Susunan Tulang Ekstremitas Inferior, Otot dan

Mekanisme Kerjanya

Celina Manna

NIM : 102011047

Kelompok B2

ninamanna97@yahoo.co.id

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jalan Arjuna Utara no. 6 Jakarta

Pendahuluan

Tulang merupakan kerangka tubuh yang menyebabkan tubuh dapat berdiri tegak, Tempat

melekatnya otot-otot sehingga memungkinkan jalannya pembuluh darah, tempat sumsum tulang

dan syaraf yang melindungi jaringan lunak, juga tulang merupakan organ yang dibutuhkan

manusia untuk mengangkat dan membawa barang-barang yang berat. Intinya tulang adalah organ

yang kita butuhkan untuk melakukan aktifits sehari-hari. Sehingga kita tidak dapat

membayangkan bagaimana terganggunya kita bila ada kerusakan yang terjadi pada tulang kita.1

Otot adalah sebuah jaringan dalam tubuh dengan kontraksi sebagai tugas utama. Otot

diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu otot lurik, otot polos dan otot jantung. Otot

menyebabkan pergerakan suatu organisme maupun pergerakan dari organ dalam organisme

tersebut. Jaringan otot tersusun atas sel-sel otot yang fungsinya menggerakkan organ-organ

tubuh. Kemampuan tersebut disebabkan karena jaringan otot mampu berkontraksi. Kontraksi

otot dapat berlangsung karena molekul-molekul protein yang membangun sel otot dapat

memanjang dan memendek.2

Selanjutnya akan dibahas mengenai tulang dan otot manusia pada ekstremitas inferior

dari segi Anatomi, Fisiologi, Histologi dan Biokimia.

1

Bagian-bagian Tulang Ekstermitas Bawah

Tungkai bawah, secara anatomis, bagian proksimal dari tungkai bawah adalah girdel

pelvis dan lutut adalah paha; bagian antara lutut dan pergelangan kaki adalah tungkai.3

1. Femur, merupakan tulang yang memanjang dari pelvis ke lutut, merupakan tulang terpanjang

dan terbesar dalam tubuh.4 Femur terdiri atas ujung atas, corpus, dan ujung bawah.

Ujung atas terdiri dari :3

a. Caput: masa bulat yang mengarah ke dalam dan ke atas; licin dan ditutupi oleh tulang

rawan kecuali pada fovea, cekungan kecil yang merupakan tempat melekatnya

ligamentum yang menghubungkan caput pada daerah yang kasar pada acetabulum os

coxae.

b. Collum: corpus femoris yang mengarah ke bawah dan lateral, menghubungkan caput

dengan corpus.

c. Trochanter major disebelah lateral dan trochanter minor disebelah medial: untuk

perlekatan otot.

Corpus adalah tulang panjang; yang mengecil dibagian tengah. Sebagian besar

permukaannya licin dan memiliki otot yang melekat pada bagian ini. Dibagian posterior

terdapat linea aspera yang merupakan rigi tulang ganda, yang berjalan kearah bawah dari

trochanter di atas dan melebar pada bagian bawah mengapit bagian yang licin.3

Ujung bawah terdiri dari condylus medialis dan lateralis yang besar dan sebuah daerah

tulang diantaranya. Condylus memiliki permukaan sendi untuk tibia di bagian bawah dan

patella di bagian depan.3

2. Petella, agak berbentuk segitiga, dengan sudut membulat dan apeks yang mengarah ke

bawah. Patella merupakan tulang sesmoid terbesar, merupakan tulang yang terbentuk di

dalam tendon otot untuk tujuan mekanik. Patella dibentuk di dalam tendon musculus

quadriceps femoris. Tulang ini meluncur di atas permukaan sendi di bagian depan ujung

bawah femur, bertindak sebagai sumbu yang dapat bergerak dan memperbaiki kinerja

musculus quadriceps untuk menarik.3

3. Tibia dan Fibula, merupakan tulang tungkai di bawah lutut.

Tibia berada di bagian medial dan menopang berat badan. Terdiri dari ujung atas, corpus,

dan ujung bawah.

