Biologi Kelas 10: Otot dan Neurologi

Fisiologi Otot

• Sistem muskular bertanggung jawab atas berbagai fungsi tubuh, termasuk pergerakan, pemeliharaan postur, pernapasan, komunikasi verbal dan wajah, penyempitan pembuluh darah, gerakan peristaltik saluran pencernaan, pengaturan vasokonstriksi, detak jantung, dan produksi panas tubuh.

Sifat-Sifat Otot

• Rangsangan: Kemampuan otot untuk menanggapi rangsangan.
• Kontraktilitas: Kemampuan otot untuk memendek dan menghasilkan gaya tarik.
• Ekstensibilitas: Kemampuan otot untuk diregangkan kembali ke panjang semula.
• Elastisitas: Kemampuan otot untuk kembali ke panjang istirahat setelah diregangkan.

Jenis-Jenis Otot

• Otot Rangka:
  • Melekat pada tulang.
  • Menyusun 40% dari berat badan.
  • Bertanggung jawab atas pergerakan, ekspresi wajah, postur tubuh, dan pernapasan.
  • Bergerak secara sadar, dikendalikan oleh neuron motorik somatik.
• Otot Halus:
  • Terdapat di dinding organ berongga, pembuluh darah, mata, kelenjar, rahim, dan kulit.
  • Berperan dalam berbagai fungsi, seperti mendorong urin, pencernaan, mengatur pupil, dan mengatur aliran darah.
  • Bergerak secara tidak sadar, dikendalikan oleh sistem saraf endokrin dan otonom. Beberapa lokasi autoritmik.
• Otot Jantung:
  • Sumber utama pergerakan darah.
  • Bergerak secara tidak sadar, dikendalikan oleh sistem saraf endokrin dan otonom.
  • Autoritmik.

Selubung Jaringan Ikat Otot

• Epimysium: Jaringan ikat padat yang mengelilingi seluruh otot, memisahkan otot dari jaringan dan organ sekitarnya. Terhubung ke fasia dalam.
• Perimysium: Kolagen dan serat elastis yang mengelilingi sekelompok serat otot (fascia). Mengandung pembuluh darah dan saraf.
• Endomysium: Jaringan ikat longgar yang mengelilingi serat otot individu. Mengandung pembuluh darah, saraf, dan sel satelit (sel punca embrionik). Serat kolagen dari ketiga lapisan bersatu di setiap ujung otot untuk membentuk tendon atau aponeurosis.

Pasokan Saraf dan Pembuluh Darah

• Neuron motorik menstimulasi serat otot untuk berkontraksi.
• Akson neuron bercabang sehingga setiap serat otot dipersarafi.
• Membentuk persimpangan neuromuskuler (= persimpangan miofasial).
• Lapisan kapiler mengelilingi serabut otot.
• Otot membutuhkan energi dan oksigen dalam jumlah besar. Jaringan pembuluh darah yang luas mengantarkan oksigen, nutrisi dan membawa limbah metabolisme.

Anatomi Serat Otot

• Sarkolemma: Membran sel yang mengelilingi sarkoplasma serat otot. Mengandung banyak organel yang sama dengan sel lain.
• Miofibril: Struktur silindris dalam serat otot. Merupakan kumpulan miofilamen protein.
• Miofilamen: Dua jenis:
  • Filamen aktin (filamen tipis).
  • Filamen miosin (filamen tebal).

Retikulum Sarkoplasma (SR)

• SR adalah retikulum endoplasma yang rumit dan halus, berjalan secara longitudinal dan mengelilingi setiap miofibril.
• Membentuk ruang yang disebut cisternae terminal di kedua sisi tubulus-T.
• Satu tubulus-T dan 2 cisternae terminal membentuk tiga serangkai.
• SR menyimpan Ca++ ketika otot tidak berkontraksi.

Sarkomer: Z Disk ke Z Disk

• Sarkomer adalah unit fungsional berulang miofibril. Sekitar 10.000 sarkomer per miofibril, ujung ke ujung dan sekitar 2µm panjangnya.
• Pita A : gelap, filamen tebal (miosin) dengan panjang penuh. Garis M - protein yang dilekatkan oleh miosin. Zona H - filamen tebal tetapi TIDAK ada filamen tipis.
• Pita I : terang, dari cakram Z ke ujung filamen tebal. Filamen tipis tetapi TIDAK ada filamen tebal.

