Struktur dan Mekanisme Kerja pada Pergelangan Kaki
Abstract Musculoskeletal system of the body is made up of muscle
(musculo) and the bones that form the frame of the body (skeletal).
Muscle are tissue of the body that has the ability to convert
chemical energy into mechanical energy (motion). Muscle based on
its structure, can be divided into three types: smooth muscle,
striated muscle or skeletal muscle, and cardiac muscle. Whereas
bones are passive motion that can move with the muscle. To be able
to move, muscles need to perform the process contraction and
relaxation. The process of contraction and relaxation will occur if
there is a working mechanism of muscle and metabolism of calcium as
a regulator for the contraction and relaxation.Keyword :
bones,muscle,muscles
mechanism,musclemetabolism.AbstrakMuskuloskeletal merupakan sistem
tubuh yang terdiri dari otot (muskulo) dan tulang-tulang yang
membentuk rangka (skelet). Otot adalah jaringan tubuh yang
mempunyai kemampuan mengubah energi kimia menjadi energi mekanik
(gerak). Otot berdasarkan strukturnya, dapat dibedakan menjadi tiga
jenis yaitu otot polos, otot lurik atau otot rangka, dan otot
jantung. Sedangkan tulang adalah alat gerak pasif yang dapat
bergerak dengan adanya otot. Untuk dapat bergerak otot memerlukan
proses kontraksi dan relaksasi. Proses kontraksi dan relaksasi akan
terjadi apabila terdapat mekanisme kerja otot dan juga metabolisme
daripada kalsium sebagai regulator untuk terjadinya kontraksi dan
relaksasi.Kata kunci : tulang, otot, mekanisme kerja otot,
metabolisme otot.
PendahuluanUntuk dapat beraktivitas, tubuh manusia dibantu oleh
alat gerak. Otot dan tulang merupakan beberapa komponen dari alat
gerak tersebut. Otot merupakan alat gerak aktif sedangkan tulang
merupakan alat gerak pasif. Untuk dapat menggerkan tulang, maka
otot harus berkontraksi dan berelaksasi. Namun terkadang terjadi
gangguan pada mekanisme kerja otot ini dan dapat mengakibatkan
cedera. Makalah ini bertujuan untuk menjelaskan mengenai struktur
tulang dan otot pada kaki serta mekanisme dan metabolisme otot
hingga dapat terjadi gerakan.Rumusan Masalah : Pria berusia 29
tahun mengalami cidera kaki.Hipotesis : Seorang pria berusia 29
tahun mengalami dislokasi pada pergelangan kaki.Sasaran
Pembelajaran : 1. Memahami struktur tulang dan otot 2. Memahami
jenis-jenis otot3. Memahami mekanisme kerja pada otot rangka4.
Memahami proses kontraksi dan relaksasi pada otot rangkaTulang dan
OtotTulang adalah jaringan yang paling keras di antara jaringan
ikat lainnya pada tubuh. Terdiri atas hampir 50 persen air. Bagian
padat selebihnya terdiri atas berbagai bahan mineral, terutama
garam kalsium 67 persen, dan bahan seluler 33 persen. Struktur
tulang dapat dilihat dengan mata telanjang adalah struktur kasar,
dan dengan pertolongan mikroskop dapat diperiksa struktur lainnya.
Tulang terdiri atas dua jenis jaringan : jaringan kompak (padat)
dan jaringan seperti spons. Jaringan kompak tulang keras dan padat.
Dijumpai dalam tulang pipih dan tulang pipa dan sebagai lapisan
tipis penutup semua tulang. Jaringan tulang berbentuk jala
mempunyai struktur seperti spons. Dijumpai terutama pada ujung
tulang pipa, dalam tulang pendek dan sebagai lapisan tengah antara
dua lapisan kompak pada tulang pipih seperti pada scapula, cranium,
sternum, dan iga-iga.1
Struktur kasar. Tulang memiliki kedua varietas jaringan tulang.
