Otot merupakan
jaringan peka rangsang (eksitabel) yang dapat dirangsang secara kimia, listrik
dan mekanik untuk menimbulkan suatu aksi potensial.
Terdapat tiga
jenis otot yang dasarnya mekanisme kontraksi ketiga jenis otot ini sama:
1. Otot
rangka
Terdiri dari sel yang
mempunyai striae, berbentuk silindris dan mempunyai banyak inti serta berada
dibawah control kesadaran. sel-selnya sejajar satu sama lain dan melekat ke
tulang melalui jaringan kolagen yang membentuk tendo.
2. Sel
otot jantung
Mempunyai striae,
multinukleus, silindris dan bercabang-cabang serta berkontraksi tidak dibawah
pengaruh kesadaran.
3. Otot
polos
Tidak berstriae, hanya mempunyai
satu inti dan juga tidak dibawah pengaruh kesadaran.
OTOT RANGKA
Otot rangka
terdiri dari serabut-serabut otot dengan diameter 10-8- um, dimana setiap
serabut otot akan terbagi lagi menjadi serabut yang lebih kecil. Fungsi utama
otot rangka adalah melakukan kontraksi yang menjadi dasar terjadinya gerakan
tubuh. Aktivitas dari kurang lebih 600 otot rangka yang terdapat di bagian
tubuh dikoordinasi oleh sistim saraf sehingga membentuk gerakan yang harmonis
dan posisi tubuh yang tepat.
Setiap serabut
otot dikelilingi oleh sarkolema yang merupakan membrane sel serabut otot. Pada
ujung serabut, sarkolema akan bergabung dengan serabut tendo yang akan
membentuk tendo otot yang melekat pada tulang. Setiap serabut otot terdiri dari
beberapa myofibril dan setiap myofibril mengandung miofilamen (aktin dan
myosin). Mekanisme kontraksi otot rangka bergantung pada interaksi kedua
protein kontraktil ini.
Myofibril berada
dalam sarkoplasma yang komposisinya sama dengan komposisi cairan intrasel.
Sarkoplasma banyak mengandung ion K, Mg, Fosfat dan enzim-enzim. Juga terdapat
mitokondria dalam jumlah besar diantara myofibril. Pada mitokondria inilah
dibentuk ATP sebagai sumber energy untuk kontraksi otot. Sarkplasma akan
melakukan perluasan kearah dalam sebagai T tubulus. Melalui T tubulus inilah
gelombang depolarisasi selama proses eksitasi dapat mencapai myofibril yang
terletak dibagian dalam.
Diantara
myofibril terdapat reticulum sarkoplasma (RS) yang memegang peranan penting
dalam proses eksitasi-kontrksi coupling. Otot yang melakukan kontraksi dengan
cepat mempunyai RS lebih banyak. Pada ujung RS terjadi pelebaran yang disebut
terminal cisternae yang posisinya sangat berdekatan dengan T tubulus dan
disebut junctional sarcoplasmic reticulum.
Struktur ini sangat besar peranannya dalam proses eksitasi-kontrksi coupling,
dan kemungkinan sebagai calcium channel.
Fungsi RS adalah melepaskan ion Ca selama proses kontraksi dan pengambilan
serta penyimpanan kembali ion Ca selama proses relaksasi.
Mekanisme
kontraksi otot dimulai dengan aksi potensial pada motorneuron (aksi potensial
pada sel postsinaps yang disebarkan dari sel presinaps serabut saraf yang
menginervasi otot). Hal ini akan menimbulkan impuls (aksi potensial) pada otot.
Aksi potensial pada otot mengakibatkan pelepasan ion kalsium dari RS, juga
mengaktifkan Ca channel pada T tubulus sehingga akan banyak ion kalsium dilepas
ke dalam sarkoplasma. Ion Ca akan berikatan dengan troponin C sehingga akan
mengubah konfigurasi aktin-tropomiosin-troponin kompleks, dimana aktif site
dari aktin akan terbuka sehingga dapat terikat dengan kepala myosin (cross
bridge). Ikatan inilah yang mengakibatkan kontraksi otot karena tertariknya
aktin ke arah myosin oleh struktur cross bridge yang keluar dari myosin.
