I. Pendahuluan

Bila sebuah saraf dirangsang dengan kekuatan yang cukup(optimal) dan

tercapai ambang letup, akan terbentuk potensial aksi yang akan dihantarkan

sepanjang akson berupa impuls saraf. Penghantar ini bergantung pada perubahan

distribusi ion, dengan kata lain penghantar pesan sepanjang saraf merupakan

proses elektrokimia. Bila saraf tidak berdepolarisasi, dikatakan bahwa saraf berada

dalam keadaan istirahat, yang keseimbangan potensialnya dipertahankan berkat

adanya kerja dari pompa natrium – kalium.

Sesuai dengan hukum all or none maka potensial aksi(impuls) tidak akan

terbentuk bila rangsangan tidak dapat menyebabkan depolarisasi yang mencapai

ambang batas (threshold). Penghantar impuls dari sebuah saraf menuju saraf lain

atau otot melintasi sinaps, sepenuhnya bergantung pada pembebasan

neurotransmitter. Neurotransmitter dibebaskan oleh saraf presinaps pada kancing

sinaps, kemudian molekul neurotransmitter tersebut berdifusi melintasi celah

sinaps dan bergabung dengan reseptor pada neuro post sinaps atau otot.

Otot rangka terdiri dari ratusan serat otot yang tersusun dalam fasikulus.

Pembebasan asetilkolin dari serat saraf motorik, member pesan pada otot untuk

menjawab berupa kontraksi atau kerutan otot. Urutan kejadian kontraksi dan

relaksasi otot rangka : Otot rangka dapat dijelaskan 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. Mekanisme kerja otot

pada dasarnya melibatkan suatu perubahan dalam keadaan yang relatif dari filamen- filamen

aktin dan miosin. 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 miosin 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 (Hickman, 1996).

Serabut otot secara individu merupakan satuan struktural otot kerangka sehingga bukan

merupakan satuan fungsional. Semua neuron motor yang menuju otot kerangka mempunyai

akson-akson yang bercabang, masing-masing berakhir dalam sambungan neuromuskular dengan

satu serabut otot. Impuls syaraf yang melalui neuron dengan demikian akan memicu kontraksi

dalam semua serabut otot yang dapat dikendalikan dengan amat tepat, ukuran satuan motornya

kecil (Kimball, 1988).

Respon suatu serabut tunggal itu menyeluruh atau tidak sama sekali, tetapi seluruh otot

tidak berperilaku dalam cara ini sehingga memungkinkan untuk mengkontraksikan suatu otot

pada tingkat apapun yang diinginkan dari relaks sampai kontraksi yang maksimal. Hal ini dapat

dilihat pada percobaan praktikum yaitu merangsang otot gastroknemus dari seekor katak dengan

stimulator listrik dan mengukur banyaknya kontraksi seluruh otot. Kekuatan kontraksi seluruh

otot meningkat dengan meningkatnya jumlah serabut individu yang berkontraksi. Jadi pada

hewan yang utuh, kekuatan respon muskular itu dikendalikan oleh jumlah satuan motor yang

diaktifkan oleh sistem saraf pusat (Kimball, 1988).

Menurut Guyton (1995), sebuah otot akan berkontraksi sangat cepat bila kontraksi

penuh kira-kira 0,1 detik untuk rata-rata bobot. Keadaan ini menyebabkan amplitudo menjadi

maksimal, dimana dipengaruhi juga oleh voltase yang digunakan, tetapi bila diberi beban

kecepatan kontraksi menurun secara progesif dan amplitudo juga menurun. Apabila beban

meningkat sampai dengan kekuatan maksimum yang digunakan otot tersebut, maka kecepatan

kotraksinya menjadi nol dan tidak terjadi kontraksi sama sekali, walaupun dilakukan pengaktifan

pada serabut otot.