Bila digergaji secara longitudinal (memanjang), dapat dilihat ada
jaringan kompak dan jaringan bentuk jala. Bila batang dipotong
melintang, akan tampak jaringan tulang padat dan sebuah rongga di
tengahnya-kanalis medularis-berisi sumsum tulang yang berwarna
kuning. Bila ujung pipa yang dipotong, ruangan dalam jaringan
kanselus tampak berisi sumsum tulang yang merah. Dalam sumsum
kuning banyak terdapat sel lemak. Dalam sumsum merah terdapat
sangat banyak sel darah merah. Sumsum tulang yang merah tempat
terbentuknya baik sel darah merah maupun sel darah putih.1 Struktur
halus.Irisan transversal dalam lapis tulang padat memperlihatkan
lingkaran-lingkaran. Dalam pusat tiap lingkaran terdapat kanan
(saluran) Havers. Lempeng-lempeng tulang atau lamella disusun
konsentris sekitar saluran dan di antara lempeng-lempeng itu
terdapat ruangan kecil-kecil yang disebut lacuna. Ruangan-ruangan
ini mengandung sel-sel tulang, saling bersambungan, dan juga
disambungkan dengan saluran Harvest di tengah-tengah atau
saluran-saluran kecil bernama kanalikuli. Satu bagian keseluruhan
dari bangunan diatas merupakan satu sistem Harvest yang terdiri
atas :1. Saluran Harvest pusat yang berisi urat saraf, pembuluh
darah, dan saluran limfe.2. Lamella yang tersusun konsentris.3.
Lakuna yang mengandung sel tulang.4. Kanalikuli yang memancar di
antara lakuna dan menggandengkannya dengan saluran Harvest.1
Gambar. 1. Gambaran mikroskopis irisan melintang tulang
padat.2Otot adalah jaringan yang mempunyai kemampuan khusus, yaitu
berkontraksi, dengan demikian gerakan terlaksana. Otot terdiri atas
serabut silindris yang mempunyai sifat yang sama dengan sel
jaringan lain. Semua ini diikat menjadi berkas-berkas serabut kecil
oleh sejenis jaringan ikat yang mengandung unsur kontraktil.1Ada
tiga jenis otot : Otot lurik atau otot skelet membentuk sekitar 40
persen dari berat badan total. Otot ini berfungsi dalam membentuk
gerakan volunteer dan menegakan tubuh.3 Otot bergaris (otot lurik,
otot rangka, atau otot sadar). Setiap serabut otot itu bergaris
melintang karena adanya gambaran selang-seling antara warna muda
dan tua. Setiap serabut terbentuk oleh sejumlah miofibril dan
diselubungi membran halus sebagai selaput otot (sarkolema). Serabut
berkumpul membentuk berkas. Berkas diikat menjadi satu oleh
jaringan ikat untuk membentuk otot besar dan otot kecil.1 Otot
polos (otot tidak bergaris, otot licin, otot tidak sadar). Jenis
ini dapat berkontraksi tanpa rangsangan saraf, meskipun di sebagian
besar tempat di tubuh kegiatannya berada di bawah pengendalian
saraf otonomik (tak sadar). Dengan pengecualian otot jantung. Jenis
ini berupa sel otot panjang berbentuk kumparan yang masih tampak
sebagai sel. Otot tidak sadar ditemukan pada dinding pembulih darah
dan pembuluh limfe, pada dinding saluran pencernaan dan visera
(alat dalam) yang berongga, trakea, dan bronki, pada iris dan
muskulus siliaris mata, serta pada otot tak sadar dalam kulit.1
Otot jantung ditemukan hanya pada jantung. Otot ini bergaris
seperti pada otot sadar. Perbedaanya terdapat pada serabutnya yang
bercabang dan mengadakan anastomose (bersambungan satu sama lain,
tersusun memanjang seperti pada otot bergaris, berciri merah khas,
dan tak dapat dikendalikan kemauan). Otot jantung memiliki
kemampuan khusus untuk mengadakan kontraksi otomatis dan ritmis
tanpa tergantung pada ada tidaknya rangsangan saraf.1
Gambar 2. Jenis-jenis otot pada tubuh manusia.4
Tulang dan Otot pada Tapak Kaki
Gambar 3. Ossa pedis.5Tulang kaki atau os pedis terdiri adas os
talus, os calcaneus, os naviculare, os cuboideum, tiga ossa
cuneiforme, metatarsalia, dan phalanges.1. TalusTalus merupakan
tulang berbentuk tidak teratur. Tulang ini menerima berat badan
yang disalurkan oleh 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.2. CalcaneusCalcaneus adalah tulang yang kuat, tebal,
terbentuk tidak teratur, yang bagian posteriornya membentuk tumit.
Tendon Achilles melekat padanya di bagian posterior. