BAB I

PRINSIP-PRINSIP KERJA OTOT SKELET

1. STRUKTUR OTOT SKELET

Kita dapat bergerak seperti: berjalan, duduk, melompat, berkedip dan

sebagainya adalah karena otot dan persendian. Untuk dapat mempelajari

prinsip-prinsip kerja otot maka perlu diketahui stuktur otot yang empat

macam yaitu; jaringan otot yang terdiri dari sel-sel otot, jaringan ikat,

saraf, dan pembuluh-pembuluh darah.

Kira-kira 40 persen tubuh terdiri dari otot skelet dan 5 sampai 10 persen

lainnya adalah otot polos dan otot jantung.

Semua otot skelet dalam tubuh dibentuk dari sejumlah serabut-serabut otot

dengan garis tengah berkisar antara 10 sampai 100 mikron, dan dapat

melebihi 30 cm ( misalnya otot sartorius ). Tiap-tiap serabut otot dapat

diperinci lagi menjadi myofibrildan miofilamen.

Masing-masing serabut otot juga dikelilingi oleh suatu jaringan halus

yang terdiri dari serabut-serabut jaringan ikat reticular dan beberapa

serabut kolagen yang elastis dan disebut endomysium dan ini yang

memisahkan tiap-tiap sel dari sel-sel lainnya.

Kelompok-kelompok serabut otot disatukan menjadi berkas-berkas atau

fasikulus yang masing-masing dipisahkan dari satu dengan yang lainnya

oleh jaringan yang dinamakan perimysium yaitu lapisan tipis dari serabut-

serabut kolagen yang elastis.

Perimysium ini juga meliputi semua jaringan ikat yang membungkus

beberapa fasikuli menjadi kelompok-kelompok yang lebih besar, dan

membentuk sekat-sekat fibrous didalam otot dan akhirnya seluruh otot

dibungkus oleh suatu lapisan jaringan ikat yang disebut epimysium.

Didalam ketiga pembungkus ini berjalan pembuluh-pembuluh darah dan

limfa dan juga serabut-serabut saraf. Dibawah endomisyum terdapat

sarcolema sebagai pembungkus serabut otot yang tipis dan elastis serta

membungkus kandungan seluler dari serabut otot dinamakan sarcolema

atau protoplasma, yang terdiri atas unsur-unsur umum cairan intra sel.

Cairan sarcoplasma mengandung kalium, magnesium, fosfat, protein,

enzim dalam jumlah banyak yang yang terletak diantara dan sejajar

dengan myofibrial.

Ini suatu keadaan yang menunjukan kebutuhan besar myofibrial akan

adenosin trifosfat ( ATP ) yang banyak sekali dibentuk oleh mitokondria.

Satu serabut otot yang dapat dipandang sebagai satu sel yang

memanjang, yang didalamnya terdapat banyak inti-inti. Dalam sarcolema

terdapat satu lapisan yang analog dengan membran sel yang dinamakan

membran plasma, disamping itu dibawahnya terdapat satu lapisan tipis

polisacarida yang sama dengan lapisan membran basalis disekitar kapiler-

kapiler darah, dan fibrial kolagen juga terdapat pada lapisan luar

sarcolema. Pada ujung-ujung serabut otot, lapisan luar sarcolema ini

bersatu dengan serabut-serabut tendo yang selanjutnya terkumpul dalam

berkas yang membentuk tendo otot dan kemudian melekat pada tulang.

Sedang tempat-tempat perlekatannya disebut origo dan insertio. Origo

tidak ikut bergerak pada waktu ototnya berkontraksi, sehingga origo ini

dinamakan punctum fixum. Sedangkan insertio adalah bagian skelet

dimana ototnya melekat dengan perantaraan tendo yang bergerak bila

berkontraksi, oleh karena itu insertio disebut punctum mobile.

GAMBAR

Gambar 1 : Stuktur otot skelet ; diambil dari

Fox : Sport Physiology. 1984 hal 91.

Miofibril : Filamen Aktin dan Miosin

Tiap-tiap serabut otot terdiri dari beberapa ratus ribu miofibril.

