MAKALAH FISIOLOGI KEPERAWATAN TENTANG SISTEM MUSKOLOSKELETAL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Sel otot merupakan sel yang terspesialisasi untuk satu tugas, kontraksi dan spesialisasi ini berada dalam struktur dan fungsi yang membentuk otot, prototipe untuk mempelajari pergerakan pada tingkat sel dan molekuler. Terdapat 3 jenis otot pada vertebrata yaitu : otot rangka yang berperan untuk semua pergerakan yang sadar. Otot jantung yang memompa darah dari jantung serta otot polos yang berperan untuk pergerakan yang tak sadar dari organ seperti lambung, intestine, uterus dan pembuluh darah. Pada otot rangka dan jantung elemen kontraktil sitoskeleton terdapat pada susunan teratur yang memunculkan pola karakteristik dari garis yang berseling. Berikut adalah karakterisasi struktur pada otot rangka :
Otot rangka diikat oleh serabut otot yang merupakan sel tunggal yang besar yang dibentuk dari penggabungan banyak sel tunggal selama perkembangannya. Kebanyakan pada sitoplasma terdiri dari myofibril yang merupakan serabut silindris dari 2 tipe filamen : filamen tebal myosin (d = 15 nm) dan filamen tipis aktin (d = 7 nm). Setiap myofibril diatur sebagai ikatan unit kontraktil yang disebut sarkomer yang berperan pada kenampakan garis dari otot rangka dan jantung.
Sarkomer terdiri dari beberapa daerah yang dapat terlihat secara jelas menggunakan mikroskop elektron. Ujung tiap sarkomer disebut garis Z. Di dalam tiap sarkomer, daerah gelap (disebut daerah A karena mereka anisotropik ketika dilihat dengan cahaya terpolarisasi) berseling dengan daerah terang (disebut daerah I karena isotropik). Daerah-daerah ini berhubungan dengan kehadiran atau ketidakhadiran filamen myosin. Daerah I hanya terdiri dari filamen yang tipis : aktin. Sedangkan daerah A terdiri dari filamen yang tebal : myosin. Filamen myosin dan aktin tumpang tindih di daerah tepi dari daerah A, sedangkan daerah tengah (disebut zona H) hanya terdiri dari myosin. Filamen aktin diikat pada ujung positifnya pada garis Z yang termasuk penghubung protein α-actinin. Filamen myosin terjangkar pada garis M di bagian tengah sarkomer.
Penambahan 2 protein (titin dan nebulin) juga berkontribusi pada struktur sarkomer dan stabilitasnya. Titin adalah protein yang besar dan molekul titin tunggal memanjang dari garis M sampai garis Z. Molekul titin yang panjang diduga menyerupai pegas yang menjaga filamen myosin tetap berada di pusat sarkomer dan memelihara tegangan yang membuat otot akan menyentak jika terlalu panjang. Filamen nebulin berhubungan dengan aktin dan diduga untuk meregulasi kumpulan filamen aktin dengan bertindak sebgai pembatas yang menentukan panjangnya.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasakan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan masalahnya sebagai berikut:
1. Apa perbedaan fungsi otot jantung, rangka dan polos?
2. Bagaimana mekanisme kontraksi dan relaksasi otot?
3. Bagaimana peranan ion kalsium dalam kontraksi otot?
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan makalah ini sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui perbedaan otot jantung, rangka dan polos
2. Untuk mengetahui mekanisme kontraksi dan relaksasi otot
3. Untuk mengetahui peranan ion kalsium dalam kontraksi otot

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Perbedaan Fungsi Otot Jantung, Rangka dan Polos
Otot-otot merupakan alat gerak aktif. Otot mempunyai tiga kemampuan spesifik berikut:
a. Kemampuan untuk memendek (berkontraksi) disebut kontratibilitas .
b. Kemampuan untuk melakukan gerakan kebalikan dari gerakan yang ditimbulkan saat kontraksi otot disebut ekstensibilitas.
c. Kemampuan untuk kembali ke ukuran semula setelah kontraksi atau ekstensi disebut elastisitas.
Saat otot kembali ke ukuran semula, otot disebut dalam keadaan relaksasi. Berdasarkan jenisnya, otot terbagi menjadi tiga macam, yaitu otot jantung, otot lurik, dan otot polos.

A. OTOT LURIK
Otot lurik atau disebut juga dengan otot rangka karena melekat pada rangka dan berfungsi menggerakkan rangka. Otot lurik tersusun atas serabut-serabut otot atau miofibril yang berinti banyak. Miofibril dalam plasma berwarna gelap dan terang, tersusun teratur, dan tampak bergaris sehingga disebut otot seran lintang atau otot lurik.
Miofibril membentuk kumpulan serabut yang disebut otot atau daging. Tiap kumpulan serabut dilindungi oleh selaput yang disebut fasia propria, sedangkan otot atau daging dilindungi oleh selaput fasia superfisialis.
Biasanya gabungan otot berbentuk kumparan dengan bagian tengahnya menggelembung disebut empal atau ventrikel. Sementara itu, bagian tepi gabungan otot tersebut mengecil disebut urat otot atau tendon. Bagian empal dapat berkontraksi mengerut dan mengendur. Setiap otot memiliki dua buah tendon atau lebih. Tendon yang melekat pada tulang yang bergerak disebut insersio, sedangkan tendon yang melekat pada tulang yang tidak bergerak disebut origo.