Percobaan yang dilakukan menggunakan otot gastroknemus karena otot tersebut peka

terhadap rangsangan listrik. Cairan dan ion-ion yang ada pada otot gastroknemus selalu dijaga,

pada praktikum ini digunakan larutan ringer. Larutan ringer juga digunakan sebagai penghantar

aliran listrik. Alat yang digunakan pada praktikum pengukuran kontraksi otot gastroknemus

universal kimograf beserta asesorinya fungsi alat ini adalah untuk mengetahui pengaruh

rangsangan listrik terhadap kontraksi otot gastroknemus.

Mekanisme kontraksi otot dapat dijelaskan dengan model pergeseran filamen (filamen-

filamen tebal dan tipis yang saling bergeser saat proses kontraksi), model pergeseran filamen

(filamen sliding). Model ini menyatakan bahwa gaya berkontraksi otot dihasilkan oleh suatu

proses yang membuat beberapa set filamen tebal dan tipis dapat bergeser antar sesamanya.

Menuruut Guyton (1995), menyatakan pada saat kontraksi filamen aktin tidak tertarik ke dalam

filamen miosin sehingga overlap satu sama lainnya secara luas. Discus Z ditarik oleh filamen

aktin sampai ke ujung filamen miosin. Jadi kontraksi otot terjadi karena mekanisme pergeseran

filamen yang disebabkan oleh kekuatan mekanisme kimia atau elektrostatik yang ditimbulkan

oleh interaksi jembatan penyebrangan dari filamen miosin dan filamen aktin.

Menurut Prosser (1961), mekanisme kontraksi otot menurun yaitu ketika otot berkontraksi

menggunakan O2 dan melepaskan CO2 sedangkan glikogen dikurangi, asam laktat berkumpul

dan panas diproduksi. Aktin dan miosin bergabung dalam bentuk globular yang merupakan

kopula dari molekul miosin.

Molekul miosin terdiri atas bagian pengikatan aktin dan ATPase, tidak adanya aktin

menyebabkan tidak reaktifnya ATPase ketika miosin berikatan dengan aktin akan membentuk

aktomiosin ATP. Sel otot juga terdiri atas retikulum sarkoplasmik hampir sama dengan

retikulum yang sangat penting dalam kontraksi. Retikulum endoplasma akan mengikat ion Ca

dan berhenti ketika asam laktat terakumulasi

Urutan kejadian dalam stimulasi, kontraksi dan relaksasi pada otot menurut Prosser (1961), meliputi

1. Stimulasi

• Depolarisasi sarkolema • Depolarisasi T sistem • Depolarisasi Ion Kalsium dari SR • Difusi ion kalsium dari filamen tipis

2. Kontraksi

• Ion kalsium (Ca2+) terikat ke troponin • Komplek troponin Ca2+ remove blocking tropomiosin dari tempat aktin • Head dari filamen tebal membentik cross bridges ke benang aktin • Hidrolisis ATP memicu perubahan konformasi pada head menyebabkan cross bridges bergeser

3. Relaksasi • Ca2+ ditarik dari filamen tipis oleh SR • Ca2+ berdifusi dari filamen tipis ke SR • Ca2+ dilepas dari komplek troponin Ca2+

• Tropomiosin kembali ke posisi blocking

• Cross bridges miosin-aktin terputus

• Komplek miosin-ATP dibentuk kembali dalam heads dan filamen tebal.

. Keratin fosfat merupakan senyawa energy yang tersedia didalam sel otot.

Di samping itu masih ada senyawa energy lainnya. Pada kontraksi isotonic, otot

memendek dan menebal sedang tonus otot relative tetap. Pada kontraksi isometric

panjang otot tidak berubah, akan tetapi tonus (tegangan) otot meningkat.

