biokimia muskuloskeletal

BIOKIMIA TULANG, SENDI,& OTOT

KELOMPOK 2

Tutor : dr. Yusnam Syarief

Ketua : Novandra Hendrawan

Sekertaris : Sakina J.H.Saleh

Anggota : Cindy Novita Sari

: Hanna Anggitya

: Fuad Filardi

: Rahmi

: Triutami Ningrum

: Zul Ahmad

: Zahra

SKENARIO

Pada saat Sholat, kita harus melakukan gerakan Takbir, Sujud, Ruku dan Duduk

Pada saat bekerja dengan menggunakan komputer kita harus menggerkkan jari-jari tangan kita

Pada saat jalan-jalan di Mall, kaki dipergunakan untuk berjalan

KATA KUNCI

Gerakan Sholat

Menggerakkan jari-jari tangan

Berjalan

BIOKIMIA SENDI

BIOKIMIA OTOT

BIOKIMIA TULANG

BIOKIMIA MUSKULOSKELETAL

BIOKIMIA TULANG

Tulang adalah jaringan ikat yang terdiri atas :

Zat anorganik ( Mineral )

Glikosaminoglikan (G.A.G) : Senyawa yang tersusun atas rantai gula bercabang N-asetilgalaktosamin dan asam glukuronat.Senyawa glikosaminoglikan (G.A.G) merupakan komponen struktural penting dalam penyusun kartilago dan meningkatkan ketahanan tulang terhadap tekanan.Senyawa glikosaminoglikan (G.A.G) ini disintesis oleh sel-sel tulang yaitu osteoblast dan osteosit.

Zat organik ( Matriks tulang )

Zat anorganik kristal Hidroksiapatit yaitu Ca10 (PO4)6 (OH)2, Na+, Mg2+, CO32-

(karbonat) dan F+ (Fluorida ). Hidroksi apatit merupakan faktor yang menentukan kekuatan tulang, 99% Ca2+ berada dalam tulang.Zat organik pada tulang berupa protein 90-95% adalah kolagen tipe 1. Kolagen tipe V dan kolagen lainnya merupakan bagian kecil pada matriks.

Tulang selalu berada dalam keadaan “Dynamic Equilibrium” atau “peristiwa tukar ganti”.

Peristiwa ini terlaksana karena ada dua jenis sel , yaitu :

Osteoblas : - Deposisi tulang (Mineralisasi)

- Sintesis matriks baru

Osteoklas : - Resorpsii tulang (Demineralisasi)

- Menghancurkan matriks lama

Kandungan Kalsium Dalam Tulang

Terdapat kelenjar paratiroid, yaitu :

Hormon PTH (Paratiroid Hormon )

Fungsinya :

- Memacu Osteoklas pada tulang.

- Menghambat Osteoblast pada tulang.

- Memicu pelepasan kalsium (Ca2+) dari tulang ke plasma.

- Meningkatkan reabsorpsi kalsium (Ca2+) ke ginjal.

Sel parafolikuler (Sel C) menghasilkan Calsitonin

Fungsinya :

- Menurunkan kadar Ca2+ dalam plasma dengan cara penghambatan osteoklas (

menurunkan laju pelepasan Ca2+ dari tulang )

- Memacu eksresi Ca2+ melalui ginjal.

METABOLISME DALAM TULANG

Vitamin D

Vitamin D berperan dalam meningkatkan absorpsi Ca2+ dan Po4

3- (Fosfat) melalui usus. Akibatnya Ca2+ dan Po43- dalam

darah meningkat sampai batas tertentu sehingga terbentuk garam Ca3 (Po4)2 yang mengendap ditulang.

Vit D memasukkan kalsium ke tulang dari darah.

Vitamin C

Vitamin C penting untuk sintesis kolagen pada tulang dan pembuluh darah.

Vitamin A

Vitamin A penting untuk regenerasi sel-sel .

Kartikosteroid : untuk menghambat osteoblast sehingga dapat menyebabkan Osteoporosis

Kalsitonin : Memompa Ca2+ ke dalam tulang merupakan antagonis Osteoklas.

Estrogen : Mempertinggi integritas tulang dengan cara sintesis matriks dan deposisis mineral dalam tulang, bekerja secara antagonis terhadap osteoklas

BIOKIMIA SENDI

Sendi merupakan pertemuan antara dua bagian atau objek yang berbeda.

Sendi memungkinkan beban pasif (tulang) bergerak. Otot yang melekat pada 2 tulang terhubung oleh sendi.

SENDI

Rawan Sendi

Rawan sendi terdiri dari substansi rawan: kondrotin sulfat, sedikit protein dan sedikit Ca2+. Dibuat oleh kondroblas atau kondrosit.

