Potensial Aksi [PDF]

Citation preview

Potensial aksi adalah aliran ionik positif dan negatif yang bergerak dimembran sel. Langkah awal pengolahan informasi indra adalah transformasienergistimulusmenjadi potensial reseptor , lalu menjadi potensial aksi pada serabut saraf. Pola potensial aksi merupakan kode informasi mengenai dunia,walaupun kadang-kadang kode yang disampaikan berbeda dari yang akandisampaikan. Potensial aksi ada pada tiaphewan. B.MEKANISME POTENSIAL AKSI Perbedaan konsentrasi realatif kation dan anion pada sisi yang berseberangan pada membran plasma menyebabkan sisi sitoplasmik membran bermuatan negatif dibandingkan sisi ekstraseluler. Perbedaan muatan ini disebut potensial membran. Neuron memiliki saluran ion bergerbang gated ion channel)yang memungkinkan sel mengubah potensial membrannya. Neuron dapatdihiperpolarisasikan dengan stimulus yang membuka saluran Kalium dandidepolarisasikan penurunan gradient listrik0 oleh stimulus yang membukasaluran Natrium. Stimulus yang mendepolarisasikan dengan kekuatan memadaiakan mengubah potensial membran ke level kritis yang disebut potensial ambangsehingga memicu potensial aksi atau impuls saraf. Potensial aksi adalah peristiwa listrik yang terlokalisir yaitu depolarissaimembran pada titik perangsangan yang spesifik. Potensial aksi tidak bergantung pada kekuatan stimulus pendepolarisasi. Semakin besar diameter akson semakincepat penghantaran potensial aksi karena tahanan arus listrik berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar arus tersebut.Potensial aksi dibangkitkan ketika ion Natrium mengalir ke dalammelintasi membran. Depolarisasi potensial pertama telah menyebar ke wilayah bersebelahan pada membran tersebut, mendepolarisasi wilayah ini dan memulai potensial aksi kedua. Pada lokasi potensial aksi pertama membran mengalamirepolarisasi ketika K= mengalir keluar. Potensial aksi ketiga merambat secara berurutan saat repolarisasi berlangsung. Melalui mekanisme ini aliran ion lokalmenembus membran plasma dan menghasilkan impuls saarf yang merambatsepanjang akson tersebut.Saluran ion yang pembukaan gerbangnya diatur oleh voltase yangmenghasilkan potensial aksi hanya berkonsentrasi di sekitar nodus Ranvier.Cairan ekstraseluler juga berhubungan dengan membran akson namun melompatdari satu nodus ke nodus lain melewati daerah yang berinsulasi myelin pada membran di antara nodus itu. Mekanisme ini disebut penghantaran bersaltosalvatory conduction. C. POTENSIAL AKSI SEL Pada sebuah sel yang dalam keadaan istirahat terdapat beda potensial diantara kedua sisi membrannya. Keadaan sel yang seperti ini disebut keadaan polarisasi. Bila sel yang dalam keadaan istirahat/polarisasi ini diberi rangsanganyang sesuai dan dengan level yang cukup maka sel tersebut akan berubah darikeadaan istirahat menuju ke keadaan aktif. Dalam keadaan aktif, potensialmembran sel mengalami



perubahan dari negatif di sisi dalam berubah menjadi positif di sisi dalam. Keadaan sel seperti ini disebut dalam keadaan depolarisasi.Depolarisasi ini dimulai dari suatu titik di permukaan membran sel dan merambatke seluruh permukaan membran. Bila seluruh permukaan membran sudah bermuatan positif di sisi dalam, maka sel disebut dalam keadaan depolarisasisempurna.Setelah mengalami depolarisasi sempurna, sel selanjutnya melakukanrepolarisasi. Dalam keadaan repolarisasi, potensial membran berubah dari positif di sisi dalam menuju kembali ke negatif di sisi dalam. Repolarisasi dimulai darisuatu titik dan merambat ke seluruh permukaan membran sel. Bila seluruhmembran sel sudah bermuatan negatif di sisi dalam, maka dikatakan sel dalamkeadaan istirahat atau keadaan polarisai kembali dan siap untuk menerimarangsangan berikutnya.Aktivitas sel dari keadaan polarisasi menjadi depolarisasi dan kemudiankembali ke polarisasi lagi disertai dengan terjadinya perubahan-perubahan pada potensial membran sel. Perubahan tersebut adalah dari negatif di sisi dalam berubah menjadi positif dan kemudian kembali lagi menjadi negatif. Perubahanini menghasilkan suatu impuls tegangan yang disebut potensial aksi( action potential ). Potensial aksi dari suatu sel akan dapat memicu aktivitas sel-sel lainyang ada di sekitarnya. Berikut ini akan diuraikan bagaimana proses terjadinya potensial aksi dari suatu sel yang semula dalam keadaan istirahat



