Makalah Otot Polos Biofisika [PDF]

Citation preview

MAKALAH Tugas Mata Kuliah Biofisika



" OTOT POLOS (Smooth Muscle) "



Dosen Pengampu: Dr. Lisdiana, M.Si



Oleh : Muhammad (0402515084) Has Sabdosih (0402515090) Denik Islamiyah (0402515093)



PRODI PENDIDIKAN IPA KONSENTRASI BIOLOGI PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 BAB I



PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Otot merupakan suatu organ yang sangat penting bagi tubuh kita, karena dengan otot tubuh kita dapat berdiri tegap. Otot merupakan suatu organ atau alat yang memungkinkan tubuh kita agar dapat bergerak. Otot merupakan alat gerak aktif, ini adalah suatu sifat penting bagi organisme. Selain itu otot merupakan jaringan pada tubuh hewan yang bercirikan mampu berkontraksi, aktivitas biasanya dipengaruhi oleh stimulus dari sistem saraf. Unit dasar dari seluruh jenis otot adalah miofibril yaitu struktur filamen yang berukuran sangat kecil tersusun dari protein kompleks, yaitu filamen aktin dan myosin. Filamen aktin biasanya berhubungan dengan myosin yang mana bertanggung jawab untuk berbagai pergerakan sel. Myosin adalah prototipe dari penggerak molekuler - sebuah protein yang mengubah energi kimia dalam bentuk ATP menjadi energi gerak yang menghasilkan kekuatan dan pergerakan. Kebanyakan pergerakan umumnya adalah kontraksi otot yang memberi model untuk memahami interaksi aktin dan myosin dan aktivitas penggerak dari molekul myosin. Pada saat otot berkontraksi, filamen-filamen tersebut saling bertautan yang mendapatkan energi dari mitokondria di sekitar miofibril. Oleh karena itu, banyak jenis otot yang saling berhubungan walaupun jenis otot terdiri dari otot lurik, otot jantung, dan otot rangka. Ketiganya mempunyai fungsi dan tujuan yang berbeda pula. Dalam makalah ini akan membahas tentang otot polos. 1.2 RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana system otot pada manusia? 2. Bagaimana karakteristik otot polos ? 3. Bagaimana mekanisme gerak otot polos ? 1.3. TUJUAN PENULISAN 1. Untuk mengetahui sistem otot pada manusia 2. Untuk mengetahui karakteristik dari otot polos 3. Untuk mengetahui mekanisme gerak dari otot polos BAB II



PEMBAHASAN 2.1. Sistem Otot Sistem otot adalah sistem tubuh yang memiliki fungsi seperti untuk alat gerak, menyimpan glikogen dan menentukan postur tubuh. Otot merupakan alat gerak aktif yang mampu menggerakkan tulang, kulit dan rambut setelah mendapat rangsangan. Jaringan otot merupakan jaringan yang mampu melangsungkan kerja mekanik dengan jalan kontraksi dan relaksasi sel atau serabutnya. Sel otot memiliki struktur filamen dalam sitoplasma, bentuk selnya memanjang agar dapat melangsungkan perubahan sel menjadi pendek. Otot mempunyai 4 fungsi utama yaitu, kontraktilitas, eksitabilitas, ekstensibilitas dan elastisitas. 1. Contractility (kontraktilitas) adalah kemampuan otot untuk memendek dengan kekuatan tertentu. Ketika otot berkontraksi, hal tersebut menyebabkan pergerakan struktur internal otot (filamen otot) dan akan menngakibatkan tekanan pada organ dan pembuluh darah. 2. Excitability (eksitabilitas) adalah kemampuan otot untuk merespon stimulus, dimana umumnya otot, khususnya otot rangka berkontraksi sebagai akibat stimulasi oleh saraf. Otot polos dan jantung dapat berkontraksi tanpa stimulus luar, tetapi keduanya juga berkontraksi akibat stimulus saraf dan hormon. 3. Extensibility (ekstensibilitas) adalah dapat meregang pada panjang tertentu dengan derajat tertentu. 4. Elasticity (elastisitas) adalah kemampuan otot untuk kembali ke kondisi semula setelah melakukan proses meregang. Ada 3 macam otot yang digolongkan berdasarkan struktur dan fungsinya: 1) Otot polos 2) Otot rangka 3) Otot jantung 2.2 Otot Polos Jenis otot ini disebut juga sebagai otot tidak lurik atau otot involunteer. Otot polos terutama terdapat di bagian viseral, membentuk bagian kontraktil pada dinding saluran cerna sejak pertengahan esofagus sampai ke anus, termasuk saluran keluar kelenjar yang berhubungan dengan sistem ini. Otot ini terdapat pada system pernapasan, system reproduksi, arteri, vena, pembuluh limfe yang besar, dermis, iris, dan korpus siliaris pada mata. Pada tempat-tempat ini