2

Ujung atas melebar secara transversal dan memiliki permukaan sendi superior pada tiap

condylus, medial dan lateral. Terdapat daerah kasar non articular diantara permukaan sendi

untuk perlengketan ligamentum. Kartilago semilunaris terdapat pada permukaan atas tibia,

memisahkannya dari condylus femoris. Ujung atas fibula melekat pada permukaan sendi pada

condylus lateralis. Corpus adalah bagian segitiga dan batas anteriornya membentuk

penonjolan yang dapat diraba. Corpus menyempit pada sekitar pertengahannya kemudian

melebar. Ujung bawah mempunyai (a) malleolus medialis, penonjolan tajam, pada aspek

bagian dalam pergelangan kaki., (b) permukaan sendi untuk ujung bawah fibula, dan (c)

permukaan sendi di bawah dan medial untuk talus.3

Fibula adalah tulang panjang kurus pada aspek lateral tungkai. Kegunaan tulang ini

adalah untuk menambah area yang tersedia sebagai tempat perlekatan otot pada tungkai.

Bagian kepala fibula berartikulasi dengan faset fibular di bawah kondilus lateral tulang tibia.

Ujung bawah batang berartikulasi secara medial dengan takik fibular pada tulang tibia, dan

memanjang ke arah lateral menjadi maleolus lateral, yang seperti maleolus tibia lateral dapat

diraba di pergelangan kaki.3,5

4. Tarsus, Metatarsalia, Phalanges

Talus merupakan tulang berbentuk tidak teratur. Tulang ini menerima berat badan yang

disalurkan melalui tibia. Talus berartikulasi di atas dengan tibia, di medial dengan malleolus

medialis, di lateral dengan malleolus lateralis, di bawah dengan calcaneus, di depan dengan os

naviculare.3

Metatarsalia; terdapat lima metatarsal, satu untuk setiap jari kaki. Tiap tulang memiliki

basis, corpus, caput. Metatarsal I pendek, tebal, dan kuat. Metatarsal I, II, dan III berartikulasi

dengan os cuneiforme, metatarsal IV dan V dengan os cuboideum. Tiap metatarsal

berartikulasi dengan phalanx, proximal.3,5

Phalanges; ibu yang jari besar memiliki dua phalanges sedangkan jari lain memiliki tiga.

Tiap phalanx memiliki korpus dan dua ujung, tetapi phalanx medial pendek, dan phalanx

distal kecil.3,5

Gambaran Umum Otot

Jaringan otot mencapai 40% sampai 50% jaringan tubuh. Pada umumnya terdiri dari sel-

sel kontraktil yang disebut serabut otot. Melalui kontraksi sel-sel otot menghasilkan pergerakan

dan melakukan pekerjaan. Ciri-ciri otot adalah (1) kontraktilitas. Serabut otot berkontraksi dan

3

menegang, yang dapat atau mungkin juga tidak melibatkan pemendekan otot. Serabut akan

terelongasi karena kontraksi pada setiap diameter sel berbentuk kubus atau bulat hanya

menghasilkan pemendekan yang terbatas. (2) eksitabilitas. Serabut otot akan merespon dengan

kuat jika distimulasi oleh serabut syaraf. (3) ekstensibilitas, serabut otot memiliki kemampuan

untuk meregang melebihi panjang otot saat relaks. (4) elastisitas, serabut otot dapat kembali

keukuran semula setelah berkontraksi atau meregang.6

Jenis-jenis Otot

a. Otot rangka; adalah otot lurik. serabut otot sangat panjang sampai 30cm, berbentuk silindris,

dengan lebar berkisar antara 10 mikron sampai 100 mikron. Setiap serabut memiliki banyak

inti yang tersususn dengan perifer. Kontraksinya cepat dan kuat.6,7

b. Otot polos; adalah otot tidak berlurik dan involunter. Serabut otot berbentuk spindel dengan

nukleus sentral yang terelongasi. Serabut ini berukuran kecil dengan berkisar antara 20

mikron, sampai 0,5 mili mikron pada uterus orang hamil. Kontraksinya kuat dan lambat.6,7

c. Otot jantung; adalah otot lurik involunter, dan hanya ditemukan di jantung. Serabut

