Kontraksi dan Relaksasi Otot pada Kasus Olahraga Berat

Berlie Kleinfelter Neonufa

102013455

Kelompok B9

Email : berlieneonufa@ymail.com

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Utara No. 6 Jakarta 11510

Telephone: (021) 5694-2061 (hunting), Fax: (021) 563-1731

I. Pendahuluan

Salah satu ciri makhluk hidup adalah bergerak. Dalam setiap kegiatan manusia sehari-

hari tentu menggunakan pergerakan. Otot merupakan alat gerak aktif yang membuat

manusia bisa menjalankan kegiatannya.

Karena 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 sehingga dapat melangsungkan

perubahan sel menjadi pendek. Di balik mekanisme otot yang secara eksplisit hanya

merupakan gerak mekanik itu, terjadilah beberapa proses kimiawi dasar yang berseri

demi kelangsungan kontraksi otot. Dalam makalah ini, akan dibahas mengenai

mekanisme kontraksi dan relaksasi otot dimana hal ini tidak terpisahkan dari proses

pengikatan aktin dan miosin serta seluruh proses biokimianya.

1

Olahraga Berat

Kelelahan Otot

Metabolisme

Kontraksi dan relaksasi otot

Makroskopis otot

Proses Kontraksi dan relaksasi

II. Pembahasan

Skenario 9

Setelah berlari mengelilingi apangan basket sebanyak 5 kali putaran, seorang anak kelas 4

SD merasakan pegal pada kakinya dan diminta oleh guru olahraganya untuk mengambil

nafas panjang dan duduk beristirahat.

Rumusan masalah

Anak kelas 4 SD merasa pegal pada kakinya setelah berlari 5 putaran.

Mind map :

Analisis Masalah

1. Metabolisme

dalam melakukan kontraksi otot tentu perlu melakukan proses kimiawi (metabolisme) untuk

memperoleh energi.

a. Reaksi aerob

Saat aktivitas berlangsung, asam piruvat yang terbentuk melalui glikolisis anaerob

mengalir ke mitokondria sarkoplasma untuk masuk dalam siklus asam sitrat

(trikarboksilat) untuk oksidasi.

Jika ada oksigen, glukosa terurai dengan sempurna menjadi karbon dioksida, air

dan energi (ATP).

Reaksi aerob berlangsung lambat tetapi efisien, menghasilkan energi sampai 36

mol ATP per mol glukosa.1

2

b. Reaksi anaerob

Otot dapat berkontraksi secara singkat tanpa memakai oksigen dengan

menggunakan ATP yang dihasilkan melalui glikolisis anaerob, langkah pertama

dalam respirasi seluler.

Glikolisis berlangsung dalam sarkoplasama, tidak memerlukan oksigen, dan

melibatkan pengubahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat.

Glikolisis anaerob berlangsung cepat tetapi tidak efisien karena hanya

menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa. Glikolisis anaerob dapat

memenuhi kebutuhan ATP untuk kontraksi otot dalam waktu singkat jika

persediaan oksigen tidak mencukupi.

Pembentukan asam laktat dalam glikolisis anaerob

- Tanpa oksigen, asam piruvat diubah menjadi asam laktat

- Jika aktivitas yang dilakukan sedang dan singkat, persediaan oksigen

yang adekuat, akan menghalangi akumulasi asam laktat.

- Asam laktat berdifusi keluar dari otot dan dibawa ke hati untuk

disintetsis ulang menjadi glukosa. 1

2. Biokimia kontraksi dan relaksasi otot

Otot rangka berfungsi penting dalam pergerakan, postur, dan produksi panas. Setiap

otot rangka terdiri atas banyak serabut otot multinukleus yang memanjang yang

didalamnya terdapat benang-benang protein yang disebut miofibril. Impuls motorik

yang ditransmisikan dari otak melalui saraf motorik perifer memicu mekanisme

neurokimia yakni pelepasan asetilkolin, pelepasan kalsium, pelepasan adenosin

trifosfat, yang kemudian mengontrok kontraksi dan relaksasi otot.2 Kontraksi otot