otot polos berfungsi mengatur dan mempertahankan garis tengah lumen dari visera berongga. Sel-sel otot polos dapat tersusun tersebar atau membentuk berkas memanjang atau sebagai lembaran.



Gambar 2.6 Otot Polos Sel otot polos berbentuk gelendong, meruncing di kedua ujungnya, dan mempunyai bagian tengah yang lebih lebar, tempat letak intinya. Ukuran tergantung tempatnya, sekitar 15-20 μm pada pembuluh darah kecil sampai 0,2 mm dengan tebal 6μm. Pada dinding rahim yang sedang



mengandung



sel-sel



otot



membesar



dan



memanjang



sampai



0,5



mm.



Sitoplasma untuk sel otot disebut sarkoplasma mengandung sepasang sentriol. Dalam sitoplasma terdapat butir-butir glikogen yang penting sebagai sumber energi. Seperti sel–sel lainnya, sel otot diselubungi oleh membran plasma yang dinamakan sarkolema. Untuk nutrisi jaringan otot diperlukan pembuluh darah yang bercabang-cabang masuk di antara berkas-berkas otot. Persarafan Agar dapat berkontraksi maka jaringan otot membutuhkan rangsangan dari ujung-ujung saraf. Oleh Bozler dibedakan 2 tipe: 1. Tipe multi unit Apabila tiap otot polos mendapatkan rangsangan dari ujung-ujung saraf yang berasal dari sebatang serabut saraf sehingga setiap sel otot mendapat impuls dalam waktu bersamaan, akibatnya kontraksi dapat berlangsung bersamaan. Misalnya terdapat pada iris, arteri besar, dan duktus deferens. 2. Tipe visceral Dalam seberkas otot tidak semuanya mendapatkan ujung saraf tetapi rangsangan akan diteruskan ke otot-otot yang berdekatan melalui hubungan yang mirip gap junction.



Struktur Halus Sel Otot Sarkoplasma di dekat inti mengandung sejumlah mitokondria halus, mikrotubuli, granular endoplasmic reticulum dan kelompok-kelompok ribosom bebas. Kompleks golgi menempati didekat salah satu ujung inti. Dalam sarkoplasma terdapat berkas-berkas filamen yang membentuk miofibril. -



Ada 2 jenis miofilamen, yaitu:



Miofilamen halus Miofilamen kasar Kedua jenis miofilamen ini berjalan sejajar sumbu sel otot polos. Diantara berkas-berkas miofilamen terlihat mitokondria. Apabila dilihat berkas-berkas gabungan miofilamen halus dan miofilamen kasar maka mereka tidak membentuk pola yang teratur namun tersebar di seluruh sel. Sarkolema menunjukkan lekukan ke dalam yang dinamakan kaveola. Asal, pertumbuhan, dan regenerasi



