KONTRAKSI OTOT GASTROKNEMUS DAN OTOT JANTUNG KATAK

Oleh :

Nama : Siti Nur AzizahNIM : B1J011086Rombongan : IIKelompok : 1Asisten : Santi Herowati

LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN II

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS BIOLOGI PURWOKERTO

2013

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Otot rangka adalah masa otot yang bertaut pada tulang yang berperan

dalam menggerakkan tulang-tulang tubuh. Otot rangka dapat kita kaji lebih

dalam misalnya dengan mempelajari otot gastroknemus pada katak. Otot

gastroknemus katak banyak digunakan dalam percobaan fisiologi hewan. Otot

ini lebar dan terletak di atas fibiofibula, serta disisipi oleh tendon tumit yang

tampak jelas (tendon Achillus) pada permukaan kaki (Kimball, 1996).

Kontraksi otot didefinisikan sebagai pembongkaran aktif tenaga dalam

otot. Penggunaan tenaga oleh otot pada beban eksternal disebut tekanan otot.

Jika tekanan yang terbentuk oleh otot lebih besar dari penggunaan tenaga

eksternal pada otot oleh beban, maka otot akan memendek. Jika penggunaan

tenaga dengan beban lebih besar atau sama dengan tekanan otot, maka otot

tidak memendek. Mekanisme kerja otot pada dasarnya melibatkan suatu

perubahan dalam keadaan yang relatif dari filamen-filamen aktin dan myosin.

Selama kontraksi otot, filamen-filamen tipis aktin terikat pada dua garis yang

bergerak ke Pita A, meskipun filamen tersebut tidak bertambah banyak.

Namun, gerakan pergeseran itu mengakibatkan perubahan dalam penampilan

sarkomer, yaitu penghapusan sebagian atau seluruhnya garis H. selain itu

filamen myosin letaknya menjadi sangat dekat dengan garis-garis Z dan pita-

pita A serta lebar sarkomer menjadi berkurang sehingga kontraksi terjadi.

Kontraksi berlangsung pada interaksi antara aktin miosin untuk membentuk

komplek aktin-miosin (Hill, 1989).

Otot rangka memiliki organisasi hirarki yang kompleks di mana ribuan

kekuatan yang memproduksi otot serat-serat disusun dalam jaringan jaringan

ikat. Sifat-sifat serat individu telah dipelajari dalam isolasi selama empat

dekade terakhir (Gordon et al., 1966). Namun, bagaimana perilaku dari serat

otot dapat berubah setelah mereka diatur dalam otot tidak dipahami dengan

baik. Meskipun bisep brachii biasanya dianggap memiliki arsitektur paralel

fibered, yang memiliki fasikula susunan geometri yang lebih kompleks yang

berpotensi dapat memberikan kontribusi untuk seragam shortening. Sebagai

contoh, pemendekan otot dapat dipengaruhi oleh perbedaan panjang dari

fasikula tengah dan anterior fasikula atau kelengkungan anterior fasikula

(Blemker, 2004).

Kontraksi otot dapat terjadi dalam dua bentuk yaitu kontraksi isometrik

dan kontraksi isotonik. Kontraksi isometrik adalah saat dimana tidak terjadi

perubahan panjang otot. Kontraksi isotonik adalah saat dimana otot

memendek selama kontraksi. Tubuh hewan sebenarnya tidak secara nyata

mengalami isometrik dan isotonik. Hal ini terjadi karena biasanya baik

panjang maupun beban otot akan berubaha selama kontraksi (Yuwono, 2001).

Otot jantung merupakan otot seranlintang yang sifatnya involuntari

yang artinya kerjanya tidak dipengaruhi oleh otak. Otot jantung ditemukan

hanya pada bagian jantung yang mempunyai ciri-ciri bergaris-garis seperti

pada otot sadar. Perbedaannya adalah serabutnya bercabang dan mengadakan

anastomose yaitu bersambung satu sama lain, tersususun memanjang seperti

pada otot bergaris. Kontraksi otot jantung akan lebih kuat bila sedang

renggang dan bila suhunya cukup panas kelelahan dan dingin akan

memperlemah konstraksi. Jaringan otot dibedakan menjadi tiga macam yaitu

otot polos,otot lurik dan otot jantung (Agung, 2007).