Membran dan cairan sinovium

Dalam cairan sendi terlarut glikosaminoglikan, terutama asam hialuronat.Sel sinovium akan mensintesis asam hialuronat sebagai zat tambahan plasma dalam membentuk cairan sendi. Cairan sinovium berwarna kuning pucat, jernih dan kental. Biasanya jumlah cairan ini sedikit berkisar antara 1-4 ml dan lebih sedikit lagi pada sendi-sendi kecil.

SENDI

Ligamentum dan kapsul sendi

Berperan dalam stabilisasi sendi.Secara umum strukturnya merupakan gelendong kolagen (bersama-sama elastin merupakan protein terbanyak yaitu 90%) dan diantaranya dapat dijumpai fibrosit.

Meniskus

Meniskus (lempeng firbokartilago) dijumpai pada sendi tertentu seperti sendi lutut, sternoklavikular, radioulnar distal, dan akromioklavikular

Lubrikasi sendi

Terdapat dua sistim lubrikasi yaitu sistim hidrostatik yang berperan pada tekanan besar dan boundary system yang berperan pada tekanan rendah

BIOKIMIA OTOT Otot adalah transduser ( mesin ) biokimia utama yang mengubah energi

potensial (kimiawi) menjadi energi kinetik (mekanis). Otot, jaringan tunggal terbesar di tubuh manusia, membentuk sekitar 25% massa tubuh saat lahir, lebih dari 40% pada orang dewasa muda, dan sedikit lebih kecil dari 30% pada usia lanjut.Otot terdiri dari otot rangka, jantung dan otot polos.

Secara fungsional, otot rangka terdiri atas :

Otot tipe I (otot merah, slow twitch muscle)

Otot tipe II (otot putih, fast twictch muscle)

Mekanisme Kontraksi Otot

Model dari filamen-filamen yang bergerak longgar menjelaskan mekanisme kontraksi otot.Menurut model tersebut, filamen tipis dan tebal bergeser satu sama lain.Kontraksi otot dapat berlangsung melalui daur reaksi-reaksi berikut:

1. Pada keadaan awal miosin dengan kepalanya terikat pada aktin.Melalui pengikatan ATP, kepala miosin dilepaskan dari aktin.

2. Kepala miosin menghidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi, dan menahan kedua produk reaksi tersebut agar tetap terikat.Pemecahan ATP menyebabkan suatu tegangan alosterik kepala miosin.

ATP ADP +Pi+ e

ATPase

3. Kemudian kepala miosin membentuk suatu jembatan baru ke suatu molekul aktin yang bersebelahan.

4. Aktin mengurus pelepasan Pi dan tak lama setelah itu, juga pelepasan ADP.Dengan demikian,tegangan alosterik kepala miosin terlaksana dengan cara perubahan konformasi yang bekerja seperti hentakan kemudi.Selama tersedia ATP daur yang baru dapat mulai sehingga filamen tebal selalu bermigrasi sepanjang filamen tipis menuju ke arah garis Z.Setiap satu hentakan kemudi dari kira-kira 500 kepala suatu filamen tebal menghasilkan suatu kontraksi sebesar kira-kira 10nm dan pada kontraksi otot yang kuat, hal ini terulang kurang lebih 5 kali setiap detik.

PADA KONTRAKSI OTOT SERAT LINTANG BERLANGSUNG PROSES-PROSES BERIKUT :

Sel-sel otot mengalami depolarisasi

Sinyal untuk depolarisasi terdapat pada kanal Ca2+ di dalam RS

Kanal-kanal untuk Ca2+ membuka

Kadar Ca2+ meningkat

Ca2+ terikat pada troponin C

Perubahan konfirmasi troponin menggeser tropomiosin

Kepala miosin terikat pada aktin

Daur aktin miosin berjalan

Serat otot memendek

PADA AKHIR DARI KONTRAKSI BERLANGSUNG PROSES BERIKUT :

Kadar Ca2+ menurun melalui transport balik Ca2+ ke dalam RS

Troponin C kehilangan Ca2+

Tropomiosin kembali ke tempatnya pada aktin dan menutup daur aktin-miosin

Otot mengendur

SUMBER ENERGI UNTUK GERAK OTOT

ATP merupakan sumber energi utama untuk kontraksi otot.ATP berasal dari oksidasi karbohidrat dan lemak.

Kontraksi otot merupakan interaksi antara aktin dan miosin yang memerlukan ATP.

Miosin mengikat aktin untuk membentuk aktomiosin dan aktivitas ATPase intrinsiknya sangat meningkat dalam kompleks ini.