terjadi akibat impuls saraf. Impuls saraf yang bersifat elektrik, dihantar ke sel-sel

otot secara kimiawi dan hal ini dilakukan oleh sambungan otot-saraf (neuromuscular

junction). Impuls saraf sampai ke sambungan otot saraf yang mengandung

gelembung-gelembung kecil asetilkolin. Asetilkolin dilepas ke dalam ruang antara

saraf dan otot (celah sinaps) dan ketika asetilkolin menempel pada sel otot, ia akan

menyebabkan terjadinya depolarisasi dan aktivitas listrik akan menyebar ke seluruh

sel otot, sehingga timbul kontraksi. Untuk bisa berkontraksi serabut otot

memerlukan energi yang didapat dari oksidasi makanan, terutama karbohidrat. Pada

proses pencernaan karbohidrat akan dipecah menjadi gula sederhana yang disebut

glukosa. Glukosa yang tidak diperlukan dengan segera oleh tubuh akan dikonversi

3

menjadi glikogen dan disimpan di hati dan di otot. Glikogen otot merupakan sumber

panas dan energi bagi aktivitas otot. Selama oksidasi glikolisis menjadi

karbondioksida dan air, terbentuk suatu senyawa yang kaya akan energi. Senyawa

ini disebut Adenosin Trifosfat (ATP). Apabila otot harus melakukan kontraksi,

energi ATP akan dilepas seiring dengan perubahannya menjadi Adenosin Difosfat

(ADP). Selama oksidasi glikogen, akan terbentuk asam piruvat. Bila terdapat banyak

oksigen, seperti yang terjadi pada gerakan umum, asam piruvat dipecah menjadi

karbon dioksida dan air. Pada proses ini juga dilepas energi yang akan dipakai untuk

membuat lebih banyak ATP. Apabila oksigen tidak mencukupi, asam piruvat diubah

menjadi asam laktat, yang bila menumpuk akan menyebabkan kelelahan otot (lih.

Gambar 1).3

Organisasi mikroskopik serabut otot rangka

1. Miofibril, adalah unit kontrakrif yang mengalami spesialisasi, volumenya mencapai 80%

volume serabut. Miofibril yang menyusun otot tertentu tidak semuanya identik. Diameter,

sifat-sifat sitokimia serta fisiologis miofibril bervariasi.4

2. Setiap miofibril silindris terdiri dari miofilamen tebal dan miofilamen tipis.

a. Miofilamen tebal terdiri terutama dari protein miosin. Molekul miosin disusun untuk

membentuk ekor berbentuk cambuk dengan dua kepala globular, mirip dengan

tongkat golf berkepala dua.

4

Gambar 1. Perubahan selama kontraksi otot.anat fisio perawat

b. Miofilamen tipis terdiri dari protein aktin. Dua protein tambahan pada filamen tipis

adalah tropomiosin dan troponin, melekat pada aktin. 1

3. Pemitaan ditentukan berdasarkan susunan miofilamen

a. Pita A yang lebih gelap (anisotropik, atau mampu mempolarisasi cahaya) terdiri dari

susunan vertikal miofilamen tebal yang berselang seling dengan miofilamen tipis

b. Pita I yang lebih terang (isotropik, atau nonpolarisasi) terbentuk dari niofilamen aktin

tipis, yang memanjang ke dua arah dari garis Z ke dalam susunan filamen tebal.

c. Garis Z terbentuk dari protein penunjang yang menahan miofilamen tipis tetap

menyatu di sepanjang miofibril

d. Zona H adalah area yang lebih terang pada pita A miofilamen miosin yang tidak

tertembus filamen tipis.

e. Garis M membagi dua pusat zona H. Pembagian ini merupakan kerja protein

penunjang lain yang menahan miofilamen tebal tetap bersatu dalam susunan

f. Sarkomer adalah jarak antar garis Z ke garis Z lainnya.1

Dasar molekular untuk kontraksi

a. Molekul miosin

Terbentuk dari dua rantai protein berat yang identik dan dua pasang rantai ringan

1) Bagian ekor rantai yang berat berpilin satu sama lain dengan dua kepala protein

globular, atau crossbrige, menonjol di salah satu ujungnya.