Aliran listrik dari saraf berpindah ke otot melalui peralihan saraf otot

(neuromuscular junction), dengan bantuan neurotransmitter yang dilepaskan ujung

saraf. Pada otot, dengan segera terjadi perubahan listrik pada daerah peralihan,

yang menghasilkan perubahan listrik local. Bila perubahan local ini tidak mencapai

ambang kontraksi, tidak terjadi kontraksi (rangsang dibawah minimal). Bila

rangsangan digandakan, dan penggandaannya mencapai ambang rangsang, akan

terjadi kontraksi (proses pada sebuah otot tunggal). Untuk otot tunggal ini berlaku

hukum all or none. Pada serabut otot, dengan banyak serabut dan masing – masing

mempunyai ambang batas sendiri – sendiri, pada kekuatan rangsangan tertentu,

tidak semua serabut otot berkontraksi, dan masih ada otot yang tidak ikut

berkontraksi (kekuatan rangsang submaksimal pada berkas otot). Pada kumpulan

berbagai otot (berkas), tidak berlaku hukum all or none. Baru setelah kekuatan

rangsang mampu melewati ambang batas seluruh otot (kekuatan rangsang

maksimal), seluruh serabut otot akan berkontraksi, dan bila kekuatannya

ditingkatkan (supramaksimal), hasil kontraksi tidak bertambah lagi.

Berbagai macam rangsangan dapat mengubah permeabilitas membrane

akson suatu saraf untuk ion natrium, sehingga banyak ion natrium masuk kedalam

sel saraf, akibatnya potensial membrane akan alami depolarisasi. Rangsangan

tersebut antara lain rangsangan mekanis, rangsangan faradis, rangsangan galvanis,

rangsangan osmotic, rangsangan kimiawi, dan rangsangan suhu panas. Setiap

rangsangan yang menurunkan potensial membrane serta mencapai nilai ambang

letup, akan menimbulkan potensial aksi yang merambat sepanjang akson saraf,

yaitu – impuls.

Pada ujung – ujung saraf motoris impuls saraf akan menyebabkan sekresi

asetikolin (ach). Ach akan bergabung dengan reseptor – reseptor pada serat otot

rangka (end-plate). Gabungan ach reseptor ini menimbulkan potensial aksi pada

serabut otot yang akan menjalar berupa impuls melalui tubulus-T sampai pada

system dari reticulum sarkoplasmik. Pada bagian ini impuls menyebabkan

keluarnya ion kalsium. Ion kalsium ini diperlukan untuk berlangsungnya kontraksi

otot, menggunakan energy ATP hasil hidrolisa enzim ATP-ase. Setelah kontraksi

selesai, ion kalisum akan dipompa secara aktif juga di ATP.

Rangsangan galvanis diberikan dengan pinset galvanis yang terdiri dari

tembaga (Cu) dan seng (Zn). Menurut deret volta, antara kedua unsure ini terdapat

perbedaan potensial, sehingga bila dihubungkan melalui suatu larutan elektrolit

akan terjadi arus listrik. Tembaga merupakan kutub positif dan seng merupakan

kutub negative. Rangsangan faradis diberikan dengan suatu induktorium atau

stimulator listrik.

Suatu sediaan rhediskopis adalah suatu sediaan biologis yang dapat

memberikan reaksi – reaksi yang dapat digunakan untuk mempertahankan adanya

arus listrik dalam jaringan hidup tanpa menggunakan alat elektrolit.

II. Tujuan

1. Mempelajari mematikan seekor katak secara legeartis

2. Mempelajari membuat suatu sediaan saraf otot secara legeartis

3. Mempelajari pengaruh berbagai macam rangsangan pada sediaan saraf otot

3. Mempelajari kegiatan listrik pada suatu sediaan rheoskopis

III. Alat dan bahan yang diperlukan

1. Alat diseksi / anatomi set

2. Gelas arloji

3. Pinset galvanis

4. Pengaduk gelas

5. Induktorium Rhumkorff (stimulator), elektroda perangsang dan transformator

6. Papan fiksasi katak, sonde, jarum pentul, benang, dan kapas

7. Larutan Ringer, garam dapur, gliserin, benang dan kapas

8. Hewan percobaan : 3 ekor katak/kelompok

IV. Cara kerja

A. Mematikan seekor katak

1. Genggamlah seekor katak dengan punggung kertas keatas dengan tangan kiri.

Ibu jari kita tekan pada punggung bagian bawah dan kepala katak dijepit antara

telunjuk dan ibu jari tengah dan ditekukan ke depan.