Pada proses
relaksasi, ion kalsium akan dikembalikan ke RS secara transport aktif. Troponin
yang kehilangan ion kalsium akan mempengaruhi struktur
aktin-tropomiosin-troponin kompleks, sehingga aktif site aktin kembali ditutupi
oleh tropomiosin dan ikatan antara aktin dan myosin tidak terjadi lagi.
Lepasnya ikatan antara aktin dan myosin ini menyebabkan relaksasi otot.
Jenis-Jenis
kontraksi otot
1. Kontraksi
isotonic
Pada kontraksi isotonic
terjadi perubahan panjang otot dimana otot akan memendek untuk melawan beban
yang ringan dan konstan. Pada kontraksi ini terbentuk kerja eksterna tanpa
disertai perubahan tegangan pada otot. Jenis kontraksi ini terjadi pada saat
mengangkan beban yang ringan.
2. Kontraksi
isometric
Tidak terjadi perubahan
panjang otot, walaupun terjadi kontraksi. Pemendekan otot dapat dicegah dan
tidak terjadi kerja eksterna, tetapi tercipta suatu tegangan dan terjadi
produksi energy dalam bentuk panas. Kontraksi ini dapat terjadi pada saat
mengangkat beban yang berat. Dalam kehidupan sehari-hari yang terjadi adalah
kombinasi antara kedua kontraksi ini yang disebut kontraksi auksotonik.
3. Kontraksi
isokinetik
Merupakan kontraksi otot maksimal
pada kecepatan yang tetap pada pergerakan. Jenis pergerakan ini biasanya pada
bidang olahraga, misalnya gerakan mengayunkan tangan pada renang gaya bebas.
Sumber energi
untuk kontraksi otot
Kontraksi otot
membutuhkan energi, dan otot disebut sebagai mesin yang mengubah energi kimia
menjadi energi mekanik. Sumber energy yang segera dapat diperoleh dari ikatan
fosfat berenergi tinggi yang terdapat pada ATP. Ikatan fosfat berenergi tinggi
ini lepas jika terjadi hidrolisis ATP menjadi ADP seperti reaksi berikut:
ATP → ADP + Pi
Pada reaksi ini
dilepaskan 7300 kalori untuk setiap molekul ATP. Hirolisis ATP terjadi melalui
enzim ATPase yang terdapat pada myosin. Sebagian besar energy ini digunakan
untuk membentuk cross bridge antara aktin dan myosin, sebagian kecil
dipergunakan untuk aktivitas pompa Ca pada RS dan pompa Na-K. Konsentrasi ATP
yang terdapat pada otot rangka hanya dapat mempertahankan kontraksi sekitar 1-2
detik. Tetapi setelah ATP dipecah menjadi ADP, maka ADP akan direfosforilasi
untuk membentuk ATP baru, dimana proses inipun hanya berlangsung beberapa
detik. Terdapat beberapa sumber energy untuk proses refosforilasi ATP yaitu:
1. Fosfokreatin
Fosfokreatin membawa
ikatan fosfat berenergi tinggi dan akan dihidrolisa menjadi keratin dan fosfat.
Ikatan fosfat yang berasal dari fosfokreatin akan dipergunakan untuk resintesa
ATP dari ADP dengan bantuan enzim keratin kinase.
