Sistem Rangka Manusia: Fungsi dan Jenis Tulang

• Sistem gerak manusia terdiri dari alat gerak aktif (otot) dan alat gerak pasif (tulang)
• Rangka adalah susunan tulang yang membentuk tubuh, terletak di dalam tubuh dan disebut endoskeleton

Sistem Rangka Manusia

• Alat gerak pasif tersusun atas tulang yang saling berhubungan.
• Fungsi rangka:
  • Alat gerak pasif
  • Tempat melekatnya otot rangka
  • Penunjang tubuh agar tegak
  • Pelindung organ lunak seperti otak, mata, jantung, dan paru-paru
  • Pembentuk sel darah di sumsum tulang belakang
  • Penyimpanan kalsium dan fosfor

Macam-Macam Tulang

• Tulang rawan (kartilago) terdiri dari sel tulang rawan (kondrosit) dan matriks (kondrin)
• Matriks adalah zat interseluler di antara kondrosit
• Pada tulang rawan tidak terdapat pembuluh darah dan saraf, kecuali lapisan luarnya (perikondrium)
• Jenis tulang rawan:
  • Hialin: mengandung serabut kolagen halus, bening kebiruan, memiliki perikondrium, berfungsi menguatkan pernapasan, gerak sendi, pertumbuhan tulang panjang, terdapat di permukaan persendian, tulang rawan laring, trakea, bronki, hidung
  • Elastin: matriks keruh kekuningan, lebih elastis, memiliki perikondrium, mengandung anyaman serabut elastin kuning, memberi fleksibilitas dan menyokong, terdapat di epiglotis, daun telinga, saluran telinga luar, tubulus eustachius, laring
  • Fibrosa: matriks gelap dan keruh, tidak memiliki perikondrium, mengandung serabut kolagen yang kokoh dan fleksibel, menyokong dan melindungi, terdapat di ruas tulang belakang (vertebra), persendian simfisis pubis
• Tulang keras (osteon) terbentuk dari kartilago (mesenkim)
• Tulang keras tersusun dari jaringan tulang keras, yaitu sel tulang keras (osteosit) yang membentuk lingkaran
• Osteosit dibentuk oleh osteoblas, yang mensekresikan matriks (osteon)
• Osteon mengandung mineral, sedikit kolagen, dan zat perekat
• Osteoklas merombak tulang dengan enzim kolagenase proteolisis
• Tulang keras dibungkus periosteum yang mengandung pembuluh darah, limfa, dan saraf
• Matriks tulang keras terdiri dari 2/3 mineral dan 1/3 kolagen
• Mineral: kalsium fosfat, kalsium karbonat, kalsium flourida, magnesium flourida, glikosaminoglikans, dan osteokolagen
• Sistem Havers terdiri atas lamela matriks tulang, lakuna, kanalikuli, dan saluran Havers
• Saluran Volkmann menghubungkan antar saluran Havers
• Struktur tulang dibagi menjadi tulang sponge dan tulang kompak
• Tulang sponge memiliki rongga berisi sumsum merah, tersusun dari trabekula, terletak di ujung tulang panjang
• Tulang kompak tidak memiliki rongga, tersusun dari sistem Havers, berisi sumsum merah atau kuning di bagian tengah
• Proses pengerasan tulang disebut osifikasi
• Jenis osifikasi:
  • Intramembran (penulangan langsung): pada tulang keras
  • Endokondral: pada tulang rawan, pembentukan tulang manusia

Susunan Rangka Manusia

• Rangka tubuh manusia dikelompokkan menjadi rangka aksial dan apendikular

Rangka Aksial

• Tulang tengkorak (kranium)
  • Terbagi dua : bagian kepala (melindungi otak) dan bagian muka (wajah)
  • Tulang tengkorak bagian kepala belum menyatu sempurna saat bayi lahir
  • Hubungan tulang tengkorak bagian kepala tidak dapat digerakkan
• Tulang belakang (kolumna vertebra):
  • Melindungi sumsum tulang belakang, menopang tubuh dan kepala
  • Antar ruas dihubungkan cakram tulang rawan agar fleksibel
  • Terdiri atas 33 ruas: 7 ruas tulang leher, 12 ruas tulang punggung, 5 ruas tulang pinggang, 5 ruas tulang kelangkang (menyatu), 4 ruas tulang ekor (menyatu)
• Tulang dada (sternum) dan tulang rusuk (kosta):
  • Tulang dada tempat melekatnya tulang rusuk bagian depan
  • Tulang rusuk terdiri dari 7 pasang tulang rusuk sejati, 3 pasang tulang rusuk palsu, 2 pasang tulang rusuk melayang