I.2 Tujuan

Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui efek perangsangan

elektrik terhadap besarnya respon kontraksi otot gastroknemus dan efek

perangsangan kimia terhadap kontraksi otot jantung katak.

II. MATERI DAN CARA KERJA

II.1 Materi

Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah pinset, jarum

preparat, gunting, kimograf dan asesorisnya, benang, pipet, beaker glass dan

bak preparat.

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah (Fejervarya

cancrivora), larutan ringer Asetilkolin 3-5 %.

II.2 Cara Kerja

I.1.1 Pengukuran konstraksi otot gastronemus

1. Alat dan bahan disiapkan.

2. Katak hijau/sawah dimatikan dengan cara merusak otak dan sumsum

tulang belakang dengan jarum preparat.

3. Katak ditelentangkan di atas bak preparat dan buat irisan kulit pada bagian

pergelangan kaki dengan cara melingkar. Pemotongan harus dengan hati-

hati agar tidak memotong tendon atau otot yang ada dibawahnya.

4. Bagian kulit katak yang sudah diiris melingkar lalu di singkap hingga

kulitnya terbuka hingga lutut.

5. Pisahkan otot gastroknemus dari otot lain pada tungkai bawah. Lakukan

pemisahan dengan cara hati-hati agar tidak merusak otot gastroknemusnya.

6. Otot gastroknemus harus selalu dibasahi dengan larutan ringer (asatilkolin)

dengan pipet tetes.

7. Otot gastroknemus diikat dengan menggunakan benang untuk

mempermudah pada saat pemasangan di kimograf.

8. Katak dipasangkan pada papan fiksasi yang terdapat pada asesori

kimograf.

9. Nyalakan kimograf dan amati dan catat skala pada kimograf untuk tiap

rangsangan elektrik yang digunakan yaitu 0, 5, 10, 15, 20, 25 Volt.

I.1.2 Pengukuran konstraksi otot jantung

1. Alat dan bahan disiapkan.

2. Katak dimatikan dengan cara merusak otak dan sumsum tulang belakang

dengan jarum preparat.

3. Bagian abdominal katak dibedah dengan cara menggunting dari arah perut

ke arah jantung hingga jantung katak terlihat.

4. Sobek selaput jantung katak atau perikardium.

5. Teteskan 2 tetes Asetilkolin 3-5%.

6. Amati jantung katak selama 15 detik.

7. Bandingkan detak jantung katak sebelum dan sesudah ditetesi Asetilkolin

3-5%.

8. Hitung detak jantung katak tiap 15 detik dan catat hasilnya.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

III.1 Hasil

Tabel 1. Pengukuran Kontraksi Otot Gastroknemus pada Katak

No Voltage (Volt) Amplitudo (mm)

1 0 0

2 5 0

3 10 0

4 15 3

5 20 48

6 25 38

Tabel 2. Pengukuran Kontraksi Otot Jantung

Kelompok Asetil Kolin 3 %

Sebelum Sesudah

1 28 dj 32 dj

2 76 dj 36 dj

3 64 dj 56 dj

4 8 dj 32 dj

Grafik 1. Hubungan Voltase dengan Amplitudo pada Kontraksi Otot Gastroknemus

0 5 10 15 20 250

10

20

30

40

50

60

Amplitudo

Voltase

Am

plit

udo

III.2 Pembahasan

Berdasarkan hasil percobaan kontraksi otot gastroknemus katak pada

voltase 0, 5, 10, 15, 20, dan 25 didapatkan hasil amplitudo berturut-turut 0

mm, 0, mm, 0 mm, 3 mm, 48 mm, dan 38 mm. Hildebrand (1974)

menyatakan bahwa voltase yang diberikan terhadap otot akan mempengaruhi

besarnya respon dalam bentuk amplitudo. Namun, hasil yang didapatkan

ternyata tidak sesuai dengan pernyataan Kimball (1992), yang menyatakan

bahwa kekuatan kontraksi otot meningkat dengan meningkatnya jumlah

serabut individu yang berkontraksi, sehingga pada hewan yang utuh kekuatan

respon muscular itu dikendalikan oleh jumlah satuan motor yang dibuktikan

oleh system syaraf pusat. Kejutan yang lemah tidak akan berpengaruh sama

sekali jika tercapai ambang otot yang agak mengejang, kemudian karena

kekuatan rangsang itu ditinggalkan maka akan banyak kontraksi meningkat

sampai maksimum.