Selanjutnya masing-masing miofibril mengandung 1500 filamen miosin

dan 3000 filamen aktin, yang merupakan molekul-molekul protein polimer

besar yang bertanggung jawab untuk kontraksi otot. Karena filamen

miosin dan filamen aktin mengadakan intrerdigitasi secara parsial maka

miofibrial terlihat seperti pita terang dan pita gelap yang berselang-seling.

Pita terang hanya mengandung filamen aktin yang disebut pita I, karena

isotrop terhadap polarisasi cahaya. Pita gelap mengandung filamen miosin

dan filamen aktin yang ujung-ujungnya bertumpang tindih disebut pita A

karena tidak isotrop terhadap polarisasi cahaya. Oleh karena semua serabut

otot mempunyai pita terang dan gelap maka otot skelet dan jantung

nampak bergaris melintang dan sering disebut otot serat lintang.

Miofibrial juga terdiri dari unit-unit kontraktil yang disebut sarcomer

dan batas antara dua sarcomer adalah garis Z, kemudian dari garis Z ini

timbul filamen tipis atas filamen aktin. Filamen ini mengalilingi filamen

tebal atau filamen miosin. Daerah terang pada pusat A disebut zona H.

2. MEKANISME KONTRAKSI

Pada waktu kontraksi filamen tipis (aktin) bergeser sedemikian rupa

sehingga menarik garis Z kearah pusat sarcomer.

Dalam keadaan relaksasi maka ujung filamen aktin yang berasal dari dua

membran Z bertumpang tindih satu sama lainnya, yang sekaligus juga

terjadi tumpang tindih sepenuhnya antara filamen myosin. Pada keadaan

berkontraksi maka filamen aktin akan tertarik kebagian dalam diantara

filamen myosin. Membran Z tertarik oleh filamen aktin mendekati ujung

filamen myosin. Dengan demikian kontraksi otot itu terjadi oleh suatu

mekanisme peluncuran filamen ( Sliding Filamen Mechanism ). Dalam

keadaan istirahat kekuatan tarik-menarik antara filamen aktin dan myosin

dihambat, tetapi apabila otot dalam keadaan aktip maka membran serabut

otot akan melepaskan ion kalsium kedalam sarcoplasma dalam jumlah

besar. Ion kalsium ini akan menimbulkan kekuatan tarik menarik diantara

filamen tersebut sehingga terjadi kontraksi. Tetapi energi yang diperlukan

untuk proses kontraksi selanjutnya berasal dari ikatan tinggi yaitu

adenosin trifosfat ( ATP ).

GAMBAR

Gambar 2 : Posisi filamen aktin dan miosin pada waktu relaksasi dan

kontraksi.

3. MACAM-MACAM KONTRAKSI OTOT

Fungsi otot adalah untuk berkontraksi. Ada empat macam cara kontraksi

otot yaitu :

a. kontraksi isotonik

b. kontraksi isometrik

c. kontraksi eksentrik

d. kontraksi isokinetik

GAMBAR

Gambar 3 : Macam kontraksi otot ( isotonik, isometrik dan eksentrik )

a. kontraksi isotonik

kontraksi isotonik ini juga dinamakan kontraksi konsentrik atau

dinamik. Pada kontraksi ini terjadi pemendekan otot. Sebagai contoh

kontraksi ini adalah pada waktu seseorang mengangkat bola.

b. kontraksi isometrik

pada kontraksi ini tidak kelihatan adanya gerakan maka sering disebut

sebagai kontraksi alasik, misalnya mempertahankan sikap tubuh adalah

salah satu dari kontraksi isometrik.

c. kontraksi eksentrik

pada kontraksi ini biasanya terjadi pemendekan, atau panjang otot tetap,

tetapi suatu saat ada perpanjangan otot pada waktu kontraksi dan ini

yang dinamakankontraksi eksentrik.

d. kontraksi isokinetik

yaitu ketegangan yang timbul pada otot, yang terjadi pemendekan

dengan kecepatan ( kinetik ) yang sama ( iso ) dinamakan kontraksi

isokinetik.

Apabila otot dapat berkontraksi berturut-turut secara maksimum untuk

jangka waktu yang lama maka dikatakan ketahanan ototnya baik.