2. Tusukanlah sebuah alat penusuk dengan ujung tajam(sonde) di garis median

antara tulang belakang kepala dan tulang atas secara tegak lurus. Tusukan tersebut

menembus kulit dan jaringan lain sampai masuk kedalam foramen accipitale

magnum, sehingga masuk kedalam rongga kepala. Rusakan jaringan otak dengan

memutar dan menggerakan sonde itu ke kiri dan kekanan.

3. Kemudian sonde ditarik kembali dan melalui lubang yang sama, sonde sekarang

ditusukan serong kebelakang masuk kanalis vertebralis sedalam mungkin, untuk

merusak medulla oblongata dan medulla spinalis. Rusaknya system saraf pusat

(otak, medulla spinalis, medulla oblongata) dapat diketahui dari :

a. Seluruh tubuh katak dengan tungkai – tungkainya menjadi lemas (tonus

otot – otot hilang)

b. Refleks – reflex hilang (reflex kornea dan reflex fleksor tungkai)

Setelah system saraf pusat benar – benar rusak, dapat dimulai dengan membuat

sediaan otot.

B. Membuat sediaan saraf otot ( neuron ischladicus – musculus gartronemius)

1. Katak diletakan terkelungkap di atas papan fiksasi, kakinya dengan jarum pentul.

2. Guntinglah dengan gunting yang kuat os. Cogxygeus dan os. Sacrum setinggi

mungkin, serta jaringan yang menutupinya.

3. terlihat n. ischiadicus yang keluar dari pleksus lumbosacralis, sebagai serat putih

yang mengkilat. Ikatlah n. ischiadicus dengan dua utas benang setinggi mungkin

dekat tulang belakang, dua kali dengan kuat. Guntinglah n. ischiadicus diatas ikatan

(proximal) benang tadi. Gunakan benang ini sebagai pemegang saraf waktu akan

membebaskan n. ischiadicus dari jaringan sekitar. Benang tidak boleh ditarik kuat,

karena akan merusak n. ischiadicus.

4. Lepaskan sekarang seluruh kulit tungkai yang bersangkutan dengan gunting

dengan bantuan pinset, yaitu mulai dari pangkal paha bagian dalam melingkar

keluar kemudian ditarik kea rah distal.

5. Bebaskan sekarang n. ischiadicus mulai bagian cranial(atas) sampai m.

gastrocnemius secara tumpul dengan pinset dengan menyingkirkan otot- otot

berikut : m. biceps, m. piriformis, m. semimembranosus.

Perhatian : n. ischiadicus sama sekali tidak boleh ditarik kuat, tergunting

atau terjepit. Bila hal ini terjadi, saraf tersebut pasti terluka dan

percobaan yang akan saudara lakukan akan gagal. Letakkan untuk

sementara waktu saraf tersebut diatas m.gastrocnemius supaya tidak

menjadi kering.

6. Bebaskan sekarang m.garstrocnemius secara tumpul dengan hati –hati jangan

sampai otot itu rusak dan potonglah tendo Achilles sejauh-jauhnya dari

m.gastrocnemius supaya masih terdapat bagian tendo yang cukup panjang.

Guntinglah os.tibia dan otot – otot tungkai bawah lain , tepat dibawah lutut dan

buang.

7. Guntinglah otot – otot tungkai atas dari os . femur dan buang. Guntinglah

os.femur ±1/2 bagian dari sendi lutut. Sisa os.femur pada m.gastrocnemius akan

dipakai sebagai tangkai sediaan saraf otot yang akan dijepit pada alat penjepit

tulang.