Menurut Agung (2007) Kontraksi otot dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain :

1. Treppe atau staircase effect, yaitu meningkatnya kekuatan kontraksi

berulang kali pada suatu serabut otot karena stimulasi berurutan berseling

beberapa detik. Pengaruh ini disebabkan karena konsentrasi ion Ca2+ di

dalam serabut otot yang meningkatkan aktivitas miofibril.

2. Summasi, berbeda dengan treppe, pada summasi tiap otot berkontraksi

dengan kekuatan berbeda yang merupakan hasil penjumlahan kontraksi

dua jalan (summasi unit motor berganda dan summasi bergelombang).

3. Fatique adalah menurunnya kapasitas bekerja karena pekerjaan itu sendiri.

4. Tetani adalah peningkatan frekuensi stimulasi dengan cepat sehingga tidak

ada peningkatan tegangan kontraksi.

5. Rigor terjadi bila sebagian terbesar ATP dalam otot telah dihabiskan,

sehingga kalsium tidak lagi dapat dikembalikan ke RS melalui mekanisme

pemompaan.

Jantung merupakan organ penting dalam tubuh manusia yang

difungsikan untuk memompa darah ke seluruh tubuh. Darah yang dipompa ke

seluruh tubuh melalui sistem peredaran darah membawa zat-zat yang sangat

dibutuhkan oleh tubuh. Pemompaan darah dipicu oleh simpul SA yang

terdapat di sebelah serambi kiri jantung (Agung, 2007). Ototnya tersusun atas

sel otot jantung atau sel otot kardiak. Sel ini tidak dipengaruhi oleh kehendak,

yaitu sel otak tak sadar. Jantung katak sudah terbagi atas tiga bagian, yaitu

dua serambi (atrium) dan satu bilik (ventrikel). Serambi menerima aliran

darah yang masuk ke jantung, sedangkan bilik jantung mempunyai dinding

otot yang tebal karena bertugas memompa darah. Darah bersih yang berasal

dari serambi kiri masih bercampur dengan darah yang belum dibersihkan dari

serambi kanan. Hal ini disebabkan karena katak hanya memiliki satu bilik

(Mahardono et al., 1980).

Kontraksi otot terjadi bukan karena proses pemendekkan dari filamen-

filamen yang membangunnya, tetapi merupakan peristiwa pergeseran antara

filamen kasar (miosin) dan filamen halus (aktin) sehingga menambah

overlapping di antara kedua filamen tersebut. Proses ini memerlukan bantuan

masuknya ion Ca2+, ke dalam akson untuk membebaskan asetilkolin yang

berperan sebagai neurotransmiter. Melekatnya asetilkolin pada reseptor

membran akan meningkat-kan permeabilitas membran terhadap ion Na+, ion

itu masuk ke dalam sel otot, sehingga akan terjadi depolarisasi, yang

selanjutnya akan menimbulkan potensial aksi yang akan dirambatkan ke

sepanjang serabut otot. Agar supaya pulsa impuls terus berjalan, maka

molekul asetilkolin yang berinteraksi dengan reseptor harus dimusnahkan.

Dalam hal ini dilakukan oleh enzim kolinesterase yang akan mengubah

kolinesterase menjadi kolin dan asam asetat. Selanjutnya kolin akan berdifusi

kembali ke dalam akson, sedangkan asam asetat akan masuk dalam sirkulasi

darah (Silverthorn, 2001).

Konstraksi otot gastroknemus pada katak dapat dideteksi dengan

menggunakan alat kimograf. Kimograf dapat mengetahui respon biologis atau

fisiologis dengan menggunakan menggunakan metode fisika mekanik. Bagian

gastroknemus katak yang telah dilemahkan, dipasang pada alat dan diberi

beban serta dialiri listrik. Besar konstraksi otot pada alat ditampilkan berupa

garis grafik pada kertas yang telah dipasang. Setiap panjang goresan tersebut

dinamakan amplitudo. Menurut Surigi (1988) menyatakan bahwa panjang

amplitudo menggambarkan besarnya konstraksi.