Otot lurik disebut otot sadar karena bekerjanya dikendalikan oleh kehendak kita. Kontraksinya cepat, tidak teratur, dan mudah lelah. Otot lurik dapat bergerak karena rangsang berupa panas, dingin, arus listrik, dan rangsang kimia.
Otot lurik atau otot rangka membentuk daging pada binatang. Dalam keadaan segar berwarna merah muda, sebagian disebabkan pigmen di dalam serat-serat ototnya dan sebagian lagi disebabkan kayanya jaringan itu akan pembuluh-pembuluh darah, tetapi ada variasi warnanya dan dikenal otot “merah” dan otot “putih”. Tiap serat atau sel otot berbebtuk silindris panjang dan berinti banyak. Ujung-ujungnya meruncing atau agak membulat pada perbatasan otot dan tendo. Otot rangka berkontraksi lebih cepat daripada otot polos.
Tiap serabut otot diseputi oleh jaringan pengikat yang disebut endomisium. Beberapa serabut otot bergabung membentuk berkas otot atau fasikulus, yang diseliputi oleh jaringan pengikat pirimisium. Beberapa berkas otot bergabung membentuk gumpal otot, yang diselaputi oleh jaringan pengikat epimisium. Dalam selaput otot terdapat serabut kolagen, serabut elastis dan fibroblas dan pembuluh darah.
Struktur Halus Otot Lurik
Miofibril yang terlihat sebagai benang-benang panjang dengan diameter 1-3 mikrometer dibawah mikroskop cahaya, terdiri satuan-satuan yang lebih kecil “ miofilamen”. Ada dua macam ukuran yaitu:
a. Filamen yang lebih tebal, mengandung myosin, garis tengah sekitar 12-15 nm denagan panjang 1,5 mikrometer dan menempati bagian tengah sarkomer membentuk pita A
b. Filamen tipis, mengandung aktin, garis tengah 5 nm, dan panjang sekitar 1 mikrometer dan terikat pada kedua belah garis
c. Filamen menengah (intermediate) (10 nm) membentuk jarring-jaring luas
d. Filamen tranversal, filamen berbebtuk kberkas halus menghubungkan miofibril-miofibril berdekatan berjalan antara garis-garis 2 dan garis-garis M.
Sistem Membran Otot Lurik
Sarkolema terdiri atas membran plasma sel otot itu yang dilapisi oleh suatu lamina basal halus yang ekstraseluler, serta sedikit miofibril kolagen. Retikulum endoplasma yang agranuler sangat banyak dan merupakan suatu sistem tubuli dan sistem bermembran yang sambung-menyambung membentuk selubung di sekitar miofibril. Sarkopolasma memilki banyak sarkosom yang besar dan penuh dengan Krista terdapat di bawah sarkolema.
Macam-macam Serabut Serat Otot
Serat serabut otot terdiri dari tiga macam yaitu:
a. Serat merah : bergaris tengah relativ kecil dengan banyak sarkosom besar yang penuh Krista
b. Serat putih : seratnya lebih besar dan sarkosom-sarkosomnay yang lebih kecil terdapat berpasangan sekitar garis-garis
c. Serat menengah: serat merah yang terdapat pada otot merah, tetapi sarkosom lebih kecil dan garis-garis lebih tebal.
Myneoral Junction, bersifat lebih komplek pada serat putih dan penyebaran berbagai jenis serat di dalam suatu otot agaknya dipengaruhi oleh sistem syaraf.
REGENERASI OTOT LURIK
Sesudah mengalami kerusakan, serat otot memiliki kapasitas untuk melakukan regenerasi, tetapi kerusakan berat akan diperbaiki dengan pembentukan jaringan ikat fibrosa dengan meninggalkan parut. Demikian juga bila syaraf pembuluh darah terganggu alirannya, dan serat-serat otot berganerasi dan diganti jaringan ikat fibrosa.
Selain terdapat melekat pada rangka, otot rangka terdapat pula pada lidah, bibir, daun telinga, kelopak mata, dan diafragma.
B. OTOT JANTUNG ATAU MIOKARDIUM
Otot jantung bersifat lurik dan invalunter berkontraksi secara ritmis dan automatis. Mereka hanya terdapat pada miokard (lapisan otot pada jamtung) dan pada pembuluh darah yang besar yang secara langsung berhubungan dengan jantung. Pada daerah khusus yang disebut diskus interkalaris. Setiap sel mempunyai panjang sekitar 1x00micrometer dan panjang 15 micrometer, ujungnya terbelah dua yang terletak pada sel yang berdekatan. Serat otot jantung dibungkus suatu sarkolema tipis mirip yang terdapat pada otot rangka, dan sarkoplasma yang penuh mitokondria. Miofibril-miofibril terpisah oleh deretan mitokondria yang mengakibatkan gambaran gurat-gurat memanjang yang nyata. Gambaran lurik melintang pada miofibril, dengan guarat-gurat A,1,2,N dan M sebagaimana pada otot rangka juga nyata tetapi guratnya tidak sejelas terdapat pada otot rangka . Intinya lonjong panjang dan terdapat di tengah serat diantara miofibril-miofibril yang divergen. Sekitar inti terdapat daerah sarkoplasma berbentuk gelandong dengan banyak mitokondria.
Struktur Halus Otot Jantung
Miofilamen yang mengandung aktin dan myosin terdapat pada rangka dan memperlihatkan susunan yang sama. Walaupun tidak banyak, miofilamen hanya terbatas pada sel-sel otot itu sendiri dan tidak mengalami batas sel. Pengelompokan miofilamen menjadi miofibril tidak sempurna seperti pada otot rangka dan potongan melintang memperlihatkan miofibril-miofibril yang dikelilingi oleh sarkoplasma dan RE. Diskus interkalaris merupakan batas sel yang khusus pada garis-garis. Bila dua sel dapat dipisahkan pada diskus ini, maka permukaan sel yang berhadapan akan memperlihatkan gambaran yang kompleks berupa papilla dan tonjolan-tonjolan.
Kontraksi Otot Jantung
Sejak permulaan kehidupan embrional, terjadi kontraksi miogenik spontan pada sel-sel otot jantung. Di beberapa bagian jantung dewasa, sel-sel otot jantung mengalami modifikasi dan membentuk sistem hantar rangsang yangmengandung denyut jantung. Rambatan rangsang terjadi dari sel otot jantung ke sel lain melalui nucleus. Sel-sel miokard atrium berbeda dari sel miokard ventrikel. Sel atrium lebih kecil dengan sistem T yang kurang berkembang.
REGENERASI OTOT JANTUNG
Otot jantung lebihtahan terhadap trauma bila dibandingkan dengan otot jenis lainnya, tetapi hampir tidak ada tanda regenerasi setelah terjadinya suatu cedera. Otot jantung yang rusak diperbaiki dengan meninggalkan suatu jaringan parut.
Otot jantung hanya terdapat pada jantung. Otot ini secara anatomis mempunyai ciri seperti otot lurik, tetapi berinti banyak dan terletak di tengah. Otot jantung mempunyai cabang-cabang yang menghubungkan sel satu dengan selsel lain disebut anastomosis. Batas antarselnya tampak jelas dan disebut diskus interkalaris.

