Diagrammatic representation of the sarcoplasmic reticulum, the transverse tubules, and the myofibrils.

(b)Anatomical structure of transverse tubules and sarcoplasmic reticulum in a single skeletal-muscle fiber.

Myofibril • Tersusun atas protein kontraktil yang disebut myofilamen

• Filamen tipis tersusun atas protein actin

• Filamen tebal tersusun atas protein myosin

• Susunan actin dan myosin tampak terang dan gelap (lurik) di bawah mikroskop

Component of SarcomereComponen

tDescription

Z discs Narrow, plate-shaped region of dense material that separate one sarcomere to the next

A band The dark, middle part of the sarcomere that extends the entire length of the thick filaments and also includes those parts of the thin filaments that overlap with the thick filaments

I band The lighter, less dense area of the sarcoere that contain the rest of the thin filaments but no thick filaments, AZ discs passes through the center of each I band

H zone A narrow region in the centre of each A band that contains thick filaments but no thin filaments

M line A region in the centre of H zone that contain protein that hold the thick filaments together at the centre of the sarcomere

Summary of Skeletal Muscle Fiber Proteins

Type of Protein

Description

Contractile proteins

Proteins that generate force during muscle contractions

Myosin A contractile protein that makes up the thick filament. A myosin molecule consists of a tail and two myosin head, which bind to mosin-binding sites on actin molecules of a thin filament during muscle contraction

Actin A contractile protein that is the main component of the thin filament. On each actin molecule is a myosin-binding site where a myosin head of thick filament bind during muscle cotraction

Regulatory proteins

Proteins that help switch the muscle contraction process on and off.

Tropomyosin A regulatory protein that is a component of the thin filament. When a skeletal muscle fiber is relaxed, tropomyosin covers the myosin-binding sites on actin molecules, thereby preventing myosin from binding to actin

Troponin A regulatory protein that is a component of thin filament. When calsiu ion (Ca2+) bind to troponin, it undergoes a change in shape; this cnformationnal change moves tropomyosin away from myosin-binding sites on actin molecules, and muscle contraction subsequently begins as myosin binds to actin

Summary of Skeletal Muscle Fiber Proteins (lanjutan)

Type of Protein

Description

Structural proteins

Proteins that keep the thick and thin filament of the myofibril in proper alignment,give the myofibrils elasticity and extendsibility, and link the myofibrils to the sarcolema and extrasellular matrix.

Titin A structural protein that connects a Z disc to the M line of the sarcomere, thereby helping to stabilize the position of the thick filament. Because it can strech and spring back unharmed, titin accounts for much of the elasticity and extensibility of myofibrils.

α-actinin A structural protein of the Z discs that attach to actin molecules of thin filaments and to titin molecules.

Myomesin A structural protein that forms the M line of the sarcomere, it binds to titin molecules and connect adjacent thick filaments to one another.

Nebulin A structural protein that wraps around the entire length of each thin filament; it helps anchor the thin filament to the Z discs and regulate the length of the thin filament during development.

Dystrophin A structural protein that links the thin filaments of the sarcomere to integral membrane proteins in the sarcolemma, which are attached in turn to proteins in the connective tissue matrix that surrounds muscle fibers. It is thought that dystrophin help reinforce the sarcolemma and that it helps transmit tension generated by sarcomeres to tendons.

Neuromuscular Junction

Hubungan Saraf-Otot• Sel otot berkontraksi sebagai hasil dari impuls yang berasal dari saraf motorik

• Neuromuscular junction = persimpangan antara ujung saraf motorik dengan sel otot

Neuromuscular Junction

Structure Of Neuromuscular Junction

Tahapan Kejadian

Deskripsi

Potensial IstirahatPolarisasi

Sarcolema bermuatan (+) di luar dan bermuatan (-) di dalamIon Na+ konsentrasinya lebih tinggi di luar sel; ketika ion-ion tsb berdifusi ke dl sel, pompa ion Na+ akan mengembalikannya ke luarIon K+konsentrasinya lebih tinggi di dlm sel; ketika ion-ion tsb berdifusi ke luar sel, pompa ion kalium mengembalikannya ke dlm sel

Potensial AksiDepolarisasi

ACh membuat sarcolema menjadi sangat permeabel thd ion Na+, akibatnya banyak ion natrium yg masuk ke dlm selKeadaan muatan pd sarcolema:sekarang bermuatan (-) di luar sel dan bermuatan (+) di dlm selPembalikan muatan terjadi menyebar di seluruh sarcolemaCholinesterase pd sarcolema menginaktivasi Ach.