Karena ada empat macam kontraksi, maka ketahanannya juga untuk

empat macam kontraksi tersebut. Sering ketahanan otot dikatakan

sebagai berlawanan dengan kelelahan otot. Sehingga otot yang lekas

lelah dikatakan mempunyai ketahanan otot yang rendah. Peningkatan

kekuatan maupun ketahanan otot pasti disertai dengan perubahan dari

otot, misalnya terjadi hipertrofi, hiperplasi maupun split dan ini adalah

tergantung dari macam latihannya.

Karena ada 4 macam kontraksi maka didalam menyusun program

latihan kekuatan maupun ketahanan juga harus disesuaikan dengan

kekuatan kontraksi mana yang hendak ditingkatkan dengan

menggunakan metode-metode yang khusus pula.

Program isotonik

De Lorme dan WATKINS adalah orang-orang pertama pada tahun 1948

yang menamakan metode program penambahan beban progresif, yang

dikenal dengan metode repetition maksimum ( RM ) atau maksimum

ulangan ( MU ).

Repetition maksimum ( RM ) adalah beban maksimum yang dapat

diangkut dengan ulangan tertentu sebelum kepayahan. De Lorme dan

WATKINS menggunakan 10 RM.

Didalam latihan dibagi menjadi tiga tahap yaitu :

1. set I = 10 ulangan dengan beban ½ beban RM

2. set II = 10 ulangan dengan beban ¾ beban RM

3. set III = 10 ulangan dengan beban 1 beban RM

Apabila sesudah set III dapat diangkat lebih dari 10 ulangan maka harus

ditentukan lagi beban 10 RM yang baru, dan begitu seterusnya sampai

tujuan yang diinginkan sudah tercapai. Adapun frekwensi latihan

dianjurkan 4 hari dalam seminggu.

Program isometrik

Seperti telah disebutkan terdahulu bahwa pada kontraksi isometrik otot

tidak mengalami perubahan panjang. Hal ini dimungkinkan apabila

beban lebih besar dari kekuatan maksimum. Keuntungan dari latihan

isometrik ini ialah tidak diperlukan alat-alat yang khusus. Misalnya

dengan mendorong tembok dengan kekuatan yang penuh, akan tetapi

ada juga kerugiannya yaitu atlet tidak tahu kemajuan yang dicapai, dan

bagi pelatih tidak tahu dengan pasti apakah atletnya sudah menjalankan

dengan kekuatan penuh atau belum. latihan ini dilaksanakan dengan

mempertahankan ketegangan maksimal selama 5 detik sampai 10 detik

dan diulang 5 sampai 10 kali.

Frekwensi untuk latihan isometrik ini adalah 5 hari dalam seminggu

yang cocok diberikan latihan ini adalah atlet panahan, dan menembak.

Latihan eksentrik

Latihan ini tidak lazim digunakan dalam melatih atlet karena latihan ini

banyak digunakan dalam terapi maupun rehabilitasi.

Latihan isokinetik

Latihan ini harus dengan menggunakan alat-alat dapat mengatur

kecepatan tetap konstan meskipun kontraksi maksimum. Jadi pada

waktu latihan ini seluruh sudut gerakan kontraksi ototnya maksimum

dan dan kecepatannya konstan, latihan jenis ini adalah lebih cepat

kelihatan kemajuannya dan tidak memakan waktu yang lama.

Kelebihan dan kekurangan dari setiap latihan tersebut adalah sebagai

berikut :

Tabel I

UNSUR-UNSUR ISOTONIK ISOMETRIK ISOKINETIK

Peningkatan kekuatan

Peningkatan ketahanan

Beaya

Kemudahan dikerjakan

Kemungkinan timbul -

kerusakan

Peningkatan keterampilan

Baik

Baik

Sedang

Sulit

Banyak

Baik

Jelek

Jelek

Murah

Mudah

Sedang

Jelek

Ketat

Ketat

Mahal

Sangat mudah

Sedikit sekali

Ketat

0 10 20 30 40

50

% Kenaikan

Gambar 4 : Prosentase kenaikan kekuatan dan ketahanan pada tiga jenis

latihan.

Hasil latihan yang dilakukan 4 kali seminggu selama 8 minggu.