Rangka Apendikular

• Tulang anggota gerak dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu sepasang tulang anggota gerak bagian atas (lengan atau tangan) dan sepasang tulang anggota gerak bagian bawah (kaki atau tungkai)
• Tulang anggota gerak atas (lengan atau tangan):
  • 2 tulang lengan atas
  • 2 tulang pengumpil
  • 2 tulang hasta
  • 16 ruas pergelangan tangan
  • 10 tulang telapak tangan
  • 28 tulang jari tangan
• Tulang anggota gerak bawah (kaki atau tungkai):
  • 2 tulang paha (femur)
  • 2 tulang tempurung lutut
  • 2 tulang kering
  • 2 tulang betis
  • 14 ruas pergelangan kaki
  • 10 tulang telapak kaki
  • 28 tulang jari kaki
• Tulang gelang bahu:
  • 2 tulang belikat (skapula)
  • 2 tulang selangka (klavikula), melekat pada tulang dada
• Tulang gelang panggul terdiri atas tiga jenis tulang
  • 2 tulang pinggul (tulang usus/ilium)
  • 2 tulang duduk (iskium)
  • 2 tulang kemaluan (pubis)

Bentuk-Bentuk Tulang

• Tulang pipa:
  • Bagian-bagiannya: diafise (tengah), epifise (ujung), cakram epifise
  • Cakram epifise terdiri atas tulang rawan (anak-anak) atau tulang (dewasa)
  • Memiliki rongga sumsum tulang
  • Metafise: sambungan epifise dan diafise
  • Periosteum: selaput pembentuk pembuluh darah dan jaringan ikat
  • Endosteum: selaput pembatas rongga sumsum
• Tulang pipih:
  • Tersusun dari tulang spong, berisi sumsum merah
  • Contoh: belikat, tengkorak
• Tulang pendek:
  • Berbentuk kubus, tersusun dari tulang spons dan lapisan tulang kompak
  • Contoh: pangkal lengan (pergelangan tangan), pangkal kaki
• Tulang tidak beraturan:
  • Tidak memiliki bentuk yang spesifik
  • Contoh: wajah, tulang belakang
• Tulang sesamoid:
  • Kecil bulat, bersambungan dengan kartilago, ligamen, tendon, atau tulang lain
  • Contoh: patela (tempurung lutut)

Pertumbuhan dan Perkembangan Tulang

• Osifikasi: proses penggantian sel mesenkim dan kartilago menjadi tulang keras
• Tahapan osifikasi:
  • Rangka tubuh embrio berupa kartilago hialin (kecuali tulang pipih)
  • Kondrosit berproliferasi dalam kartilago embrio
  • Osteoblas mengisi bagian diafisis kartilago
  • Matriks kartilago mengalami pengapuran (kalsifikasi)
  • Nutrisi kondrosit terputus, kondrosit berdegenerasi
  • Perikondrium menjadi periosteum
  • Jaringan ikat dan pembuluh darah masuk ke matriks kartilago
  • Lakuna kondrosit terisi osteoblas membentuk osteosit
  • Osteosit membentuk konsentris
  • Terbentuk matriks tulang dari protein, kalsium, dan fosfor
  • Muncul pusat osifikasi primer
  • Osteoklas merombak matriks membentuk rongga tulang spons
  • Osteoblas aktif membentuk osteosit dan matriks
  • Muncul pusat osifikasi sekunder di epifisis menyebabkan pemanjangan tulang
• Perbedaan osifikasi intramembran dan endokondral:
  • Osifikasi intramembran: sel mesenkim, terjadi pada minggu ke-8 usia embrio, berlangsung sekali seumur hidup (primer), terjadi pada tulang pipih
  • Osifikasi endokondral: sel kartilago, terjadi saat embrio hingga remaja (sampai usia 20-an), berlangsung dua kali (primer saat embrio, sekunder setelah lahir), terjadi pada tulang pipa

Persendian pada Manusia (Artikulasio)