C. OTOT POLOS
Jenis otot ini disebut juga sebagai otot tidak lurik atauotot involunter. Otot polos terutama terdapat pada bagian visceral, membentuk bagian yang kontraktil pada dinding saluran cerna sejak pertengahan esophagus sampai ke anus, termasuk saluran-saluran keluar kelenjar yang berhubungan dengan sistem ini. Terdapat juga pada sistem pernafasan, sistem reproduksi, pada arteri dan vena, pembuluh limfe, dan dari visera berongga. Seart otot polos dalam keadaan relaksasi merupakan sel panjang, berbentuk gelondong, meruncing di kedua ujungnya dan mempunyai bagian tengah yang lebih lebar, tempat letak intinya. Ukuran tergantung tempatnya dari 20 micrometert pada pembuluh darah sampai 0,005 mm dalam rahim wanita hamil.
Sel-sel otot polos mempunyai bentuk seperti gelendong, berinti satu, dan terdapat di tengah. Miofibril berwarna polos (tidak berwarna gelap dan terang). Kerja otot polos adalah tidak sadar (tidak dipengaruhi kehendak), lambat, teratur, dan tidak mudah lelah. Otot polos terdapat pada dinding saluran pencernaan, saluran pernapasan, dan pembuluh darah sehingga sering disebut otot alat-alat dalam.


Struktur jaringan otot dikhususkan untuk melakukan gerakan, baik oleh badan secara keseluruhan gerakan, baik oleh badan secara keseluruhan maupun oleh berbagai bagian tubuh yang satu terhadap yang lain. Sel-sel otot sangat berkembang dalam fungsi kontraktil dan tidak begitu berkembang dalam hal konduktivitas. Kekhususan ini meliputi pemanjangan sel-selnya sesuai sumbu kontroksi.

Pada jaringan otot, sel-sel atau serat otot itu biasanya bergabung dalam berkas-berkas, sehingga jaringan otot tidak hanya terdiri atas serat-serat otot saja. Karena harus melakukan kerja mekanis, serat-serat otot memerlukan banyak kapiler darah yang mendatangkan makanan dan oksigen, dan mengangkut keluar produk sisa toksik. Pembuluh-pembuluh darah itu terdapat di dalam jaringan ikat fibrosa, yang juga berguna untuk mengikat serat-serat otot menjadi satu dan sebagai pembungkus, pelindung sehingga tarikan dapat berlangsung secara efektif.
Komponen-komponen sel-sel otot seperti hal-hal yang lain, tetapi memiliki istilah khusus, membran sel disebut sarkolema, sitoplasma disebut sarkoplasma, retikulum endoplasma disebut retikulum sarkoplasma, dan mitokondria disebut sarkosoma.
Struktur Halus Otot Polos
Dalam sarkoplasma sekitar inti, khususnya pada kutub, terdapat mitokondria, sejumlah elemen dari Retikulum granular dan ribosom-ribosom bebas, suatu aparat golgi kecil, glikogen dan sesekali titik-titik lipid. Sisa sarkoplasma terutama mengandung miofilamen tebal dan tipis dengan perbandingan yang lebih banyak. Sarkolema sebesar 7 nm, diluarnya dilapisi suatu lamina basal, serat-serat retikular dan elastin mengisi celah-celah interseluler sempit.