Sebagian besar otot polos dibentuk melalui perkembangan sel-sel mesenkim. Dalam hubungannya dengan beberapa kelenjar dan saluran keluarnya seperti kelenjar-kelenjar liur, kelenjar keringat, dan kelenjar lakrimal ada sel dengan banyak ciri khas otot polos yang berkembang dari ektoderm dan disebut sel mioepitel. Sel otot polos dapat bertambah ukurannya akibat rangsangan fisiologis (misalnya dalam rahim selama kehamilan) dan akibat rangsangan patologis (misalnya dalam arteriol pada hipertensi). Pada keadaan dewasa dianggap bahwa sel otot polos berasal dari jaringan pengikat yang belum mengalami diferensiasi lanjut. 2.3 Mekanisme Kontraksi Otot polos Kontraksi otot polos seperti pada otot rangka dan jantung, sangat tergantung pada konsentrasi Ca2+ interseluler. Perbedaannya terletak pada mekanisme pengaturan kontraksi oleh Ca2+ troponin, maka sebagai penggantinya, Ca2+ mengaktifkan otot polos dengan pengaturan rantai myosin (myosin-linked regulation). Myosin otot polos dapat berinteraksi dengan aktin jika myosin rantai ringan difosforilasi. Ion Ca2+ mengatur fosforilasi myosin rantai ringan secara tidak langsung dengan jalan berkombinasi dengan protein pengikat Ca2+ (kalmodulin). Kompleks kalmodulin- Ca2+ mengaktifkan “myosin rantai ringan kinase”, yang memfosforilasi myosin rantai ringan kemudian memulai kontraksi dan memelihara siklus jembatan silang terus berjalan selama Ca2+ masih tersedia. Kontraksi dengan penguraian rantai myosin ini juga terjadi pada otot Moluska dan beberapa kelompok invertebrate yang lain serta pada system kontraktil aktin miosin non otot. Karena system tubulus T yang terorganisasi seperti pada otot rangka tidak ada, dan reticulum sarkoplasma biasanya sangat kurang luas, maka hubungan eksitasi-kontraksi pada otot polos juga agak berbeda dengan otot rangka. Ion Ca2+ yang mengaktifkan kontraksi otot sebagian besar berasal dari cairan ekstraseluler, sedangkan dari reticulum sarkoplasma hanya sedikit. Depolarisasi pada sarkolema menyebabkan permeabilitasnya terhadap Ca2+ meningkat, sehingga Ca2+ berdifusi masuk ke sarkoplasma (mengikuti gradient konsentrasi) untuk memulai kontraksi. Kontraksi berakhir bila Ca2+



dikeluarkan dari sarkoplasma dengan memompa kembali Ca 2+



keluar sel. Ada beberapa sel otot polos yang reticulum sarkoplasmanya membentuk tautan bercelah dengan sarkoplasmanya. Otot polos dapat diaktifkan secara spontan oleh saraf, hormone, dan pada beberapa kasus oleh regangan otot. semua sumber eksitasi aktif umumnya meningkatkan konsentrasi Ca2+ intraseluler.



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: 1) 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. 2) Enzim kinase rantai myosin diaktifkan oleh kalmodulin 4 Ca 2+ 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. 2.4 Mekanisme Relaksasi Otot polos. 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.