• Artikulasi (arthrosis): hubungan antartulang
• Sendi: bentuk khusus yang memungkinkan gerakan tulang
• Gerak tulang dipengaruhi bentuk sendi dan kontraksi otot
• Macam-macam hubungan antartulang:
  • Sinartrosis:
    • Sedikit gerak atau tidak ada gerakan
    • Jenis:
      • Sinfibrosis: disatukan jaringan ikat fibrosa, tidak ada gerakan (contoh: antartulang tengkorak bayi)
      • Sinkondrosis: dihubungkan tulang rawan hialin, sedikit gerakan (contoh: tulang rusuk dengan tulang dada)
  • Amfiartrosis:
    • Pergerakan terbatas karena tekanan
    • Contoh:
      • Sindesmosis (tibia fibula inferior): dihubungkan jaringan penyambung
      • Simfisis (tulang pubis dan antar ruas tulang belakang)
  • Diartrosis:
    • Kedua ujung tulang tidak dihubungkan jaringan ikat atau tulang rawan, tetapi sinovial, sehingga tulang dapat bergerak secara mudah
    • Struktur: kapsul persendian, ligamen, kartilago hialin, rongga sinovial, cairan sinovial

Macam-Macam Sendi Diartrosis

• Sendi peluru:
  • Berporos tiga, ujung tulang berbentuk bonggol masuk ke tulang cekung
  • Gerakan bebas ke segala arah
  • Contoh: lengan atas dengan tulang belikat, tulang paha dengan tulang pinggul
• Sendi engsel:
  • Berporos satu, ujung tulang bergerak membentuk lekukan
  • Contoh: siku, lutut, ruas antar jari
• Sendi putar:
  • Berporos satu, ujung tulang satu mengitari ujung tulang lainnya
  • Memungkinkan rotasi
  • Contohnya, hubungan antara tulang kepala dengan tulang atlas, tulang hasta dan tulang pengumpil
• Sendi pelana:
  • Berporos dua, kedua ujung tulang membentuk sendi
  • Gerakan seperti orang naik kuda
  • Contoh: ibu jari dengan tangan dan tulang metakarpal dengan karpal
• Sendi kondiloid (ellipsoid) atau sendi gulung:
  • Berporos dua, satu ujung tulang oval masuk ke lekuk elips
  • Gerak mengitari
  • Contoh: telapak tangan dengan tulang pengumpil, persendian antara pergelangan tangan dan tulang pengumpil, metakarpal dan karpal
• Sendi luncur:
  • Tidak berporos, kedua ujung tulang agak rata
  • Menghasilkan gerakan geser
  • Contoh: antar tulang karpal (pergelangan mata kaki)

Otot Sebagai Alat Gerak

• Sel otot berasal dari lapisan mesoderm
• Sel otot memiliki kemampuan berkontraksi (mengkerut) karena rangsangan dari saraf
• Fungsi utama: alat gerak aktif
• Sifat otot: kontraktibilitas, ekstensibilitas, elastisitas, eksitabilitas
• Struktur otot:
  • Sel otot (serat otot) tersusun dalam berkas-berkas
  • Dibungkus lapisan jaringan ikat (epimisium)
  • Dalam epimisium terdapat berkas serabut otot (fasikulus)
  • Setiap sel otot memiliki membran sel (sarkolema)
  • Sarkolema memisahkan sel otot
  • Sitoplasma sel otot (sarkoplasma)
  • Serabut otot (miofibril)
  • Miofibril tersusun dari miofilamen (sarkomer)
  • Miofilamen tebal (miosin) dan tipis (aktin)
  • Aktin dan miosin bersifat kontraktil
  • Bagian gelap sarkomer (pita A): filamen miosin
  • Bagian terang sarkomer (pita I): filamen aktin
  • Zona H: daerah terang di tengah pita A
  • Garis Z: tempat perlekatan aktin
  • Warna otot disebabkan mioglobin yang mengikat oksigen
  • Mekanisme kerja otot