Kontraksi Otot Polos
Dapat dikatakan satuan kontraktil otot polos adalah sel dan bukan sarkomer (yang tidak ada) rupanya “attachment plaque”. Pada sarkolema dan mpadat sel (dense bodies) dalam sarkoplasma dihubungkan oleh berkas-berkas filamen menengah dengan garis tengah 10 nm, membentuk suatu rangka atau kerangka dalam sev. Badan padat mengandung alfa aktinin, suatu protein yang dapat pada garis-garis yang menjadi tempat perlekatan miofilamen tipis. Kekuatan kontraksi dihasilkan oleh mekanisme filamen yang bergeser antara miofilamen tebal dan tipis dan diteruskan oleh badan padan padat kerangka bsev yang terdiri dari filamen-filamen 10 nm, untuk memendekkan panjang sel.


Regenerasi Otot Polos
Sebagian besar otot polos dibentuk melalui perkembangan sel-sel mesenkim, walaupun yang terdapat pada iris berasal dari ectoderm. Dalam hubungan dengan beberapa kelenjar dan saluran keluarganya seperti kelenjar-kelenjar liur, kelenjar keringat, dan kelenjar lakrimal, ada sel-sel dengan banyak cirri khas otot polos yang berkembang dari ectoderm dan sel mioepitel. Sel otot polos dapat bertambah ukurannya akibat rangsangan fisiologis (dalam rahim selama kehamilan) dan akibat rangsangan patologis (dalam arteriol pada hipertensi) tyerutama oleh bertambah besarnya masing-masing sel otot.


Perbedaan antara Otot Polos dan Serat Kolagen
Salah satru kesulitan yang paling umum dalam mempelajari jaringan adalah membedakan otot polos dan jaringan ikat padat. Serat-serat otot bersifat seluler dan umumnya terpulas lebih jelas dengan eosin daripada serat-serat kolagen. Intinya terdapat di dalam serat, mungkin berkeriput, dan lebih besar inti fibroblas yang terdapat diantara serat-serat kolagen.
2.2 Mekanisme Kontraksi dan Relaksasi Otot
Mekanisme Kontraksi Otot
Dasar untuk mengetahui kontraksi otot adalah Model Pergeseran Filamen yang pertama kali dikemukakan tahun 1954 oleh Andrew Huxley dan Ralph Niederge dan oleh Hugh Huxley dan Jean Hanson. Selama kontraksi otot, setiap sarkomer memendek, menyebabkan garis Z menutup bersama. Tidak ada perubahan pada ukuran daerah A tetapi daerah I dan zona H hampir tidak terlihat. Perubahan ini diterangkan oleh filamen aktin dan myosin yang bergeser melewati satu sama lain, sehingga filamen aktin berpindah menuju daerah A dan zona H. Kontraksi otot dengan demikian akibat dari interaksi diantara filamen aktin dan myosin yang menghasilkan pergerakan yang relatif satu sama lain. Dasar molekuler untuk interaksi ini adalah ikatan myosin ke filamen aktin menyebabkan myosin berfungsi sebagai penggerak pergeseran filamen.
Tipe myosin yang terdapat pada otot (myosin II) adalah jenis protein yang besar (sekitar 500 kd) yang terdiri dari dua rantai berat yang identik dan dua pasang rantai ringan. Setiap ikatan gelap terdiri atas gugus kepala globuler dan ujung α-heliks yang panjang. Ujung α-heliks dari dua rantai berat yang kembar di sekitar satu sama lain di dalam struktur gulungan untuk membentuk dimer dan dua rantai ringan yang terhubung dengan bagian leher tiap gugus kepala untuk membentuk molekul myosin yang komplet.
Filamen tebal otot terdiri dari beberapa ribu molekul myosin yang berhubungan dalam pergiliran pararel disusun oleh interaksi diantara ujung-ujungnya. Kepala globuler myosin mengikat aktin membentuk jembatan diantara filamen tebal dan tipis. Ini penting dicatat bahwa orientasi molekul myosin pada filamen tipis berkebalikan pada garis M sarkomer. Polaritas filamen aktin sama berkebalikan pada garis M sehingga orientasi filamen aktin dan myosin adalah sama pada kedua bagian sarkomer. Aktivitas penggerak myosin memindahkan gugus kepalanya sepanjang filamen aktin pada arah ujung positif. Pergerakan ini mengegeser filamen aktin dari kedua sisi sarkomer terhadap garis M, memendekkan sarkomer dan menyebabkan kontraksi otot. Penambahan ikatan aktin, kepala myosin mengikat dan kemudian menghidrolisis ATP yang menyediakan energi untuk menggerakkan pergeseran filamen. Pengubahan energi kimia untuk pegerakan ditengahi oleh perubahan bentuk myosin akibat pengikatan ATP. Model ini secara luas diterima bahwa hidrolisis ATP mengakibatkan siklus yang berulang pada interaksi diantara kepala myosin dan aktin. Selama tiap siklus, perubahan bentuk pada myosin mengakibtkan pergerakan kepala myosin sepanjang filamen aktin.
Walaupun mekanisme molekuler masih belum sepenuhnya diketahui, model yang diterima secara luas untuk menjelaskan fungsi myosin diturunkan dari penelitian in vitro tentang pergerakan myosin di sepanjang filamen aktin (oleh James Spudich dan Michael Sheetz) dan dari determinasi struktur 3 dimensi myosin (oleh Ivan Rayment dan koleganya). Siklus dimulai dari myosin (tanpa adanya ATP) yang berikatan dengan aktin. Pengikatan ATP memisahkan kompleks myosin-aktin dan hidrolisis ATP kemudian menyebabkan perubahan bentuk di myosin. Perubahan ini mempengaruhi daerah leher myosin yang terikat pada ikatan terang yang bertindak sebagai lengan pengungkit untuk memindahkan kepala myosin sekitar 5 nm. Produk hidrolisis meninggalkan ikatan pada kepala myosin yang disebut “posisi teracung”. Kepala myosin kemudian mengikat kembali filamen aktin pada posisi baru, menyebabakan pelepasan ADP + Pi yang menggerakkannya.
Kejadian biokimiawi yang penting dalam mekanisme kontraksi dan relaksasi otot dapat digambarkan dalam 5 tahap yakni sebagai berikut :
a. Dalam fase relaksasi pada kontraksi otot, kepala S1 myosin menghidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi, namun kedua produk ini tetap terikat. Kompleks ADP-Pi- myosin telah mendapatkan energi dan berada dalam bentuk yang dikatakan sebagai bentuk energi tinggi.
b. Kalau kontraksi otot distimulasi maka aktin akan dapat terjangkau dan kepala myosin akan menemukannya, mengikatnya serta membentuk kompleks aktin-myosin-ADP-Pi.
c. Pembentukan kompleks ini meningkatkan Pi yang akan memulai cetusan kekuatan. Peristiwa ini diikuti oleh pelepasan ADP dan disertai dengan perubahan bentuk yang besar pada kepala myosin dalam sekitar hubungannya dengan bagian ekornya yang akan menarik aktin sekitar 10 nm ke arah bagian pusat sarkomer. Kejadian ini disebut cetusan kekuatan (power stroke). Myosin kini berada dalam keadaan berenergi rendah yang ditunjukkan dengan kompleks aktin-myosin.
d. Molekul ATP yang lain terikat pada kepala S1 dengan membentuk kompleks aktin-myosin-ATP.
e. Kompleks aktin-ATP mempunyai afinitas yang rendah terhadap aktin dan dengan demikian aktin akan dilepaskan. Tahap terakhir ini merupakan kunci dalam relaksasi dan bergantung pada pengikatan ATP dengan kompleks aktin-myosin.