Ketahanan

Kekuatan

Kekuatan

Ketahanan

Isokinetik

Isotonik

Isometrik

Kekuatan

Ketahanan

4. JENIS-JENIS SERABUT OTOT

Dalam tubuh manusia, terutama pada otot skelet terdapat dua jenis

serbut otot yaitu otot yang lebih kuat bekerja secara anaerobik dan otot

yang lebih kuat bekerja secara aerobik. Kedua jenis serabut ini mempunyai

perbedaan mekanis maupun kimiawi, termasuk tegangan yang timbul

selama kontraksi maksimal, daya tahan dan kontraksi enzim metabolisme.

Serabut otot yang aerobik dinamakan tipe I, otot merah, serabut lambat,

serabut oksidasif lambat ( slow twitch fibers : ST ). Sedang yang anaerob

dinamakan tipe II, otot putih, serabut otot cepat ( fast twitch fibers : FT )

atau otot glikolisis cepat ( fast glikolitik : FG ). Untuk yang tipe II masih

dibagi lagi menjadi dua tipe berdasarkan metabolismenya yaitu : tipe IIa

dan tipe IIb. Bahkan ada yang membagi menjadi tiga yaitu : tipe IIa, tipe

IIb, dan tipe IIc ( Astrand, 1986 : 34 ).

- Serabut otot merah ( sloow – twich = tipe I = SO ( oksidatif ).

Dengan melihat namanya serabut ini mempunyai sifat kontraksi

lambat, tegangan yang dihasilkan pada kontraksi maksimum

rendah, endurance tinggi karena disamping kaya enzim oksidatif,

juga banyak mengandung mitokondria dan banyak mengandung

kapiler.

- Serabut otot putih ( fast-twich = tipe IIb FG ( glikolitik ).

Secara praktis serabut ini mempunyai sifat berlawanan dengan tipe

II. Kontraksinya cepat, tegangan yang dihasilkan pada kontraksi

maksimum besar, tetapi cepat lelah karena energinya didapat

secara anaerobik. Otot ini dipergunakan untuk kekuatan maksimum

dan power.

- Serabut intermedia ( fast- twich tipe IIa FOG (oksidatif glikolitik ).

Serabut ini merupakan bentuk antara tipe I dan tipe IIb.

Kontraksinya cukup cepat, tegangan yang dihasilkan cukup besar,

tetapi tidak dapat cepat lelah karena mengandung enzim oksidatif

dan kaya akan kapiler.

Distribusi tipe serabut otot berfariasi dari individu ke individu. Misalnya

pelari maraton mempunyai persentasi serabut SO yang tinggi dan pada

sprinter ditemukan proporsi serabut FG yang tinggi.

Untuk proporsi serabut adalah dipengaruhi oleh faktor genetik ( Robert,

1984 : 246 ). Sedangkan perbedaan jenis-jenis serabut otot adalah bukan

sifat asli dari sel, melainkan ditentukan sebagian oleh persyarafannya

( Ganong, 1982 : 58 ).

Experiment yang dilakukan yaitu menukarkan saraf yang menuju

keserabut ST dipindahkan ke serabut FT dan begitu sebaliknya. Setelah

terjadi pertumbuhan kembali secara lengkap, maka otot lambat

kontraksinya menjadi cepat dan otot cepat kontraksinya menjadi lambat.

Dan penelitian yang sama pernah pula dilakukan dengan hasil yang sama (

Strauss, 1979 : 52 ).

Beberapa kali juga pernah dilakukan penelitian mengenai efek latihan

terhadap perubahan jenis serabut otot, yaitu dengan memberi rangsangan

pada serabut FT otot pada tibialis anterior kelinci 8 jam setiap harinya

selama 7 minggu maka menghasilkan serabut tipe IIb menjadi IIa

(Sweeney, 1986 : 431 ).

Begitu pula dengan latihan endurance serabut IIb dapat berubah menjadi

IIa ( Watson, 1983 : 516 ). Sedangkan perubahan tipe IIb menjadi tipe I

belum pernah ditemukan. Sedangkan sebagian besar penelitian untuk

latihan endurance tidak terlihat adanya perubahan prosentase ST maupun

FT fiber ( Wilmore, 1988 : 141 ).

