Sobat, tahukah anda bahwa di dalam tubuh kita terdapat alat gerak aktif yang mampu menggerakkan seluruh rangka tubuh kita yaitu otot dan tulang sebagai alat gerak pasif. Tulang rangka manusia dapat bergerak karena kerja otot.
Lalu, bagaimana otot bisa menggerakkan tulang ya? Mari simak penjelasan selengkapnya dalam artikel tentang berbagai mekanisme kerja otot di bawah ini.
Bagaimana mekanisme kerja otot?
Mekanisme kerja otot adalah cara kerja otot dalam menggerakkan alat gerak dalam tubuh, seperti tangan dan kaki, serta organ tubuh lainnya. Mekanismenya adalah otot-otot di tubuh akan berkontraksi saat dirangsang.
Proses kontraksi otot didahului dengan datangnya impuls saraf. Kemudian, ribuan filamen aktin disusun sejajar satu sama lain di seluruh sel otot, yang diselingi dengan filamen yang lebih tebal, yang terbuat dari protein (myosin). Kontraksi sel otot kemudian terjadi, akibat filamen aktin dan miosin yang meluncur melewati satu sama lain melalui bagian lain, yang kemudian dapat memendekkan sel otot untuk berkontraksi.
Pada sel otot, filamen aktin umumnya terletak sejajar dengan filamen miosin yang tebal. Myosin akan bertindak sebagai molekul motor dengan bantuan lengan yang “menggerakkan” dua jenis filamen untuk melewati satu sama lain. Kerja sama dari banyak filamen geser seperti inilah yang membuat semua sel otot memendek, sehingga otot dapat berkontraksi.
Bagaimana otot bekerja?
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, otot bekerja dengan cara berkontraksi saat menerima rangsangan. Kontraksi otot biasanya ditandai dengan pemendekan, penegangan, dan penonjolan otot-otot di bagian tengah.
Otot akan berkontraksi karena pengaruh asetilkolin yang sensitif terhadap rangsangan. Asetilkolin kemudian akan melepaskan ion kalsium → ion kalsium menyebabkan protein otot (aktin + miosin) membentuk aktomiosin → otot memendek = otot berkontraksi. Sebaliknya, ketika ion kalsium memasuki plasma sel → aktomiosin terurai menjadi aktin + miosin lagi → otot menjadi lemah = otot rileks.
Adanya kontraksi otot inilah yang kemudian menyebabkan tulang tertarik sehingga terjadi gerakan. Ketika otot tidak lagi berkontraksi, ion kalsium akan kembali ke plasma sel sehingga menyebabkan lepasnya ikatan aktin dan miosin, dan otot dapat memanjang, mengendur dan mengendur ke ukuran semula atau disebut juga relaksasi. Untuk relaksasi, otot juga membutuhkan bantuan dari gerakan otot lain yang memiliki sifat kerja berlawanan, yaitu otot antagonis dan otot sinergis.
Bagaimana otot bekerja?
Menentang (antagonistik) otot
Sifat kerja otot antagonis ini adalah dua otot bekerja secara berlawanan, yaitu ketika otot yang satu berkontraksi maka otot yang lain berelaksasi. Salah satu contoh otot antagonis adalah otot lengan atas yang terdiri dari otot bisep dan otot trisep.
Arah kerja otot antagonis lainnya, yaitu:
- abductor (menjauh) dan adductor (mendekatkan kaki ke sumbu tubuh).
- depresor (gerakan ke bawah) dan elevator (gerakan ke atas)
- supinator (melihat ke atas) dan pronator (memiringkan ke bawah).
Bekerja sama (sinergis)
Sifat kerja otot yang sinergis adalah dua otot yang bekerja secara bersamaan. Salah satu contoh kerja otot yang sinergis terjadi pada dua otot pronator yang terletak di lengan bawah, yaitu otot pronator teres dan otot pronator quadratus. Kedua otot tersebut akan bekerja sama menggerakkan telapak tangan untuk bergerak telungkup dan mendongak.
Apa saja faktor yang mempengaruhi mekanisme kerja otot?