Jadi, hidrolisis ATP digunakan untuk menggerakkan siklus tersebut dengan cara cetusan kekuatan yang sebenarnya berupa perubahan bentuk kepala S1 yang terjadi setelah pelepasan ADP.
Kontraksi otot rangka digerakkan oleh impuls syaraf yang merangsang pelepasan Ca²⁺ dari retikulum sarkoplasmik (jaringan khusus membran internal yang mirip dengan retikulum endoplasma yang menyimpan ion Ca²⁺ dengan konsentrasi yang tinggi). Pelepasan Ca²⁺ dari retikulum sarkoplasmik meningkatkan konsentrasi Ca²⁺ di sitosol kira-kira dari 10-7 menjadi 10-5 M. Berikut kerja retikulum sarkoplasma mengatur kadar ion Ca²⁺ intraselular dalam otot rangka :
Dalam sarkoplasma otot yang tengah istirahat, kontraksi ion Ca²⁺ adalah 10-7-10-8 mol/L. Keadaan istirahat tercapai karena ion Ca ²⁺ dipompakan ke dalam retikulum sarkoplasma lewat kerja sistem pengangkutan aktif yang dinamakan Ca²⁺ ATPase yang memulai relaksasi. Retikulum sarkoplasma merupakan jalinan kantong membran yang halus. Di dalam tretikulum sarkoplasma, ion Ca²⁺ terikat pada protein pengikat Ca²⁺ yang spesifik yang disebut kalsekuestrin. Sarkomer dikelilingi oleh membran yang dapat tereksitasi (sistem tubulus T) yang tersusun dari saluran transversal (T) yang berhubungan erat dengan retikulum sarkoplasma.
Ketika membran sarkomer tereksitasi oleh impuls syaraf, sinyal yang ditimbulkan disalurkan ke dalam sistem tubulus T dan saluran pelepasan ion Ca²⁺ dalam retikulum sarkoplasma di sekitarnya akan membuka dengan cepat serta melepaskan ion Ca²⁺ ke dalam sarkoplasma dari retikulum sarkoplasma. Konsentrasi ion Ca²⁺ dalam sarkoplasma meningkat dengan cepat hingga 10-5 mol/L. Tempat pengikatan Ca²⁺ pada TpC dalam filamen tipis dengan cepat diduduki oleh Ca²⁺. Kompleks TpC- 4 Ca²⁺ berinteraksi dengan TpI dan TpT untuk mengubah interaksinya dengan tropomyosin ini. Jadi, tropomyosin ini hanya keluar dari jalannya atau mengubah bentuk F aktin sehingga kepala myosin ADP-Pi dapat berinteraksi dengan F aktin untuk mengawali siklus kontraksi.
Peningkatan konsentrasi ion Ca²⁺ memberi sinyal kontraksi otot melalui gerakan prekursor protein yang terikat pada filamen aktin : tropomyosin dan troponin. Tropomyosin adalah protein serabut yang terikat di sepanjang alur filamen aktin. Pada otot lurik, tiap molekul tropomyosin terikat pada troponin yang merupakan komplek 3 polipeptida: troponin C (mengikat Ca²⁺), troponin I (inhibitor), dan troponin T (mengikat tropomyosin). Ketika konsentrasi Ca²⁺ rendah, kompleks troponin dengan tropomyosin menghalangi kontraksi aktin dan myosin sehingga otot tidak berkontraksi. Pada konsentrasi ion Ca²⁺ tinggi, Ca ²⁺ terikat pada troponin C menggeser posisi kompleks dengan mengganti posisi inhibisi dan mengakibatkan proses kontraksi terjadi.