Otot merupakan sistem biokontraktil dimana sel-sel atau bagian dari sel

memanjang dan dikhususkan untuk menimbulkan tegangan pada sumbu yang

memanjang. Otot merupakan jaringan yang umum pada bagian tubuh

kebanyakan binatang yang terdiri atas sel panjang atau benang-benang khusus

untuk konstraksi. Hal itu menyebabkan adanya pergerakan dari tubuh dan

bagian kerja otot adalah volontari (dibawah kontrol kesadaran) atay

involontari (tidak dibawah kontrol kesadaran). Struktur mereka adalah halus

(benang tanpa lurik) atau lurik (benang serat lintang) dan terdapat dua jenis

jaringan otot yaitu involuntari lurik atau kardiak (jantung) dan voluntari lurik

atau otot rangka badan (Hickman, 1992).

Konstraksi otot didefinisikan sebagai pembongkaran aktif tenaga dalam

otot. Penggunaan tenaga oleh otot pada beban eksternal disebut tekanan otot.

Apabila tekanan yang terbentuk oleh otot lebih besar dari penggunaan tenaga

eksternal pada otot oleh beban, maka otot akan memendek atau dapat disebut

kontraksi isotonik dan apabila penggunaan tenaga dengan beban lebih besar

atau sama dengan tekanan otot, maka otot tidak memendek (tidak berubah)

atau sering disebut dengan konstraksi isomerik (Hill, 1989). Konstraksi otot

dikendalikan oleh sistem syaraf. Otot rangka sepenuhnya bergantung pada

stimulan syaraf untuk konstraksinya. Apabila ada yang menghambat

perlakuan impuls syaraf melalui neuron motor menuju suatu otot maka otot

akan lumpuh, konstraksi otot dapat diartikan sebagai suatu aktivitas yang

menghasilkan suatu tegangan dalam otot dan biasanya disebabkan oleh suatu

impuls syaraf (Ville et al., 1988).

Konstraksi otot melibatkan komponen zat kimia dalam otot tersebut.

Zat kimia terpenting yang terdapat dalam otot rangka yang berperan dalam

distribusi dan pergerakan adalah ion kalsium. Sekurang-kurangnya terdapat

empat protein yaitu aktin, M-protein, troponin dan tropomiosin. Urutan

kejadian dalam stimulus dan konstraksi pada otot meliputi stimulus,

konstraksi dan relaksasi (Gordon, 1997).

Menurut Ganong (1992) tahapan dalam kontraksi otot meliputi :

1. Pelepasan muatan listrik neuron motorik

2. Pelepasan transmitter (asetilkolin) pada lempengan akhir motorik

3. Pengikatan asetilkolin ke reseptor asetilkolin nikotinik

4. Peningkatan kondukstan Na+ dan K+ dalam membran lempengan akhir

5. Pembentukan potensial lempengan akhir

6. Pembentukan potensial aksi dalam serabut otot

7. Penyebaran depolarisasi ke dalam sepanjang tubulus T

8. Pelepasan dari sistema terminalis reticulum sarkoplasma serta difusi ke

dalam filamen tebal dan tipis

9. Pengikatan Ca2+ ke troponin C, pembukaan tempat pengikatan miosin ke

atas aktin.

10. Pembentukan hubungan silang antara aktin dan myosin serta peluncuran

filament tipis diatas filament tebal yang menimbulkan pemendekan

Praktikum kontraksi otot gastroknemus dan otot jantung katak

menggunakan Kimograf universal beserta perlengkapannya yang berfungsi

untuk melihat aktifitas kontraksi otot gastroknemus maupun otot jantung

katak. Setelah kulit katak disingkap di sekitar otot gastroknemus, otot

gastroknemus harus ditetesi terus-menerus dengan menggunakan larutan

ringer. Fungsi dari larutan ringer adalah untuk membasahi sel atau otot

gastroknemus agar tetap hidup sedangkan. Sedangkan, ketika praktikum otot

jantung pada katak menggunakan larutan asetilkolin 3%. Fungsi dari larutan

asetilkolin adalah untuk meningkatkan kontraksi otot jantung katak. Rosser et

al., (2003) menyatakan bahwa di dalam otot terdapat reseptor asetilkolin

(acetylcholine receptor, AChR) yang terdistribusi dengan densitas rendah

dalam plasmalemma. Selain AChR, terdapat myosin heavy-chain (MyCH)

yang berkorelasi dengan kecepatan kontraksi otot.