Faktor yang mempengaruhi mekanisme kerja otot agar dapat berlangsung yaitu karena melibatkan ion kalsium (Ca2+), protein pengatur tropomiosin, dan protein troponin yang mengatur posisi tropomiosin pada filamen halus.
Selain itu, berbagai faktor lain, seperti jumlah protein, jenis protein, dan kapan mengonsumsi protein, berperan dalam menguatkan dan membangun otot tubuh. Tidak hanya itu, kebiasaan makan dan tingkat aktivitas, komposisi tubuh, serta usia dan jenis kelamin juga menjadi faktor yang dapat mempengaruhi mekanisme kerja otot untuk memperkuat dan membentuk otot.
Menurut Suharno, faktor penentu kekuatan otot seseorang terdiri dari:
- Ukuran penampang (tumpang tindih) filamen aktin dan miosin.
- Jumlah serat otot yang bekerja melawan beban yang dibawanya. Semakin banyak serabut otot yang bekerja, maka kekuatan kontraksi otot juga semakin meningkat.
- Tergantung ukuran rangka bodinya. Semakin besar kerangka seseorang, semakin besar kekuatan ototnya.
- Persarafan otot, baik sentral maupun perifer.
- Keadaan bahan kimia dalam otot (glikogen dan ATP).
- Keadaan tonus otot saat istirahat. Jika tonus otot saat istirahat lebih rendah, maka kekuatan otot saat bekerja akan lebih besar.
- Usia dan jenis kelamin. Kedua hal ini tentu menentukan kuat atau tidaknya kekuatan otot.
Berbagai mekanisme kerja otot
Mekanisme kerja otot polos
Otot polos atau otot polos merupakan salah satu otot yang menyusun organ-organ dalam tubuh kita. Umumnya, otot polos terdapat pada saluran pencernaan (usus dan lambung), pembuluh darah, saluran pernapasan, saluran kelamin, dan dinding rahim (rahim). Kemudian, karena otot polos banyak terdapat pada organ dalam, maka otot polos sering disebut sebagai otot dalam.
Mekanisme kerja otot polos, yang berjalan secara otomatis tanpa ada perintah dari otak atau tanpa disadari. Misalnya organ pencernaan kita (usus dan lambung) yang terdiri dari otot polos akan langsung bekerja secara otomatis tanpa kita perintahkan oleh otak dan tanpa kita sadari.
Begitu juga pada otot, aliran darah melalui pembuluh darah juga berlangsung secara otomatis. Oleh karena itu, mekanisme kerja otot polos disebut otot tak sadar, karena gerakannya yang tidak kita sadari. Gerakan otot polos umumnya pelan, teratur, dan tidak cepat lelah.
Mekanisme kerja otot lurik
Otot lurik adalah otot yang melekat pada kerangka (tulang), sehingga disebut juga sebagai otot rangka. Jaringan otot lurik umumnya terdapat di seluruh tubuh, terutama pada rangka tungkai.
Mekanisme kerja otot lurik dipengaruhi oleh kesadaran kita melalui perintah yang diatur oleh otak. Misalnya kita akan menulis dengan menggunakan pulpen, maka dengan kesadaran kita tangan diperintah oleh otak untuk memegang pulpen dan menggerakkannya untuk menulis. Oleh karena itu, kerja otot lurik termasuk dalam otot sadar.
Gerakan otot lurik umumnya berlangsung cepat, namun cepat lelah dan tidak teratur. Kelelahan ini dapat menyebabkan otot tidak dapat melakukan fungsi gerak lagi, seperti kram yang merupakan kejang otot.
Mekanisme kerja otot jantung
Otot jantung adalah otot yang khusus membentuk jantung dan berfungsi menggerakkan jantung untuk memompa darah ke seluruh tubuh. Kontraksi dan relaksasi oleh otot jantung menyebabkan atrium dan bilik jantung menyempit dan melebar secara ritmis, mengakibatkan jantung berdebar.