Kanal Sodium dan Potasium yang Terpicu-Tegangan ( Voltage-Gated )Yang berperan dalam proses depolarisasi maupun repolarisasi selama berlangsungnya potensial aksi adalah kanal-kanal sodium dan potasium yangterpicu-tegangan. Gambar 4 mengilustrasikan kanal terpicu tegangan tersebut.Gambar 4. Kanal terpicu-teganganSebuah kanal (misalnya sodium) terpicutegangan mempunyai beberapa bagian fungsional. Salah satunya yaitu untuk menentukan selektivitas terhadapion. Untuk kanal sodium, hanya dapat melewatkan ion sodium saja tidak untuk ion yang lain misalnya potasium. Bagian lainnya yaitu berfungsi sebagai gerbang( gate ) yang dapat membuka atau menutup. Gerbang tersebut dikendalikan olehsebuah sensor tegangan, yang menanggapi level potensial membran. Ada duamacam gerbang yaitu gerbang aktivasi dan gerbang inaktivasi. Ketika potensialmembran normal yaitu -90 mV, gerbang inaktivasi terbuka tetapi gerbang aktivasitertutup sehingga menghalangi masuknya ion sodium ke sisi dalam membranmelalui kanal tersebut.Bila karena sesuatu sebab potensial membran di sisi dalam



berubahmenjadi kurang negatif, yaitu manjadi sekitar antara -70 dan -50 mV, maka hal iniakan menyebabkan terjadinya perubahan konformasi dalam gerbang aktivasi,sehingga gerbang tersebut menjadi terbuka. Keadaan ini disebut keadaanteraktivasi, yang menaikkan permeabilitas membran terhadap ion sodium manjadi500 sampai 5000 kali lipat, sehingga ion-ion sodium dapat dengan cepat masuk kedalam sel melalui kanal ini. Masuknya ion sodium ke dalam sel melalui kanal sodium terpicu-tegangan ini menyebabkan kenaikan potensial membran dengancepat dari -90 mV menjadi +35 mV.Kenaikan potensial membran sel tersebut menyebabkan gerbang inaktivasiyang semula terbuka menjadi tertutup. Penutupan ini terjadi sekitar 0,1 ms setelahterbukanya gerbang aktivasi. Berbeda dengan gerbang aktivasi yang membukadengan cepat, gerbang inaktivasi ini menutup secara lambat. Tertutupnya gerbanginaktivasi mengakibatkan ion sodium tidak lagi dapat mengalir ke dalam selmelalui kanal ini, sehingga potensial membran berubah menuju ke keadaanistirahat. Proses ini disebut repolarisasi.Gerbang inaktivasi yang tertutup tersebut akan tetap tertutup sampai potensial membran kembali ke atau mendekati level potensial istirahat. Olehkarena itu, biasanya kanal sodium terpicu-tegangan tidak dapat terbuka kembalisebelum sel kembali ke keadaan repolarisasi terlebih dahulu.Dalam otot jantung, disamping kanal sodium terpicu-tegangan terdapat juga kanal kalsium-sodium terpicutegangan yang juga ikut berperan dalam prosesdepolarisasi. Kanal ini permeabel terhadap ion kalsium maupun sodium. Jikakanal ini terbuka maka ion-ion kalsium dan sodium dapat mengalir ke dalam sel.Kanal ini teraktivasi dengan lambat, yaitu memerlukan waktu 10 sampai 20 kalilebih lama dibanding kanal sodium terpicutegangan. Oleh karena itu kanal inidisebut sebagai kanal lambat , sedang kanal sodium disebut kanal cepat.Terbukanya kanal kalsium-sodium memungkinkan ion kalsium masuk ke dalamsel. Karena ion kalsium bermuatan positif, maka masuknya ion ini ke dalam selmengakibatkan perpanjangan proses depolarisasi, atau dengan kata lain terjadi penundaan proses repolarisasi.Dalam proses repolarisasi, yang juga ikut berperan adalah kanal kalsiumterpicu-tegangan. Dalam keadaan istirahat, gerbang kanal ini tertutup sehingga ion potasium tidak dapat mengalir melalui kanal ini. Pada saat potensial membrannaik dari -90 mV menuju nol, pada kanal ini terjadi pembukaan konformasigerbang sehingga ion potasium dapat mengalir keluar sel melalui kanal ini. Akantetapi, karena adanya sedikit penundaan ( delay ), kanal potasium ini terbuka pada saat yang bersamaan dengan mulai tertutupnya kanal sodium. Kombinasi antara berkurangnya ion sodium yang masuk ke dalam sel dan bertambahnya ion potasium yang keluar sel mengakibatkan peningkatan kecepatan prosesrepolarisasi menuju potensial membran istirahat.Perubahanperubahan potensial membran mulai keadaan istirahat,depolarisasi, repolarisasi,



dan kembali istrahat diperlihatkan dalam Gambar 5.Perubahan potensial tersebut berupa impuls yang disebut potensial aksi sel. Adalima fase dalam potensial aksi tersebut yaitu fase 4, 0, 1, 2, dan 3. Fase 4 adalahfase istirahat sel.Gambar 5. Potensial aksi selFase 0 adalah fase pada saat kanal sodium terpicu-tegangan (kanal cepat)terbuka sehingga ion-ion sodium dengan cepat masuk ke dalam sel. Fase 1 adalahfase pada saat kanal potasium mulai membuka (dengan lambat). Fase 2 adalahkombinasi fase menutupnya kanal sodium terpicu-tegangan, membukanya kanalkalsium-sodium terpicu-tegangan (kanal lambat), dan membukanya kanal potasium terpicu-tegangan. Fase ini disebut plateau. Fase 3 adalah fase kombinasi menutupnya kanal-kanal sodium dan kalsium-sodium terpicu-tegangan sertamembukanya kanal potasium terpicu-tegangan. Selanjutnya sel kembali ke fase 4,yaitu fase Pompa Na + -K