8. Sediaan saraf otot n.ischiadicus – m.gastrocnemius telah diperoleh.

9. Usahakan supaya sediaan saraf otot itu selalu dibasahi (ditetesi menggunakan

pipet) dengan larutan ringer atau garam faali lain, sehingga tidak menjadi kering

dibagian luar. Jika dibiarkan kering untuk beberapa menit n.ischiadicus akan rusak

dan mati.

10. Sebelum dipakai dalam suatu percobaan simpanlah sediaan otot saraf itu dalam

sebuah cawan / gelas arlogi(beker glass) yang berisi larutan ringer/bungkus sediaan

saraf itu dengan kertas saring yang sudah dibasahi dengan larutan ringer.

11. Untuk menghemat banyaknya katak yang dipakai sebaiknya dari satu katak

dibuat sediaan saraf otot dari kedua m.gastrocnemius-nya.

12. Selama suatu latihan berlangsung sediaan yang dipakai itu harus selalui

dibasahi dengan larutan ringer.

C. Pengaruh berbagai jenis rangsang

1. Letakkan sediaan saraf otot dalam cawan atau gelas arloji yang bersih. Jagalah

agar otot dan saraf tetap basah dengan larutan ringer.

2. Berikanlah berbagai jenis rangsang: serta perhatikan apa yang terjadi?

* Rangsang mekanis: tekanlah serat saraf sediaan saraf otot itu dekat ujung

bebasnya dengan sebuah benda tumpul atau pengaduk kaca.

* Rangsang Osmotik: sebutir garam dapur atau setetes gliserin ditempelkan pada

ujung saraf sediaan, dan ditambahkan setetes air pada butir garam tersebut.

Perhatikan apa yang terjadi. setelah selesai bersihkan saraf itu dengan larutan

ringer.

* Rangsang Panas: Ujung pengaduk gelas dipanaskan dalam air mendidih dan

kemudian ditempelkan pada saraf sediaan itu. Apa hasilnya?

* Rangsang Kimiawi: basahi saraf sediaan itu dekat ujung bebasnya dengan larutan

cuka glacial. Apa yang terlihat? Bersihkan lagi dengan larutan ringer.

* Rangsang Galvanis: Tekanlah sebuah pinset galvanis (Kaki satu dari seng, kaki

lainnya dari tembaga) pada saraf dekat ujungnya dan perhatikan apakah terjadi

kontraksi otot waktu menempelkan dan pada waktu menjauhkan pinset tersebut.

* Rangsang faradis: Kita gunakan arus induksi sebuah induktorium. Rangsanglah

saraf sediaan itu mula-mula dengan rangsangan tutup (make shock) dengan

kekuatan sedang. Kemudian dengan rangsang putus (break shock) pada kekuatan

rangsang yang sama.

D. Arus Aksi dan Arus Luka

1. Buat empat sediaan saraf otot (2 ekor katak) yang baru. Letakkan di atas gelas

arloji dan pelihara basanya. Saraf sediaan B diletakkan di atas otot A dan saraf

sediaan C di atas otot B.

2. Rangsang saraf A dengan rangsang mekanis, dan faradis, apa hasilnya?

3. Susunlah sekarang 4 sediaan saraf otot itu dalam bentuk lingkaran (saraf yang

satu di atas otot yang lain) dan ulangi percobaan no. 2, apa hasilnya?

4. Arus luka (Injury current). Buatlah luka irisan pada sebuah otot dan letakkan

dengan cepat saraf sediaan saraf otot sedemikian rupa, sehingga ada bagian saraf

yang menyentuh permukaan otot yang utuh dan permukaan luka. Apa yang

terlihat?

V. Pertanyaan

1. Terangkan dengan jelas mekanisme larutan garam fisiologis dalam

mempertahankan kelangsungan hidup sediaan otot saraf untuk beberapa waktu

lamanya.

2. Terangkan mekanisme terjadinya kontraksi otot pada masing-masing jenis

rangsang yang diberikan pada sediaan otot saraf.

3. terangkan mekanisme terjadinya kontraksi otot pada otot yang luka.