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Sistem otot adalah sistem tubuh yang memiliki fungsi seperti untuk alat gerak, menyimpan glikogen dan menentukan postur tubuh. Otot mempunyai 4 fungsi utama yaitu, kontraktilitas, eksitabilitas, ekstensibilitas dan elastisitas. Struktur otot terdiri atas berkas-berkas serabut otot, berkas serabut otot ini terdiri atas sel-sel otot. Di dalam setiap sel otot terdiri atas sarkolemna, sarkoplasma, dan miofibril. Miofibril memliliki struktur gelap dan strukur terang. Dalam pola gelap dan terang tersebut terdapat miofilamen yang terdiri atas filamen tipis dan filamen tebal. Filamen tipis merupakan aktin sedangkan filamen tebal merupakan mioisin. Aktin dan miosin merupakan protein sel otot yang bertanggung jawab atas kontraksi otot, selain aktin dan miosin, terdapat pula beberapa protein otot yang mempunyai peran penting dalam kontraksi otot, yaitu titin, tropomiosin, dan troponin. Kontraksi otot polos seperti pada otot rangka dan jantung, sangat tergantung pada konsentrasi Ca2+ interseluler. Perbedaannya terletak pada mekanisme pengaturan kontraksi oleh Ca 2+ troponin, maka sebagai penggantinya, Ca2+ mengaktifkan otot polos dengan pengaturan rantai myosin (myosin-linked regulation). Myosin otot polos dapat berinteraksi dengan aktin jika myosin rantai ringan difosforilasi. Ion Ca2+ mengatur fosforilasi myosin rantai ringan secara tidak langsung dengan jalan berkombinasi dengan protein pengikat Ca2+ (kalmodulin). Kompleks kalmodulin- Ca2+ mengaktifkan “myosin rantai ringan kinase”, yang memfosforilasi myosin rantai ringan kemudian memulai kontraksi dan memelihara siklus jembatan silang terus berjalan selama Ca2+ masih tersedia.



DAFTAR PUSTAKA Guyton. 2006. Medician of physiologi. Jakarta. EGC Setiadi. 2007. Anatomi Fisiologi Manusia. Surabaya. Graha Ilmu. l Setyawan, Risfandy. 2012. http://and1volleyball.blogspot.com/2012/08/sumber-sumber-energidan-metabolisme.html#!/2012/08/sumber-sumber-energi-dan-metabolisme.html (Diakses pada tanggal 4 November 2016) Sinaga, Erlintan dan Melva Silitonga. 2011. Anatomi Fisiologi Tubuh Manusia. Medan: Universitas Negeri Medan



PPT Sifat Otot Rangsangan: kapasitas otot untuk menanggapi rangsangan Kontraktilitas: kemampuan otot untuk mempersingkat dan menghasilkan kekuatan yang menarik Diperpanjang: otot dapat ditarik kembali ke panjang semula Elastisitas: kemampuan otot untuk mundur dengan panjang istirahat asli setelah membentang Otot Polos sel fusiform Salah satu inti per sel Nonstriated involuntary Lambat, seperti gelombang kontraksi Otot Polos Sel tidak lurik Serat lebih kecil daripada di otot rangka Berbentuk gelendong; tunggal, inti pusat aktin lebih dari myosin Tidak ada sarkomer Tidak diatur sebagai simetris seperti pada otot rangka, sehingga NO striations. Caveolae: lekukan di sarcolemma; Mungkin bertindak seperti tubulus T tubuh padat bukannya Z disk Memiliki filamen menengah noncontractile Otot Polos Dikelompokkan ke dalam lembar di dinding organ berongga Lapisan Longitudinal - serat otot sejajar dengan sumbu panjang organ Lapisan melingkar - serat otot menjalankan sekitar lingkar organ Kedua lapisan berpartisipasi dalam peristaltik Otot Polos Dipersarafi oleh sistem saraf otonom (ANS) Visceral atau kesatuan otot polos Hanya beberapa serat otot dipersarafi di masing-masing kelompok spread impuls melalui gap junction Yang kontrak sheet sebagai unit sering autorhythmic multiunit: Sel atau kelompok sel bertindak sebagai unit independen Arrector pili kulit dan iris mata Sifat Single-Satuan otot polos persimpangan gap



sel alat pacu jantung? dengan depolarisasi spontan Persarafan ke beberapa sel Nada = tingkat kontraksi tanpa stimulasi Meningkatkan / menurunkan? Dalam ketegangan Kontraksi dinilai Tidak ada perekrutan Bervariasi kalsium intraseluler peregangan Reflex Relaksasi dalam? Menanggapi tiba-tiba? Atau stretch berkepanjangan