Mekanisme Relaksasi Otot
Relaksasi terjadi jika :
a. Konsentrasi Ca²⁺ menurun hingga di bawah 10-7 mol/L sebagai akibat dari pelepasannya kembali ke dalam retikulum sarkoplasma oleh Ca ²⁺ ATPase.
b. TpC^{- 4} Ca²⁺ kehilangan Ca²⁺
c. Troponin lewat interaksinya dengan tropomyosin menghambat interaksi selanjutnya kepala myosin- F aktin.
d. Dengan adanya ATP kepala myosin terlepas dari F aktin.
Dengan demikian ion Ca²⁺ mengendalikan kontraksi otot lewat mekanisme alosterik yang diantarai di dalam otot oleh TpC, TpI, TpT, tropomyosin dan F aktin.
2.3 Peranan Ion Kalsium
Kalsium merupakan zat yang dibutuhkan sejak bayi hingga usia tua. Jumlah kebutuhan kalsium dapat dibedakan berdasarkan jenis kelamin dan usia. Menurut salah satu dokter ahli gizi, kebutuhan kalsium yang dibutuhkan rata-rata adalah 500-800mg/hari. Dan pada lanjut usia dan wanita manapouse dianjurkan asupan kalsium per hari adalah 1000mg.
Kalsium mempunyai peran vital pada tulang sehingga dapat mencegah timbulnya osteoporosis. Namun kalsium yang berada di luar tulang pun mempunyai peran yang besar. Antara lain mendukung kegiatan enzim, hormone, syaraf dan darah. Beberapa manfaat kalsium bagi tubuh, sebagai berikut :
1. Mengaktifkan syaraf
2. Melancarkan peredaran darah
3. Melenturkan otot
4. Menormalkan tekanan darah
5. Menyeimbangkan keasaman/kebasaan darah
6. Menjaga keseimbangan cairan tubuh
7. Mencegah osteoporosis
8. Mencegah penyakit jantung
9. Menurunkan resiko kanker usus
10. Mengatasi kram, sakit pinggang, wasir dan reumatik
11. Mengatasi keluhan saat haid dan menoupouse
12. Meminimalkan penyusutan tulang selama hamil dan menyusui
13. Membantu meneralisasi gigi dan mencegah pendarahan akar gigi
14. Mengatasi kaki tangan kering dan sering pecah-pecah
15. Memulihkan gairah seks yang menurun/melemah
16. Mengatasi kencing manis (mengaktifkan pancreas)
Selain memiliki banyak manfaat dari ion kalsium, ada beberapa fungsi vital kalsium dalam tubuh, diantaranya adalah sebagai berikut :
a. Pembentukan tulang
Kalsium di dalam tulang mempunyai dua fungsi utama yaitu sebagai bagian integral dari struktur tulang dan sebagai tempat menyimpan cadangan kalsium. Pada tahap pertumbuhan janin dibentuk matriks sebagai cikal bakal tulang tubuh. Matriks mempunyai bentuk sama dengan tulang, tetapi masih lunak dan lentur. Komposisi matriks terdiri dari serabut yang terbuat dari protein kolagen yang diselubungi oleh gelatin.

Segera setelah lahir, matriks mulai menguat melalui proses kalsifikasi, yaitu terbentuknya kristal mineral. Kristal ini terdiri dari kalium fosfat atau kombinasi kalsium fosfat dan kalsium hidroksida yang dinamakan hidroksiapatit. Kalsium dan fosfor merupakan mineral utama dalam ikatan ini, sehingga keduanya harusnya berada dalam jumlah yang cukup di dalam cairan yang mengelilingi matriks tulang. Batang tulang yang merupakan bagian terkeras dari matriks, mengandung kalsium fosfat, magnesium, seng, natrium karbonat, dan fluor di samping hidroksiapatit.