Untuk kalasifikasi sifat yang dimiliki oleh serabut otot dapat dilihat

pada tabel I dibawah ini :

Klasifikasi serabut otot skelet manusia

Yang dimiliki

Tipe I

Slow twich fiber

Tipe II

Fast twich fiber

a b

Motorneuron

Kecepatan kontraksi

Ketahanan

Kepadatan kapiler

Mioglobin

Glikogen

Enzim glikolitik

Enzim mitokondrial

ATPase pada miofibrial

kecil

tendah

tinggi

tinggi

tinggi

-

rendah

tinggi

rendah

besar

tinggi

sedang

sedang

sedang

-

tinggi

sedang

tinggi

besar

tinggi

rendah

rendah

rendah

-

tinggi

rendah

tinggi

Tabel II : klasifikasi sifat yang dimiliki oleh serabut- serabut otot skelet

manusia. ( Diambil dari Astrad : Physiological Bases Of

Exercise. Hal 36. ).

5. KONTROL KERJA OTOT.

Otot-otot adalah tidak hanya ditembus dan dilalui pembuluh-

pembuluh dari sistem sirkulasi, akan tetapi juga didapatkan banyak sekali

saraf-saraf.

Beberapa saraf yang mengandung serabut-serabut motorik dan sensorik

datang dari sistem saraf pusat memasuki tiap-tiap otot.

Saraf-saraf ini mengandung banyak sekali akson-akson yang masing-

masing melayani fiber-fiber dalam fasikulus. Didalam fasikulus ini saraf

tadi mengeluarkan beberapa cabang yang masing-masing mempunyai

sesuatu “end plate” yang terbenam didalam sebuah serabut otot, sehingga

serabut-serabut otot tersebut mempunyai hubungan langsung dengan

sistem saraf pusat.

Jumlah serabut otot yang disarafi oleh satu serbut saraf motorik

berkisar antara tiga sampai beberapa ratus, jumlah ini berbeda-beda

tergantung pada besar kecilnya otot. Dalam keadaan normal kelompok-

kelompok serabut otot yang disarafi oleh suatu serabut saraf akan

berkontraksi sebagai satu kesatuan otot. Suatu sel saraf, aksonnya beserta

cabang-cabangnya, dan serbut otot yang dilayaninya dikenal sebagai satu-

kesatuan motor ( motor unit ). Kesatuan motor unit ini dapat dianggap

sebagai kesatuan fungsional yang fundamental dari kontraksi neomuscular.

Sistem saraf pusat terdiri dari otak, spinal cord, dan 31 pasang

saraf perifer yang cabang-cabangnya keluar dari spinal cord menuju

keseluruh bagian tubuh ( Falls, 1970 : 37 ).

Kesatuan steruktur yang ada pada sistem saraf pusat adalah sel-sel saraf

atau neuron. Sedangkan pada sel body ( soma ) mempunyai uluran-uluran

yang disebut dendrit dan akson.

Dendrit adalah sejumlah serabut pendek yang selalu maenyalurkan impuls

menuju ke sel body.

Akson adalah berserabut panjang yang timbul dibagian badan sel. Akson

ini berakhir pada sejumlah biji sinap yang dinamakan kancing terminal

atau telodendria.

Akson menyalurakan implus jauh dari sel dan mereka membuat hubungan

fungsional dengan dendrit-dendrit dari neuron-neuron yang lain dan

berakhir dalam organ-organ effektor misalnya otot. Dekat dengan

pangkalnya akson mempunyai selubung disebut myelin sheath, sehingga

penyaluran ilmpuls akan lebih cepat.

Akson ini merupakan jalan masuk dan keluar dari sistim saraf pusat .

sedangkan neuron yang menerima informasi dari lingkungan seperti panas,

tekan, raba, bau an lain-lainnya kemudian diteruskan keotak atau spinal

cord disebut neuron affern.

Spinal cord adalah bertindak sebagai penghubung ( tombol ) datangnya

impuls dari sel-sel saraf sensori untuk diteruskan ke sistim saraf pusat, dan

yang membawa aksi keluar adalah sel-sel saraf motorik. Dalam

mekanisme ini ada bagian bagian yang sangat penting yaitu :

1. Reseptor : sebagai penerima informasi.

2. Sel saraf afferent : yang menyampaikan informasi dari reseptor ke

spinal cord.

3. Synapse : sebagai penghubung antara sensorik dan motorik.

4. Sel saraf efferen : saraf motorik yang meneruskan impuls dari spinal

cord ke effektor.

5. effektor : organ yang bertanggung jawab untuk memberikan

jawaban.