Serangan listrik adalah kerusakan yang disebabkan oleh adanya aliran

arus listrik yang melewati tubuh manusia dan membakar jaringan ataupun

menyebabkan terganggunya fungsi organ. Akibat sengatan ini dapat terjadi

pada kontak dengan aliran listrik bertegangan tinggi ataupun rendah. Listrik

dengan tegangan rendah lebih sering menjadi penyebab pada sengatan akibat

listrik yang terjadi pada lingkungan rumah tangga, sering disertai adanya

tetani otot pada daerah kontak listrik, dan dapat mengakibatkan gangguan

pada jantung yang dapat berakibat fatal. Umumnya otot ekstrimitas secara

langsung terkena dampak sengatan listrik, dan trauma listrik pada jaringan ini

memiliki gambaran histopatologi yang spesifik dimulai dengan proliferasi

sarkolema sebagai gambaran kerusakan tingkat awal sampai terjadinya

nekrosis otot yang difus dan luas. Gambaran kerusakan otot ekstrimitas akibat

paparan arus listrik penting dalam membantu diagnosis trauma sengatan

listrik. Otot Gastroknemus dipilih sebagai sampel pada penelitian ini karena

sel-sel ototnya memiliki sifat excitable cell yaitu dapat dirangsang oleh arus

listrik. Otot tersebut merupakan otot ekstremitas dengan volume yang besar

sehingga dapat mempemudah penelitian (Zidni, 2010).

Faktor-faktor yang mempengaruhi fisiologis jantung antara lain:

temperatur lingkungan, zat kimia (alkohol), ukuran tubuh dan umur. Hewan-

hewan kecil mempunyai frekuensi (frekuensi pulsus) denyut jantung yang

lebih cepat dari pada hewan yang besar. Hal ini disebabkan hewan kecil

memiliki kecepatan metabolisme yang lebih tinggi pada setiap unit berat

badannya. Hewan yang muda memiliki frekuensi pulsus yang lebih cepat dari

pada hewan dewasa. Hal ini disebabkan karena pengaruh hambatan nerves

vagus pada hewan-hewan muda belum berkembang (Yuwono, 2001).

Menurut Silverthorn (2001), mekanisme kerja otot jantung dipengaruhi

oleh syaraf, hormon, otak dan CO2. Syaraf yang mempengaruhi kerja jantung

yaitu syaraf simpatik yang bekerja memperlambat kerja jantung, dan syaraf

simpatik yang bekerja untuk mempercepat denyut jantung. Pelepasan hormon

nonadrenalin akan mempercepat kontraksi jantung. Medula oblongata pada

otak mengontrol pemacu denyut jantung. Meningkatkan konsentrasi CO2

dalah darah akan meningkatkan kecepatan kontraksi jantung.

Percobaan respon kontraksi otot jantung pada katak yang bertujuan

untuk mengetahui kontraksi otot jantung dalam keadaan normal dan adanya

stimulus berupa asetikolin ternyata tidak berhasil. Fungsi asetikolin adalah

sebagai neurotransmitter atau untuk memberi rangsangan kimiawi pada otot

jantung. Otot jantung akan diukur kontraksinya harus selalu dibasahi dengan

larutan ringer agar jaringan tetap hidup. Hasil dari pengamatan kontraksi otot

jantung katak diperoleh nilai sebesar 9 kali denyutan sebelum ditetesi dengan

larutan asetilkolin 3% dan diperoleh nilai sebesar 9 denyutan sesudah ditetesi

dengan larutan asetilkolin. Hal ini menunjukan bahwa hasil praktikum

kelompok kami tidak sesuai dengan referensi, yang seharusnya setelah

ditetesi dengan asetilkolin maka detak jantung katak akan semakin cepat.