Selama pertumbuhan, proses kalsifikasi berlangsung terus dengan cepat. Pada ujung tulang panjang ada bagian yang berpori yang dinamakan trabekula, yang menyediakan suplai kalsium siap pakai guna mempertahankan konsentrasi kalsium normal dalam darah. Selama manusia hidup, tulang senantiasa mengalami perubahan, baik dalam bentuk maupun kepadatan, sesuai dengan usia dan perubahan berat badan.
b. Pembentukan gigi
Mineral yang membentuk dentin dan email yang merupakan bagian tengah dan luar dari gigi adalah mineral yang sama dengan yang membentuk tulang. Akan tetapi, kristal dalam gigi lebih padat dan kadar airnya lebih rendah. Protein dalam email gigi adalah keratin, sedangkan dalam dentin adalah kolagen. Berbeda dengan tulang, gigi sedikit sekali mengalami perubahan setelah muncul dalam rongga mulut. Pertukaran antara kalsium gigi dan kalsium tubuh berlangsung lambat dan terbatas pada kalsium yang terdapat di dalam lapisan dentin.
c. Mengatur pembekuan darah
Bila terjadi luka, ion kalsium di dalam darah akan merangsang pembekuan fosfolipida tromboplastin dari platelet darah yang terluka. Tromboplastin ini mengkatalisis perubahan protrombin, bagian darah normal, menjadi trombin. Selanjutnya, trombin kemudian membantu perubahan fibrinogen, bagian lain dari darah, menjadi fibrin yang merupakan gumpalan darah.
d. Katalisator reaksi biologis
Kalsium berfungsi sebagai katalisator berbagai reaksi biologis, seperti absorpsi vitamin B12, tindakan enzim pemecah lemak, lipase pankreas, ekskresi insulin oleh pankreas, pembentukan dan pemecahan asetilkolin, yaitu bahan yang diperlukan dalam transmisi suatu rangsangan dari serabut saraf yang satu ke yang lainnya. Kalsium yang diperlukan untuk mengkatalisis reaksi-reaksi ini diambil dari persediaan kalsium dalam tubuh.
e. Kontraksi otot
Pada waktu otot berkontraksi, kalsium berperan dalam interaksi protein di dalam otot, yaitu aktin dan miosin. Bila darah kalsium kurang dari normal, maka otot tidak bisa mengendur setelah kontraksi dan tubuh akan kaku, sehingga dapat menimbulkan kejang. Beberapa fungsi kalsium lain adalah meningkatkan fungsi transpor membran sel, yaitu bertindak sebagai katalisator membran dan transmisi ion melalui membran organel sel.
. Ion Ca²⁺ Memerankan Peranan Sentral Dalam Pengaturan Kontraksi Otot
a. Pengaturan berdasarkan aktin (terdapat dalam otot lurik)
Pengaturan berdasarkan aktin terdapat pada otot rangka serta jantung vertebrata yang memiliki corak yang sama, lurik. Satu-satunya faktor yang potensial untuk membatasi proses pengaturan dalam siklus kontraksi otot kemungkinan adalah ATP. Sistem otot rangka dihambat pada saat istirahat; penghambatan ini dihilangkan untuk mengaktifkan kontraksi. Faktor penghambat otot lurik adalah sistem troponin yang terikat dengan tropomyosin dan F aktin dalam filamen tipis. Dalam otot lurik tidak terdapat kontrol kontraksi kecuali sistem troponin-tropomyosin terdapat bersama-sama dengan filamen aktin dan myosin. Tropomyosin terletak di sepanjang alur F aktin dan 3 buah kompleks troponin yaitu TpT, TpC, dan TpI. TpI mencegah ikatan kepala myosin dengan tempat pelekatan F aktin melalui perubahan bentuk F aktin via molekul tropomyosin atau hanya melalui pengguliran tropomyosin ke dalam posisi yang merintangi langsung tempat melekatnya kepala myosin pada F aktin. Kedua cara tersebut mencegah pengaktifan enzim ATPase myosin yang terjadi dengan perantaraan pengikatan kepala myosin pada F aktin. Dengan cara demikian, sistem TpI menghalangi siklus kontraksi.
b. Pengaturan berdasarkan myosin (terdapat dalam otot polos)
Otot polos mempunyai struktur molekuler yang serupa dengan struktur molekuler otot lurik kendati sarkomernya tidak segaris. Otot polos mengandung molekul α-aktinin dan tropomyosin sebagaiman halnya otot lurik. Otot polos tidak memiliki sistem troponin dan rantai ringan myosin otot polos berbeda dengan otot lurik. Sekalipun begitu, kontraksi otot polos juga diatur oleh ion Ca²⁺.
Berikut mekanisme kontraksi pada otot polos:
i. Fosforilasi rantai tipis-p myosin memulai kontraksi otot polos
Myosin otot polos mengandung rantai ringan-p yang mencegah pengikatan kepala myosin pada F aktin. Rantai tipis-p harus mengalami fosforilasi dahulu sebelum memungkinkan pengaktifan myosinATPase oleh F aktin. Kemudian aktivitas ATPase akan menyebabkan hidrolisis ATP. Fosfat pada rantai ringan myosin dapat membentuk khelasi dengfan ion Ca²⁺. yang terikat pada kompleks tropomyosin-TpC-aktin sehingga terjadi peningkatan kecepatan pembentukan jembatan silang antara kepala myosin dengan aktin. Fosforilasi rantai ringan-p memulai siklus kontraksi pelekatan-pelepasan pada otot polos.
ii. Enzim kinase rantai myosin diaktifkan oleh kalmodulin 4 Ca²⁺ . dan kemudian melakukan fosforilasi rantai tipis-p.
Sarkoplasma otot polos mengandung enzim kinase rantai ringan myosin yang bergantung kalsium. Aktivasi ion Ca²⁺. pada enzim kinase rantai ringan memerlukan pengikatan kalmodulin Ca²⁺. Enzim kinase rantai ringan yang diaktifkan oleh kalmodulin 4 Ca²⁺. melakukan fosforilasi rantai ringan-p yang kemudian akan berhenti menghambat interaksi myosin-F aktin. Siklus kontraksi kemudian dimulai.