2. Glikogen
Glikogen yang terdapat
pada otot akan dipecah menjadi asam piruvat dan asam laktat dengan proses
enzimatik dan akan menghasilkan energy yang akan dipakai untuk resintesa ATP
dari ADP. ATP tersebut dipakai secara langsung untuk kontraksi otot atau
membentuk kembali fosfokreatin. Proses ini disebut glikolisis. Proses ini
terjadi tanpa adanya oksigen sehingga kontraksi otot dapat berlangsung dalam
jangka pendek. Demikian juga pembentukan ATP melalui proses ini 2,5 kali lebih
cepat daripada memakai oksigen. Hanya saja terdapat hasil akhir yang akan
berakumulasi (asam laktat) pada otot. Bila hanya mengandalkan proses ini kontraksi
otot hanya berlangsung 1 menit
3. Glikogen
Pada proses ini oksigen akan lebih
banyak bergabung dengan glukosa, asam lemak atau protein untuk menghasilkan
ATP. 90% dari ATP yang terbentuk berasal dari mekanisme glukosa. Sebagian besar
ATP yang dibutuhkan untuk proses kontraksi otot yang lama berasal dari proses
ini.
Otot Polos
Otot polos
mempunyai struktur yang lebih kecil dari otot rangka dan tidak ada gambaran
striata. RS tidak berkembang dengan baik seperti otot rangka. Juga terdapat
aktin, myosin dan tropomiosin tetapi tidak terdapat troponin. Otot polos juga
mengandung sedikit mitokondria dan ini tergantung dari aktivitas
metabolismenya.
Jenis otot polos
1. Otot
polos unit ganda (multi unit)
Terdiri atas serabut
otot polos yang berbeda-beda dan setiap serabut otot bekerja sendiri-sendiri
tanpa tergantung dengan serabut otot lainnya. Karakteristik yang terpenting
dari otot polos ini adalah setiap serabut otot berkontraksi tidak tergantung
pada serabut otot lainnya. Juga jarang menimbulkan kontraksi yang spontan.
Contoh otot ini adalah otot polos siliaris mata, otot piloerektor yang
menyebabkan berdirinya rambut akibat rangsang simpatis.
2. Otot
polos unit tunggal (single unit)
Terdiri dari ratusan sampai jutaan
serabut yang berkontraksi secara keseluruhan sebagai suatu kesatuan. Serabut
ototnya berkumpul membentuk satu kesatuan dan membrane selnya melekat satu sama
lain pada beberapa tempat sehingga eksitasi pada satu serabut dengan mudah
disebarkan ke serabut lainnya. Otot polos ini terutama yang menyusun dinding organ dalam seperti
usus, lambung, saluran empedu, ureter, uterus dan pembuluh darah. Otot ini juga
biasa disebut otot viseralis.
Kontraksi otot
polos
Otot polos juga
mempunyai filament aktin dan myosin dengan karakteristik kimia yang sama dengan
filament aktin dan myosin pada otot rangka. Pada otot polos tidak terdapat
troponin, sehingga mekanisme pengaturan kontraksinya berbeda. Aktin dan myosin
mekanisme kontraksi satu sama lainnya seperti halnya otot rangka dan proses ini
diaktivasi oleh ion Ca dan ATP sebagai sumber energy.
Oleh karena pada
otot polos RS tidak begitu berkembang
seperti otot rangka, maka sumber utama ion kalsium untuk kontraksi otot
berasal dari ion kalsium ekstrasel yang masuk melalui Ca channel ke dalam sel.
Ion kalsium akan terikat pada kalmodulin
yang mempunyai fungsi seperti troponin pada otot rangka. Walaupun struktur
kalmodulin dan troponin hampir sama,
tetapi mekanismenya dalam mengawali kontraksi berbeda. Ikatan
Ca-kalmodulin akan mengaktifkan enzim myosin kinase yang menyebabkan
fosforilasi ATP pada kepala myosin. Fosforilase kepala myosin akan menyebabkan
aktin membentuk cross bridge dengan myosin dan terjadilah kontraksi.
Bila konsentrasi
ion Ca turun dibawah konsentrasi yang cukup untuk menimbulkan kontraksi, maka
akan terjadi proses defosforilase dari kepala myosin yang dikatalisa oleh enzim
myosin fosfatase. Enzim ini akan memisahkan gugus fosfat dari kepala misoin sehingga
interaksi filament aktin dan myosin akan berhenti, dan terjadilah relaksasi.