terelongasi dan membentuk cabang dengan satu nukleus sentral. Panjang berkisar antara 85

mikron sampai 100 mikron dan diameternya sekitar 25 mikron. Kontraksi ototkuat dan

berirama.6,7

Struktur Otot Rangka

Otot rangka terdiri dari serabut-serabut yang tersusun dalam berkas yang disebut fesikel,

semakin besar otot semakin besar jumlah serabutnya. Jaringan ikat fibrosa membungkus setiap

otot dan masuk ke bagian dalam untuk melapisi fesikel dan serabut individual. Jaringan ini

menyalurkan impuls saraf dan pembuluh darah ke dalam otot dan secara mekanis

mentransmisikan daya kontraksi dari satu ujung otot ke ujing lainnya. Epimisium adalah jaringan

ikat rapat yang melapisi keseluruhan otot dan terus berlanjut sampai ke fasta dalam. Perimisium

mengacu pada ekstensi epimisium yang menebus ke dalam otot untuk melapisi berkas fasikel.

Endomisium adalah jaringan ikat halus yang melapisi setiap serabut otot individual.6

Struktur Mikroskopik Serabut Otot Rangka

4

Miofibril adalah unit kontraktif yang mengalami spesialisasi, volumenya mencapai 80%

volume serabut. Setiap miofibril silindris terdiri dari miofilamen tebal dan miofilamen tipis.

Miofilamen tebal tersusun dari protein miosin dan miofilamen tipis tersusun dari protein aktin.

Pemitaan disusun berdasarkan susunan miofilamen. Pita A yang lebih gelap terdiri dari susunan

vertikal miofilamen tebal yang berselang seling dengan miofilamen tipis. Pita I yang lebih terang

terbentuk adri aktin tips yang memanjang kedua arah dari garis Z ke dalam susunan filament

tebal. Garis Z terbentuk adri protin penunjang yang menahan miofilamen tipis tetap menyatu

disepanjang miofibril. Zona H adalah area yang lebih terang pada pita A miofilamen miosin yang

tidak tertembus filamen tipis. Garis M membagi dua pusat zona H. pembagian ini merupakan

kerja protein penunjang lain yang menahan miofilamen tebal tetap bersatu dalam susunan.

Sarkomer adalah jarak antara garis Z ke garis Z lainnya.6

Mekanisme Interaksi Aktin dan Miosin

Sepanjang kontraksi panjang miofilamen aktin dan myosin tetap sama saling bersilangan,

sehingga memperbesar jumlah tumpang tindih antar filamen. Filamen aktin kemudian menyusup

untuk memanjang ke dalam pita A, mempersempit dan menghalangi pita H. Panjang sarkomer

(dari garis Z ke garis Z lainnya) memendek saat kontraksi. Pemendekan sarkomer akan

memperpendek serabut otot individual dan keseluruhan otot.6

Dasar Molekular untuk Kontraksi

Molekul miosin terbentuk dari dua rantai protein yang identik dan dua pasang rantai

ringan. Bagian ekor rantai yang berat berpilin satu sama lain dengan dua kepala protein globular

menonjol salah satu ujungnya. Kepala protein globular menghubungkan filamen tebal ke

filament tipis. Setiap kepala protein globular memiliki sisi pengikat aktin, sisi pengikat ATP dan

aktivitas ATPase. Beberapa ratus molekul miosin tersusun dalam setiap filamen tebal dengan

ekor cambuknya yang saling bertumpang tindih dan kepala globularnya menghadap ke

ujungnya.6

Molekul aktin terdiri dari tiga protein. (1) F-aktin fibrosa; terbentuk dari dua rantai

globular G-aktin yang berpilin satu sama lain. (2) molekul tropomiosin; membentuk filamen

memanjang yang melebihi subunit aktin dan melapisi sisi yang berkaitan dengan kepala protein

globular miosin. (3) molekul troponin; berikatan dengan molekuk tropomiosin dan menstabilkan

5

posisi penghalang pada molekul tropomiosin. Troponin tersusun dari satu polipeptida yang

mengikat tropomiosin, satu polipeptida yang mengikat aktin, satu polipeptida yang mengikat ion-

ion kalsium.6

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

antara aktin dan miosin. Jika kalsium ada maka reorganisasi trponin-trpomiosin memungkinkan

terjadinya hubungan antara aktin dan miosin.6

Jenis Serabut Otot

Otot rangka manusia terdiri dari tiga serabut otot yang berbeda dalam kecepatan

berkontraksi, resistensinya terhadap keletihan, dan kemampuan untuk menghasilkan ATP.