2) Crossbridge menghubungkan filamen tebal ke filamen tipis. Setiap crossbridge

memiliki sisi pengikat aktin, sisi pengikat ATP, dan aktivitas ATPase (enzim

yang menghidrolisis aktivitas ATP) .

3) Beberapa ratus molekul miosin tersusun dalam setiap filamen tebal dengan ekor

cambuknya yang saling bertumpang tindih dan kepala globularnya menghadap ke

ujungnya.

b. Molekul aktin

Tersusun dari tiga protein

1) F-aktin-fibrosa

terbentuk dari dua rantai globular G-aktin yang berpilin satu sama lain.

2) Molekul tropomiosin

membentuk filamen yang memanjang melebihi subunit aktin dan melapisi sisi

yang berikatan dengan crossbridge miosin.

3) Molekul troponin

berikatan dengan molekul tropomiosin dan menstabilkan posisi penghalang pada

molekul tropomiosin.

5

c. Jika kalsium (Ca++) tidak ada, tropomiosin dan troponin mencegah terjadinya ikatan

antara aktin dan miosin.

d. Jika kalsium ada, maka reorganisasi troponin-tropomiosin memungkinkan terjadinya

hubungan antara aktin dan miosin.1

3. Proses Kontraksi dan Relaksasi

a) Kontraksi Otot

- Di awal siklus kontraksi, ATP berikatan dengan kepala miosin di sisi enzim yang

menghidrolisis, ATPase

- ATPase memecah ATP menjadi ADP dan fosfat anorganik. Keduanya tetap

melekat di kepala miosin ( ATP ADP + P + energi)

- Energi yang dilepas melalui proses hidrolisis mengaktivasi kepalla miosin ke

dalam posisi yang condong, siap mengikat aktin.

- Ion-ion kalsium, yang telah dilepas retikulum sarkoplasma berikatan dengan

troponin yang melekat pada tropomiosin dan aktin

- Kompleks troponin-ion kalsium mengalami perubahan susunan yang

memungkinkan tropomiosin menjauhi posisi penghalang aktinnya

- Sisi pengikat-miosin pada aktin kemudian terbuka untuk memungkinkan

terjadinya perlekatan pada sisi pengikat-aktin di kepala miosin

- Saat pengikatan, ADP dan osfat anorganik dilepas dari kepala miosin, dan kepala

miosin bergerak dan berputar ke arah yang berlawanan untuk menarik filamen

aktin yang melekat menuju pita H. Peristiwa ini disebut power stroke kepala

miosin.

- Kepala miosin tetap terikat kuat pada aktin sampai sebuah molekul baru ATP

melekat padanya dan melemahkan ikatan antara aktin dan miosin.

- Kepala miosin terlepas dari aktin, condong kembali dan siap untuk melekat pada

aktin di sisi baru, berputar, dan kembali menarik untuk mengulangi siklus.

- Kepala miosin terlepas dari aktin, condong kembali, dan siap untuk melekat pada

aktin di sisi baru, berputar, dan kembali menarik untuk mengulangi siklus.

- Siklus tersebut terjadi dalam ribuan kepala miosin selama masih ada stimulasi

saraf, dan jumlah ion kalsium serta ATP yang mencukupi.1

6

b) Relaksasi otot

- Relaksasi otot terjadi saat stimulasi saraf berhenti dan ion kalsium tidak lagi

dilepas. Ion kalsium ditransfer kembali ke retikulum sarkoplasma dengan pompa

kalsium dalam membran retikulum sarkoplasma.