ATP ---- ADP + PAktin + Miosin ------------------------- Aktomiosin ATPase


Kreatin Fosfat

kreatin

ADP

Kreatin fosfokinase

ATP

Kontraksi OtotATPase

miosin

ADP+ Pi

Glukosa 6-fosfat

Glikolisis

Glikogen otot

AMP

Fosforilasi Otot

Fosforilasi Oksidatif

Adenill Kinase

ADP1.1 Berbagai sumber ATP di otot


Terdapat 3 jalur yang dapat memasok ATP tambahan sesuai kebutuhan dalam kontraksi otot :

Perpindahan fosfat berenergi tinggi dari kreaktin fosfat ke ADP.Kreatin fosfat merupakan simpanan energy pertama yang di gunakan pada awal aktivitas kontraktil seperti ATP serta mengandung sebuah gugus fosfat berenergi tinggi, yang dapat di berikan secara langsung ke ADP untuk membentuk ATP.

kreaktin fosfat merupakan persenyawaan fosfat berenergi tinggi yang terdapat dalam konsentrasi tinggi pada otot. kreaktin fosfat tidak dapat dipakai langsung sebagai sumber energi, tetapi kreaktin fosfat dapat memberikan energinya kepada ADP.


Fosforilasi oksidatif ( siklus asam sitrat dan sisitem transfortasi electron ).Ini berlangung di metakondria otot apabila tersedia cukup O2. Jalur ini memili bahan bakar glukosa dan asam lemak, tergantung pada intensitas dan durasi aktivitas. Walaupun menghasilkan banyak molekul ATP ( 32 ) untuk setiap molekul glukosa yang di olah, Fosforilasi oksidatif relative lambat karena banyak langkah yang terlibat dan jalur ini memerlukan O2 dan nutrisi yang konstan. O2 yang diperlukan untuk Fosforilasi oksidatif di antarkan oleh darah. Jenis – jenis serat tertentu memiliki memiliki banyak Mioglobin, yang serupa denagn hemoglobin. Mioglobin dapat menyimpan sejumlah kecil O2, tetapi yang lebih penting, mioglobin meningkatkan kecepatan perpindahan O2 dari darah ke sel otot.


Melalui glikolisis

Glikolisis dengan menggunakan glukosa darah atau glikogen otot.Sarkoplasma otot rangka mengandung banyak glikogen.Pembebasan glukosa dari glikogen bergantung pada glikogen fosforilase otot spesifik.

Jika semuanya abs, maka bisa appek nukloetida trifosfat.

Ada CTP, GTP

Bisa juga lewat asam lemak.ini baru dipake kalau semua sudah habis.lewat proses oksidasi asam lemak.

Protein Yang Terdapat di Otot

1. AKTIN

Aktin terbenuk dari monomer G-aktin. Pada kekuatan fisiologik dan dengan adanya Mg2+, G-aktin melakukan polimerisasi nonkovalen hingga terbentuk filamens heliks-ganda tak-larut yang dinamakan F-aktin.

2. MIOSIN

Merupakan Heksamer asimetrik, dan mempunyai ekor fibrosa yang

terdiri atas 2 heliks yang saling terpilin.Molekul Heksamer terdiri atas:

Satu pasang rantai-berat (heavy-chain)

Dua pasang rantai-ringan (Light-chain)

3. TROPOMIOSIN

Tropomiosin merupakan molekul fibrosa yang terdiri atas dua buah rantai, alfa, dan beta, yang melekat pada F-aktin dalam alur antar-filamen.

4. TROPONIN

Terdapat 3 buah komponen Troponin :

Troponin C : terikat dengan kompleks F-aktin-tropomiosin.

Tropomiosin I : mencegah pengikatan kaput miosin dengan tempat pelekatan F-aktin melalui pengguliran tropomiosin ke dalam posisi tempat melekatnya kaput miosin pada F-aktin.

Troponin T : mengikat tropomiosin dan troponin lain

5. MIOGLOBIN

Merupakan Suatu protein monometrik dan menyimpan oksigen sebagai cadangan untuk menghadapi kekurangan oksigen. Hidrolisis ATP menggerakkan pengikatan dan pelepasan aktin dan miosin dalam 5 macam reaksi.

REFERENSI

K.Murray, Robbert, et all. 2009. Biokimia Harper. Jakarta : EGC

Dr. Rer. Physiol. Dr. Septelia Inawati Wanandi.2001. Atlas Berwarna dan Teks.Jakarta : Hipokrates

Dr.Muhammad Sadiqin DSc. Biokimia muskuloskeletal.

Terima Kasih

biokimia muskuloskeletal

Documents