Serabut merah kedut lambat; mengandung konsentrasi pigmen merah pernapasan yang sangat

banyak. Mioglobin yang mengikat molekul oksigen untuk memfasilitasi pernapasan aerob.

Serabut ini berdiameter kecil, dikelilingi banyak kapiler yang menyediakan oksigen dan nutrisi,

kontraksinya lambat, dan resisten terhadap keletihan. Serabut putih kedut cepat; tidak memiliki

mioglobin, mitokondria, dan kapilernya juga lebih sedikit tetapi simpanan glikogen dan

enzimnya lebih banyak. Serabut lebih tebal, mampu mengahsilkan ATP dengan kecepatan tinggi,

tetapi letih jika simpanan glikogennya menipis. Serabut pertengahan; berwarna merah. Serabut

ini mengandung mioglobin dan memiliki sifat serta resistensi keletihan tingkat menegah

dibandingkan kedua jenis serabut sebelumnya.6

Mekanisme Umum Kontraksi Otot

Timbul dan berakhirnya kontraksi otot terjadi dalam tahap-tahap berikut:7

1. Suatu potensial aksi berjalan disepanjang sebuah saraf motorik sampai ke ujungnya pada

serabut otot.

2. Disetiap ujung, saraf menyekresi subtansi neurotransmitter, yaitu asetilkollin dalam

jumlah sedikit.

3. Asetilkollin bekerja pada area setempat pada membran serabut otot untuk membuka

banyak kanal ”bergerbang asetilkollin” melalui molekul-molekul protein yang terapung

pada membrane.

6

4. Terbukanya kanal bergerbang asetilkollin memungkinkan sejumlah besar ion natrium

untuk berdifusi ke bagian dalam membran serabut otot. Peristiwa ini akan menimbulkan

suatu potensial aksi pada membrane.

5. Potensial aksi akan berjalan di sepanjang membran serabut otot dengan cara yang sama

seperti potensial aksi berjalan disepanjang membran serabut saraf.

6. Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran otot, dan banyak aliran listrik

potensial aksi mengalir melalui pusat serabut otot. Disini, potensial aksi menyebabkan

retikulum sarkolema melepaskan sejumlah besar ion kalsium, yang telah tersimpan dalam

retikulum ini.

7. Ion-ion kalsium menimbulkan kekuatan menarik antara fiamen-filamen aktin dan miosin,

yang menyebabkan kedua filamen tersebut bergeser satu sama lain dan menghasilkan

proses kontraksi.

8. Setelah kurang dari satu detik, ion kalsium dipompa kembali ke dalam retikulum

sarkoplasma oleh pompa membran Ca++ , dan ion-ion ini tetap tersimpan dalam dalam

retikulum sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi. Pengeluaran ion kalsium dari

miofibril ini akan menyebabkan kontraksi otot terhenti.

Mekanisme Kontraksi secara Kimia6

1. Di awal siklus kontraksi, ATP berikatan dengan kepala miosin disisi enzim yang

menghidrolisis, ATPase.

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

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

3. Energi yang dilepas melalui proses hidrolisis mengaktivasi kepala miosin ke dalam posisi

yang condong , siap mengikat aktin.

4. Ion-ion kalsium yang telah dilepas retikulum sarkoplasma berikatan dengan tropinin yang

melekat pada tropomiosin dan aktin.

5. Kompleks troponin-ion kalsium mengalami perubahan susunan yang memungkinkan

trpomiosin menjauhi posisi penghalang aktinnya.

6. Sisi pengikat miosin pada aktin kemudian terbuka untuk memungkinkan terjadinya

perlengketan pada sisi pengikat aktin di kepala miosin.