- Relaksasi terjadi jika ion-ion Ca++ dipompa lagi masuk kedalam reticulum

sarkoplasma secara transport aktif dengan bantuan ATP , sehingga binding site

aktin kembali tertutupi oleh tropomiosin , cross bridge tidak dapat terjadi.relaksasi

terjadi.1

4. Makroskopis Otot

Berdasarkan skenario 9, maka rasa pegal yang dialami oleh anak tersebut berada pada

ekstremitas inferior yang terdiri dari :

o Otot-otot pangkal paha

o Otot-otot tungkai atas

o Otot-otot tungkai bawah

o Otot-otot kaki.dr minto, sobotta

Otot-otot pangkal paha terdiri atas:

a. Otot pangkal paha bagian luar :

- Muskulus gluteus maximus

- Muskulus gluteus medius

- Muskulus gluteus minimus

- Muskulus tensor fascia latae

- Muskulus obturatur externus

- Muskulus quadratus femoris

b. Otot pangkal paha bagian dalam :

- Muskulus psoas minor

- Muskulus psoas major

- Muskulus iliacus

- Muskulus piriformis

- Muskulus gemellus superior

- Muskulus gemellus inferior

- Muskulus obturatur internus

Otot-otot tungkai atas :

7

a. Otot-otot extensor sendi lutut

- Muskulus sartorius

- Muskulus rectus femoris

- Muskulus vastus medialis

- Muskulus vastus intermedius

- Muskulus vastus lateralis

- Muskulus articularis genu

b. Otot-otot adductor femoris

- Muskulus pectineus

- Muskulus gracillis

- Muskulus adductor longus

- Muskulus adductor brevis

- Muskulus adductor minimus

- Muskulus adductor magnus

c. Otot-otot flexor sendi lutut

- Muskulus biceps femoris

- Muskulus semitendinosus

- Muskulus semimembranosus

Otot-otot tungkai bawah :

a. Otot-otot flexor tungkai bawah :

- Muskulus gastrocnemeus

- Muskulus soleus

- Muskulus plantaris

- Muskulus popliteus

- Muskulus flexor digitorum longus

- Muskulus tibialis posterior

- Muskulus flexor hallucis longus

b. Otot-otot extensor tungkai bawah:

- Muskulus tibialis anterior

- Muskulus extensor digitorum longus

- Muskulus extensor hallucis longus

- Muskulus peroneus tertius

c. Otot-otot Peronei :

- Muskulus peroneus longus

8

- Muskulus peroneus brevis

Otot-otot kaki:

a. Otot-otot dorsum pedis

- Muskulus extensor digitorum brevis

- Muskulus extensor hallucis brevis

b. Otot-otot plantar pedis

- Muskulus abductor hallucis

- Muskulus flexor hallucis brevis

- Muskulus abductor hallucis

- Muskulus abductor digiti quinti

- Muskulus flexor digit quinti brevis

- Muskulus opponens digiti quinti

- Muskulus flexor digitorum brevis

- Muskulus quadratus plantae

- Mm. Lumbricales

- Mm. Interossei plantares

- Mm. Interossei dorsalis.dr.minto, sobotta

9

III. Kesimpulan

Jadi, dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa rasa kelelahan otot (pegal) yang

dialami oleh anak tersebut akibat olahraga berat adalah karena kontraksi otot terus

menerus sehingga terjadi reaksi anaerob. Karena reaksi anaerob hanya menghasilkan dua

molekul ATP maka reaksi anaerob akan dilakukan secara terus menerus untuk memenuhi

kebutuhan energi, namun reaksi anaerob akan menghasilkan asam laktat, dan karena

glikolisis anaerob dilakukan terus menerus dalam olahraga berat, maka terjadilah

penumpukan asam laktat pada otot, sehingga anak tersebut mengalami kelelahan (pegal)

pada otot khususnya otot-otot ekstremitas inferior.

10

Daftar Pustaka

1. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2003.h.122-32. Carpenito LJ. Diagnosis keperawatan: aplikasi pada praktik kimia. Jakarta: EGC;

2009.h.12713. Watson R. Anatomi dan fisiologi untuk perawat.Jakarta: EGC; 2002.h.197-84. Fawcett DW. Buku ajar histologi. Jakarta: EGC; 2002.h. 2415. Salim D. Buku ajar anatomi. Jakarta: Penerbit fakultas kedokteran ukrida; 2013.h.30-486. Paulsen F, Waschke J. Sobotta atlas anatomi manusia : anatomi umum dan sistem

muskuloskeletal. Edisi ke-23. Jakarta: EGC; 2012.h. 295-325

11