Transmisi pada hubungan neuromuskuler dan sinaps tertentu lainnya

melibatkan sekresi dan komeresepsi asetikolin. Perangsang yang kuat ini

menyebabkan depolarisasi setempat dari membran sel otot, yang memulai

penyebaran impuls dalam membran dan menyebabkan kontraksi serabut otot.

Serabut simpatik post ganglion mempercepat denyut jantung dengan

melepaskan norepinefrin. Serabut demikian disebut adrenegrik, sedangkan

serabut yang mengeluarkan asetikolin disebut kolinergik (Ville et al., 1988).

Proses kontraksi otot diatur oleh reseptor dan protein kontaksi yaitu

aktin dan myosin. Perubahan potensial membran, dibawa ke dalam oleh

potensial atau oleh aktivasi ion-ion di dalam membran plasma, dapat juga

memicu kontraksi. Kontraksi dapat terjadi, Rantai terang myosin kinase

(Myosin Light Chain Kinase) untuk melakukan phosphorilasi rantai terang

20-kDa pada myosin, memungkinkan interaksi molekuler pada myosin dan

aktin. Energy dihasilkan oleh ATP oleh aktivitas myosin ATPase yang

dihasilkan dalam siklus myosin yang berkebalikan dengan aktin selama

kontraksi (Webb, 2010).

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan refleks spinal pada katak

dapat disimpulkan bahwa :

1. Kontraksi otot gastroknemus pada katak baru bereaksi pada voltage 15, 20

dan 25, berturut-turut sebesar 3, 48 dan 38.

2. Untuk pengukuran konstraksi otot jantung katak menunjukkan data sebanyak

7 denyut sebelum ditetesi Asetilkolin 3 % dan 9 denyutan setelah di tetesi

Asetilkolin 3 %.

.

DAFTAR REFFERENSI

Agung, Raka dan Suryawan,Adi. 2007. Pereancangan dan Realisasi Penghitung Frekuensi Detak Jantung Berbasis Mikrokontrole AT89S52. Teknologi Elektro. Vol. 13 6 No. 2.

Blemker S. S., Pinskya P. M., Delpa S. L. 2004. A 3D Model of Muscle Reveals The Causes of nonuniform Strains in The Biceps Brachii. Journal of Bioechanics (38). 657-665.

Ganong, W. F. 1992. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. EGC, Jakarta.

Gordon, M. S., G. A. Bortholomew., A. D. Grinell., C. B. Jorgenscy and F. N. White. 1997. Animal Physiology.: Principle and Adaptation, 4th Edition. MacMillan Publishing Co INC, New York

Hickman, C. D. and C. P. Jr. Hickman. 1992. biology of Animal. The CV. Mosby Company, Saint Louis.

Hildebrand, M. 1974. Analisis of Vertebrae Structure. John Willey and sons, Inc. Canada.

Hill, R. W. and G. A. Wyse. 1989. Animal Physiology Second ed. Harper and Collins Inc., New York.

Kimball, J. W. 1996. Biologi Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Mahardono, A., Pratignyo, S., dan Iskandar S. 1980. Anatomi Katak. PT. Intermasa, Bandung.

Rosser, B.W.C. and Bandman, E. 2003. Heterogeneity of Protein Expression Within Muscle Fibers. J Anim Sci. : 81: 94-101.

Silverthorn, D.O. 2001. Human Physiology an Integrated Approach Second Edition. Prentice Hall, New York.

Ville, C. A., F. W. Warren, and R. D. Barnes. 1988. General Biology. W. B. Saunders Co., New York.

Webb, R. Clinton. 2010. Smooth Muscle Contraction and Relaxation. Advances In Physiology Education. Volume 27 : Number 4. Hal 201-206.

Yuwono, E. 2001. Fisiologi Hewan I. Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto.

Zidni. S., Suharto. G. 2010. Hubungan Paparan Arus Listrik secara Langsung Terhadap Kerusakan Histopatologik Otot Gastroknemius Tikus Wistar.