7

7. Saat pengikatan, ADP dan fosfat anorganik dilepaskan dari kepala miosin, dan kepala

miosin bergerak, dan berputar kerah yang berlawanan untuk menarik filamen aktin yang

melekat menuju pita H. Peristiwa ini disebut power stroke kepala myosin.

8. Kepala miosin tetap terikat kuat pada aktin sampai sebuah molekul baru ATP melekat

pada nya dan melemahkan ikatan antara aktin dan miosin.

9. Kepala miosin terlepas dari aktin, condong kembali, dan siap untuk melekat pada aktin di

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

10. Siklus tersebut terjadi dalam ribuan kepala miosin selama masih ada stimulasi saraf, dan

jumlah ion kalsium serta ATP mencukupi.

11. 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.

12. Rigor mortis, ATP dibutuhkan untuk melepaskan miosin dari aktin. Penipisan ATP dalam

otot secara total dan ketidakmampuan untuk menghasilkan lebih banyak ATP, seperti

yang terjadi setelah mati, mengakibatkan terjadinya perlengketan permanen aktin dan

miosin serta rigiditas otot.

Sumber Energi Untuk Kontraksi

Karena ATP yang ada di dalam otot biasanya akan habis setelah sepuluh kali kontraksi,

maka ATP harus dibentuk kembali untuk kelangsungan aktivitas otot melaui sumber lain.6

Kratin fosfat (CP), senyawa berenergi tinggi lainnya, merupakan sumber energi yang

langsung tersedia untuk memperbaharui ATP dari ADP (CP + ADP → ATP + keratin). CP

memungkinkan reaksi otot tetap berlangsung saat ATP tambahan dibentuk melalui metabolisme

glukosa secara anaerob dan aerob. CP menyediakan energi sekitar 100 kontraksi dan harus

disintesis ulang dengan cara memproduksi lebih banyak ATP (ATP + keratin → ADP + CP).

ATP tambahan terbetuk dari metabolism glukosa dan asam lemak melalui reaksi aerob dan

anaerob.6

Kelelahan Otot

Saat terjadi aktivitas berat yang singkat, penguraian ATP berlangsung dengan cepat

sehingga simpanan energi anaerob menjadi cepat habis. Sistem respiratorik dan pembuluh darah

tidak dapat menghantar cukup oksigen ke otot untuk membentuk ATP melalui reaksi aerob.

8

Asam laktat berakumulasi mengubah pH, dan menyebabkan kelelahan serta nyeri otot. Oksigen

ekstra yang harus dihirup setelah aktivitas berat disebut oxygen debt. Volume oksigen yang

dihirup tetap berada diatas volume normal sampai semua asam laktat dikeluarkan, baik

dioksidasi ulang menjadi asam piruvat dalam otot atau disintesis ulang menjadi glukosa dalam

hati.6

Penutup

Dengan mempelajari mengenai otot dan tulang, kita dapat mengetahui bagaimana

susunan, fungsi, dan mekanisme kerja ektremitas dalam keadaan normal. Tulang akan menyusun

rangka manusia, dan otot akan membantu tulang sebagai alat gerak. Kelelahan otot disebabkan

oleh penimbunan asam laktat.

Daftar Pustaka

1. Otot dan Tulang manusia. Diunduh dari http://id.wikipedia.org /wiki/otot , 13 Maret 2012.

2. Wibowo DS. Anatomi tubuh manusia. Jakarta: Grasindo; 2005.h.143-4.

3. Giloson J. Fisiologi dan Anatomi modern. Ed 2. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran

EGC; 2002. 54-9.

4. Dorland WAN, Elseria RN. Kamus kedokteran Dorlan. Edisi 31. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC; 2010.

5. Veldman J. Editor: Widyastuti P. Anatomi dan fisiologi. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC; 2008.92-112.

6. Sloane E. Anatomi dan Fisiologi untuk pemula. Jakarta. Penerbit Buku Kedokteran EGC;

2003. 119-127.

7. Guyton AC, Hall JE. Alih bahasa: Irawati, Ramadhani D. et al. Editor: Rachman LY,

Hartanto H. et al. Buku ajar Fisiologi kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran

EGC; 2007. 74-86.

9