Struktur Aktin dan Miosin

• Aktin F (berserat)
• Tropomiosin
• Troponin
• Sitoplasma miosin
• Kepala dan ekor
• Situs pengikat actin pada kepala.

Model Filamen Geser Kontraksi

• Filamen tipis meluncur melewati filamen tebal sehingga filamen aktin dan miosin saling tumpang tindih lebih besar pada keadaan relaks.
• Setelah stimulasi, kepala miosin mengikat aktin dan geseran dimulai.

Mekanisme Kontraksi Otot

• Kontraksi - mengacu pada aktivasi jembatan silang miosin (situs penghasil gaya). Pemendekan terjadi ketika ketegangan yang dihasilkan oleh jembatan silang melebihi kekuatan yang melawan pemendekan. Kontraksi berakhir ketika jembatan silang menjadi tidak aktif, ketegangan yang dihasilkan menurun, dan relaksasi diinduksi.

• Dua macam kontraksi:

  • Isometrik - meningkatkan ketegangan otot (otot tidak memendek).
  • Isotonik - mengurangi panjang otot (otot memendek).

• Kopling eksitasi-kontraksi:

  • Pembentukan jembatan silang - jembatan silang miosin menempel pada aktin.
  • Kerja (tenaga) stroke - kepala miosin berputar dan menarik filamen aktin kearah garis M.
  • Pelepasan jembatan silang - ATP menempel pada kepala miosin dan jembatan silang terlepas.
  • "Memiringkan" kepala miosin - energi dari hidrolisis ATP memiringkan kepala miosin ke dalam keadaan energi tinggi.

• Peristiwa depolarisasi dan repolarisasi sarkolema.

Persimpangan Neuromuskular

• Di mana neuron motorik menstimulasi serat otot.
• Terdiri dari:
  • Ujung akson neuron motorik yang mengandung vesikel sinaptik yang berisi asetilkolin (ACh).
  • Pelat ujung motor dari otot yang mengandung reseptor ACh.
• Fusi ini melepaskan ACh ke dalam celah sinaptik melalui eksositosis.
• ACh berdifusi melintasi celah sinaptik ke reseptor ACh pada sarcolemma.
• Pengikatan ACh ke reseptornya memulai potensial aksi di otot.
• ACh yang terikat pada reseptor ACh dengan cepat dihancurkan oleh enzim asetilkolinesterase.

Potensial Aksi

• Depolarisasi
• Repolarisasi
• Penyebaran potensial aksi.

Jenis Serat Otot

• Unit motorik kedutan lambat (tipe I/SO)
• Unit motorik kedutan cepat (tipe IIA/FOG)
• Unit motorik kedutan cepat (tipe IIB/FG)

Spindel Otot

• Terdiri dari 3-10 serat otot intrafusal yang tidak memiliki miofilamen di tengahnya, nonkontraktil, dan berfungsi sebagai permukaan reseptif.
• Dibungkus dengan dua jenis ujung aferen.
• Ujung sensorik primer dari serat tipe Ia dan ujung sensorik sekunder dari serat tipe II.
• Daerah-daerah ini dipersarafi oleh serat eferen gamma (γ)

Respons Otot Bertingkat

• Variasi dalam tingkat kontraksi otot.
• Diperlukan untuk kontrol yang tepat pada gerakan rangka.
• Respon otot dinilai berdasarkan:
  • Mengubah frekuensi stimulasi
  • Mengubah kekuatan rangsangan

Denyutan Otot

• Denyutan otot adalah respons otot terhadap rangsangan ambang batas tunggal yang singkat yang terdiri dari tiga fase.
  • Periode laten.
  • Periode kontraksi.
  • Periode relaksasi.

Otot Polos

• Sel fusiform.
• Tidak bergaris.
• Involunter.
• Kontraksi lambat.
• Kontraksi seperti gelombang.
• Beberapa sel dihubungkan oleh gap junction, sehingga mereka merespon stimulasi secara terpadu. Kontraksi satu sel menyebar ke sel lain di sekitarnya.
• Berinervasi oleh sistem saraf otonom. Beberapa otot polos memiliki sel alat pacu yang berkontraksi secara spontan. Mereka diaktifkan oleh sistem saraf otonom.

Regulasi Kontraksi Otot Polos

• Dikontrol oleh perubahan dalam membran potensial istirahat, depolarisasi, hiperpolarisasi
• Pelepasan Ca+2 dari penyimpanan internal, misalnya SR.