BAB III

KESIMPULAN

3.1 KESIMPULAN
Ada tiga macam otot digolongkan berdasarkan struktur dan fungsi, yaitu otot rangka, otot jantung, dan otot polos.
a. Otot rangka
Otot lurik atau disebut juga dengan otot rangka karena melekat pada rangka dan berfungsi menggerakkan rangka. Otot lurik tersusun atas serabut-serabut otot atau miofibril yang berinti banyak. Miofibril dalam plasma berwarna gelap dan terang, tersusun teratur, dan tampak bergaris sehinggadisebut otot seran lintang atau otot lurik.
b. Otot jantung
Otot jantung hanya terdapat pada jantung. Otot ini secara anatomis mempunyai ciri seperti otot lurik, tetapi berinti banyak dan terletak di tengah. Otot jantung mempunyai cabang-cabang yang menghubungkan sel satu dengan selsel lain disebut anastomosis. Batas antarselnya tampak jelas dan disebut diskus interkalaris.
c. Otot polos
Sel-sel otot polos mempunyai bentuk seperti gelendong, berinti satu, dan terdapat di tengah. Miofibril berwarna polos (tidak berwarna gelap dan terang). Kerja otot polos adalah tidak sadar (tidak dipengaruhi kehendak), lambat, teratur, dan tidak mudah lelah. Otot polos terdapat pada dinding saluran pencernaan, saluran pernapasan, dan pembuluh darah sehingga sering disebut otot alat-alat dalam.
Dasar untuk mengetahui kontraksi otot adalah Model Pergeseran Filamen yang pertama kali dikemukakan tahun 1954 oleh Andrew Huxley dan Ralph Niederge dan oleh Hugh Huxley dan Jean Hanson. Selama kontraksi otot, setiap sarkomer memendek, menyebabkan garis Z menutup bersama. Tidak ada perubahan pada ukuran daerah A tetapi daerah I dan zona H hampir tidak terlihat. Perubahan ini diterangkan oleh filamen aktin dan myosin yang bergeser melewati satu sama lain, sehingga filamen aktin berpindah menuju daerah A dan zona H. Kontraksi otot dengan demikian akibat dari interaksi diantara filamen aktin dan myosin yang menghasilkan pergerakan yang relatif satu sama lain. Dasar molekuler untuk interaksi ini adalah ikatan myosin ke filamen aktin menyebabkan myosin berfungsi sebagai penggerak pergeseran filamen.
Relaksasi terjadi kalau :
a. Konsentrasi Ca2+ menurun hingga di bawah 10-7 mol/L sebagai akibat dari pelepasannya kembali ke dalam retikulum sarkoplasma oleh Ca2+ ATPase.
b. TpC- 4 Ca2+ kehilangan Ca2+
c. Troponin lewat interaksinya dengan tropomyosin menghambat interaksi selanjutnya kepala myosin- F aktin.
d. Dengan adanya ATP kepala myosin terlepas dari F aktin.
Dengan demikian ion Ca2+ mengendalikan kontraksi otot lewat mekanisme alosterik yang diantarai di dalam otot oleh TpC, TpI, TpT, tropomyosin dan F aktin.
3.2 SARAN
Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Jika terdapat kesalahan pada makalah ini mohon dimaklumi dan kami sangat membutuhkan saran atau kritikan demi perbaikan makalah kami ke depannya. Terima kasih semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

DAFTAR PUSTAKA

Drs. H. syaifuddin,AMK. (2006). Anatomi Fisiologi untuk Mahasiswa Keperawatan. Jakarta:EGC.
Pearce, E.C.2009. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis. Jakarta: PT.Gramedia Pustaka Utama
Syaifuddin. 2009.Fisiologi Tubuh Manusia untuk Mahasiswa Keperawatan edisi ke-2. Jakarta: Salemba Medika
http://lulluakmalia.blogspot.com/2013/04/mekanisme-kontraksi-dan-relaksasi-otot.html?m=1