Satu motor unit beserta bagian-bagiannya dapat dilihat pada gambar

5 dibawah ini.

GAMBAR

Gambar 5 : Suatu motor unit terdiri dari motor neuron dan serbut otot

yang disarafinya ( * Diambil dari Brooks : Exercise

physiology, 1984, hal 350 ).

Untuk terjadinya kontraksi otot yaitu apabila impuls menjangkau

neuromyal junction, maka ion kalsium mengalir cepat dan menimbulkan

potensial listrik yang disebut potensial “ end plate “, dan ini akan

membangkitkan seluruh serabut otot dan menyebabkan kontraksi.

Kontraksi ini benar-benar hasil interaksi antara lapisan filamen aktin dan

miosin, dimana filamen aktin tertarik masuk diantara filamen miosin

kemudian otot memendek.

6. SUMBER ENERGI DAN METABOLISME UNTUK KONTRAKSI

OTOT

Kontraksi otot memerlukan energi. Otot adalah diibaratkan sebagai

suatu mesin untuk mengubah energi kimia menjadi energi mekanik.

Sumber langsung dari energi untuk kontraksi otot adalah devirat-devirat

fosfat organik yang kaya energi didalam otot, dan sebagai sumber yang

terakhir adalah metabolisme antara karbohidrat dan lipida. Oleh karena itu

kontraksi otot sangat tergantung pada energi yang disuplai oleh ATP.

Sebagian besar energi ini diperlukan untuk mekanisme roda pasak dimana

jembatan penyebrang ( Cross Bridge ) tertarik filamen aktin, tetapi dalam

jumlah sedikit diperlukan untuk :

1. Memompa kalsium dari sarkoplasma kedalam retikulum

sarkoplasma.

2. Memompa ion kalsium dan natrium melalui membran serbut otot

untuk mempertahankan lingkungan ionik yang cocok untuk

pembentukan potensial aksi.

Akan tetapi, jumlah ATP yang terdapat pada serabut otot cukup untuk

mempertahankan kontraksi penuh selama satu detik, akan tetapi setelah

ATP dipecah menjadi ADP, maka ATP mengalami refosforilasi ATP baru

dalam waktu kurang dari satu detik ( Guyton, 1976 : 183 ).

Terdapat beberapa senergi yang diperlukan untuk refosforilasi antara

lain :

1. Sumber energi pertama yang digunakan untuk membentuk kembali

ATP adalah zat keratin fosfat, yang membawa ikatan ikatan fosfat

berenergi tinggi yang sama seperti ATP.

Ikatan fosfat berenergi tinggi dari keratin fosfat dipecah dan dilepaskan

energi yang mengakibatkan pengikatan ion fosfat baru pada ADP untuk

membentuk kembali ATP. Akan tetapi jumlah kratin fosfat juga sangat

sedikit ( hanya sekitar lima kali jumlah ATP ). Oleh karena itu energi yang

disimpan dari ATP cadangan dan kratin fosfat dalam otot masih mampu

menyebabkan kontraksi maksimal otot selama tidak lebih dari beberapa

detik.

2. Sumber energi yang lain yang digunakan untuk membentuk

kembali kratin fosfat dan ATP adalah energi yang dikeluarkan dari bahan

makanan ( karbohidrat, lemak, dan protein ).

Sebagian besar energi ini dilepaskan dari perjalanan oksidasi bahan

makanan tersebut. Oksidasi ini mengeluarkan energi untuk membentuk

energi baru.

Jadi sumber terakhir energi untuk kontraksi otot adalah makanan dasar dan

oksigen.

GAMBAR

Gambar 6 : ( A ). ATP terdiri dari sejumlah besar molekul yang disebut

adenosin dan tiga komponen yang lebih sederhana disebut

fosfat.

( B ). Energi yang dilepaskan dari pemecahan ATP, digunakan

untuk melakukan kerja biological. Pembangunan blok-blok

untuk sintesis ATP adalah hasil-hasil pemecahannya,

adenosindihospate ( ADP ) dan inorganik phospate ( PI ).

( C ). Energi untuk mesintesa kembali ATP datang dari

pemecahan makanan dan phosphocreatine. Energi ini

dipasangkan dengan energi yang dibutuhkan dari reaksi

mesintes kembali itu. * Diambil dari Fox Sport physiology 19.

hal 12 *.