Mekanisme Kerja Otot

• Otot berkontraksi (pendek) karena rangsangan, relaksasi (meregang) jika ada waktu istirahat.
  • Jika rangsangan singkat otot tegang (tonus) atau tidak diberi relaksasi (kejang/tetanus)
  • Otot terlatih tumbuh besar (hipertropi) atau tidak terlatih lemah (atropi)
  • Kontraksi otot dikendalikan sistem saraf
• Di dalam sarkoplasma terdapat glikogen, ATP, fosfokreatin dan enzim glikolisis
• Filamen tebal (pita A) mengandung protein miosin
• Filamen tipis (pita I) mengandung protein aktin, tropomiosin dan troponin (Tp C, Tp, I, T)
• Tahapan mekanisme kerja otot (kontraksi):
  • Saraf motoris merangsang otot rangka
  • Asetilkolin merangsang pelepasan Ca2+ dari retikulum sarkoplasma
  • Ca2+ bergabung dengan troponin C (Tp C)
  • Daerah aktif aktin terbuka
  • Kepala miosin berikatan dengan aktin membentuk aktomiosin
  • ATP pada kepala miosin pecah (terhidrolisis) menjadi ADP + P + energi
  • Miosin menarik aktin sehingga sarkomer memendek
  • Apabila adenosin trifosfat (ATP) dihasilkan dan kepala miosin kembali berikatan dengan ATP lain, maka ikatan aktomiosin terputus dan ATP akan terhidrolisis menjadi ADP + P + energi baru.
  • Kepala miosin akan berikatan dengan aktin kembali dan menarik aktin.
  • Penarikan aktin akan terus dilakukan sampai terjadi overlaping sempurna antara aktin-miosin yang menyebabkan otot menjadi memendek dan terjadi kontraksi

Relaksasi Otot:

• Ca2+ terlepas dari troponin C dan kembali ke retikulum sarkoplasma
• Ikatan aktomiosin terputus saat ATP terikat pada kepala miosin
• Troponin (Tp I) terikat kuat pada aktin dan tropomiosin menutupi daerah tempat berikatannya kepala miosin dengan aktin
• Filamen aktin dan miosin kembali ke posisi semula (tidak overlaping sempurna)

Sumber energi untuk kerja otot:

• Langsung: ATP dari glukosa darah (Glukosa + O2 → CO2 + H2O + energi)
• Tidak mencukupi: energi dari glukosa otot (glikogen)

Macam-Macam Otot

• Otot lurik (otot serat lintang/ otot rangka):
  • Melekat pada rangka, bentuk serabut panjang, banyak inti, dikendalikan saraf motoris, kontraksi cepat, menempel pada tulang, bawah kulit, dan diafragma
• Otot polos (otot visceral/alam dalam):
  • Tidak memiliki garis melintang, satu inti, kerja lambat beraturan, dikendalikan saraf impuls, kontraksi lambat, terdapat di pencernaan, respirasi, urogenital, pembuluh darah
• Otot jantung (miokardium):
  • Memiliki garis melintang, serabut bercabang, satu atau dua inti, dikendalikan saraf spontan, kontraksi teratur tahan lama, hanya pada jantung
• Sifat kerja otot:
  • Antagonis: menimbulkan efek gerak berlawanan (ekstensor-fleksor, abduktor-adduktor, depressor-elevator, supinator-pronator, protaktor-retraktor)
  • Sinergis: menimbulkan gerak searah (rotasi, pronator teres-pronator quadratus, sirkumduksi)

Kelainan Tulang dan Otot pada Manusia

• Kelainan tulang:
  • Artritis: gangguan pada sendi (artritis eksudatif/nanah, artritis sika/kekurangan minyak sendi)
  • Memar: sobek selaput sendi
  • Layuh semu: infeksi sifilis menyebabkan tulang tidak bertenaga
  • Fraktura: patah tulang (tertutup, terbuka), fisura (retak)
  • Nekrose: periosteum rusak, tulang mati
  • Polio: lumpuh layuh karena virus polio
  • Osteoporosis: tulang rapuh
  • Rachitis: kekurangan vitamin D menyebabkan tulang kaki bengkok (huruf O atau X)
  • Mikrosefalus: kepala kecil karena pertumbuhan tengkorak terhambat
  • TBC tulang: tulang rusak dan membusuk karena TBC atau tumor ganas
• Kelainan susunan tulang:
  • Lordosis: tulang belakang terlalu membengkok ke depan
  • Kifosis: tulang belakang membengkok ke belakang
  • Skoliosis: tulang belakang membelok ke kiri atau kanan
• Kelainan/ gangguan pada otot disebabkan karena:
  • Serangan penyakit:
    • Atrofi otot: mengecil karena penyakit
    • Tetanus: kontraksi terus menerus karena infeksi bakteri Clostridium tetani
  • Aktivitas:
    • Kaku leher: otot trapesium meradang
    • Kram: aktivitas otot terus menerus
  • Gangguan otot bawaan:
    • Hernia abdominal: dinding otot abdominal sobek
    • Miastenia gravis: otot melemah sehingga lumpuh
    • Distrofi otot: penyakit genetik sejak anak