Mekanisme kerja otot jantung tidak dipengaruhi oleh kesadaran kita, yaitu di luar perintah otak. Namun, kerja otot jantung tetap dipengaruhi oleh saraf otonom (simpatis dan parasimpatis). Meski begitu, kerja otot jantung termasuk dalam kerja otot tak sadar.
Hal ini dikarenakan kesadaran kita tidak dapat memerintahkan otak agar otot jantung tidak bergerak terlebih dahulu (istirahat) kemudian memerintahkannya untuk bergerak kembali. Otot jantung bekerja secara otomatis dan terus menerus selama manusia hidup.
Otot jantung memiliki gerakan teratur dan tahan terhadap kelelahan, seperti otot polos. Jadi, otot jantung merupakan otot yang istimewa karena memiliki bentuk seperti otot lurik, namun bekerja seperti otot polos.
Mekanisme kerja otot bisep dan trisep
Bisep dan trisep adalah dua otot yang bekerja secara antagonis, dan terdapat di lengan atas. Bisep terletak di bagian depan lengan atas, dan trisep terletak di belakang lengan atas.
Mekanisme kerja kedua otot ini adalah dengan bekerja berlawanan arah. Saat otot bisep berkontraksi, otot trisep berelaksasi, sehingga lengan bawah bisa ditarik ke atas. Sebaliknya jika otot trisep berkontraksi, maka otot bisep akan berelaksasi, sehingga lengan bawah kembali lurus.
Dalam melakukan gerakan ini otot bisep merupakan otot fleksor (otot yang dapat menekuk) dan trisep merupakan otot ekstensor (untuk meluruskan).
Tahapan mekanisme aksi otot
Tahapan mekanisme kerja otot dapat dijelaskan melalui teori sliding filament yang ditemukan oleh Hansen dan Huxly pada tahun 1955 pada otot lurik. Hansen dan Huxly menjelaskan bahwa pada saat otot berkontraksi tidak terjadi pemendekan filamen, melainkan hanya pergeseran filamen aktin dan miosin.
Melalui pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan mikroskop elektron dan difraksi sinar-X, mereka menemukan dua set filamen, yaitu aktin dan miosin. Pergeseran aktin dan miosin, sehingga otot dapat memendek dan memanjang saat otot berkontraksi dan berelaksasi.
Filamen ini juga ada di sarkomer yang ada di sel otot. Jumlah filamen dalam satu sarkomer bisa mencapai ratusan hingga ribuan filamen, tergantung jenis ototnya. Kumpulan filamen inilah yang membentuk 80% massa sarkomer.
Berikut tahapan mekanisme gerak otot berdasarkan teori sliding filament Hansen dan Huxly yang diurutkan dari awal munculnya kontraksi otot, sehingga menjadi suatu siklus mekanisme kerja otot.
- Impuls saraf tiba di sambungan neuromuskuler dan menyebabkan pelepasan asetilkolin yang peka terhadap rangsangan.
- Asetilkolin kemudian memicu pelepasan ion Ca dari retikulum sarkoplasma.
- Ion Ca kemudian berikatan dengan troponin sehingga terjadi perubahan struktur troponin yang menyebabkan tropomiosin menjadi aktif.
- Kepala miosin akan menarik aktin ke area aktif tropomiosin dengan bantuan ATP (adenosin trifosfat).
- Kepala miosin kemudian berubah konfirmasinya, dan berikatan dengan aktin untuk menggerakkan filamen tipis, sehingga zona H menghilang (terjadi kontraksi otot), kemudian ADP (adenosin difosfat) dan Pi dilepaskan, dan membentuk jembatan silang.
- Karena ATP berikatan dengan kepala myosin, pada tahap selanjutnya dapat menyebabkan kepala myosin terpisah dari jembatan silang. Penguraian ATP menjadi ADP dan Pi inilah yang kemudian menyebabkan kepala miosin kembali ke konformasi awalnya (terjadi relaksasi), dan siap untuk memulai kembali siklus mekanisme aksi otot.
- Akhirnya, agar siklus mekanisme aksi otot dapat berlanjut, kandungan ATP dan Ca2+ dalam sarkoplasma harus tinggi.
www.quipper.com