Repolarisasi

Sarcoema menjadi sg permeabel thd ion K+, sehingga banyak ion kalium keluar dari selKeadaan muatan pd sarcolema: bermuatan (+) di luar dan bermuatan (-) di dalam selPompa ion Natrium dan ion Kalium mengembalikan ion Na+ keluar sel dan ion K+ ke dlm selSel otot skrg dpt merespon kembali ACh yg dilepaskan oleh impuls saraf lain yg tiba di terminal akson

Muatan listrik dan Konsentrasi Ion pd Sarcolema

Gambaran Hubungan Potensial Aksi-Kontraksi Otot

Potensial Aksi-Trigger Kontraksi

• Ketika potensial aksi sampai di ujung akson, perubahan voltase membran menyebabkan saluran kalsium terbuka, sehingga kalsium masuk ke ujung akson

• Ion kalsium menyebabkan vesikel menempel ke membran ujung akson

• Neurotransmitter acetylcholine (Ach) keluar dari vesikel menuju sinaps, bersamaan dgn itu ion kalsium keluar kembali dari ujung akson karena sdh tdk diperlukan lagi

..potensial aksi-kontraksi

• ACh terikat pada reseptornya yang berada di gerbang saluran ion motor end plate

• Saluran terbuka, Na+ masuk, K+ sedikit keluar, menyebabkan Depolarisasi motor end plate

• Ketika depolarisasi terjadi, Ach tidak diperlukan lagi sehingga diuraikan oleh Acetylcholine esterase (AChE)

• Depolarisasi motor end plate menginisiasi potensial aksi yang berpropagasi sepanjang sarcolemma dan T tubulus

• Potensial aksi menyebabkan dilepaskannya ion kalsium yang terdapat pada terminal cisternae ke sitosol

• Ion kalsium mentrigger kontraksi sel otot

Sliding filament theory

Cara sel otot skelet berkontraksi melibatkan

5 komponen ditambah ion kalsium

Komponen Myofilament

1.Myosin2.Actin3.Tropomyosin4.Troponin5.ATP6.Ion kalsium

Thick (tebal) filament: Myosin • Terdiri dari ekor dan kepala (cross bridge)

• Kepala dapat bergerak ke depan dan belakang

• Pergerakan kepala memberi “power” untuk kontraksi

• Pada ekor tdp bagian “engsel” sehingga myosin dapat membengkok dan menempel ke aktin

• Kepala myosin mempunyai 2 binding site:– dapat menempel ke ATP menyebabkan ATP terurai menjadi ADP+P

– Dapat menempel ke aktin

Gambar Thick Filament

Thin filament : filamen tipis

• Actin: komponen utama• Tropomyosin• Troponin

Actin • Berbentuk rantai double helix• Punya binding site untuk kepala myosin

Tropomyosin• Pada kondisi tidak terstimulasi, tropomyosin menutupi sisi pengikatan myosin

Troponin • Agar sisi pengikatan myosin terbuka untuk myosin, tropomyosin mesti bergeser. Pergeseran ini difasilitasi oleh troponin

Ion kalsium • Setelah potensial aksi terjadi, ion kalsium dilepaskan oleh terminal cisternae dan terikat pada troponin

• Menyebabkan perubahan konformasi kompleks troponin-tropomyosin, menggeser tropomyosin dari binding site actin untuk myosin

Mekanisme Kontraksi Otot

Siklus Kontraksi

Tahapan cross bridge cycling (siklus jembatan silang)

1. Influx (masuk) kalsium , mentrigger pemaparan binding site (sisi pengikatan) aktin: kalsium terikat pada troponin, menyebabkan tropomyosin bergeser dari binding site, sehingga site terbuka untuk myosin

2. Ikatan myosin (terdapat ADP pada kepala )dengan aktin3. “power stroke” (pukulan) yang dihasilkan pergerakan

kepala myosin menyebabkan sliding (pergeseran) filamen tipis, tertekan ke arah pusat sarkomer >>kontraksi/ H zone memendek

4. ATP terikat pada kepala myosin, kepala myosin terpisah dari aktin

5. ATP terhidrolisis, menyebabkan reposisi kepala myosin (kembali ke bentuk semula)

6. Transpor ion kalsium kembali ke retikulum sarkoplasma, kompleks troponin-tropomyosin kembali ke posisi semula >>>relaksasi otot

Mekanisme Terjadinya Kontraksi

Otot Skelet

Fase Kontraksi• Periode laten:

– Sarkolemma dan T tubulus depolarisasi– Ca2+ dilepaskan ke sitosol– Jembatan silang dimulai tetapi sarkomer belum memendek

• Periode kontraksi– Sarkomer memendek akibat ikatan aktin-myosin– Kecepatan tergantung beban yang diangkat dan jenis serat otot (perbedaan jumlah komponen penyusun, banyaknya aliran darah, jenis metabolisme dll)

• Periode relaksasi– Ion Ca2+ kembali ke terminal cisternae– Siklus jembatan silang berakhir– Tekanan berkurang, otot kembali ke ukuran semula

Isometric vs Isotonic Contraction

Klasifikasi Gerak Otot Skelet

Macam Otot Skelet

Macam Otot Skelet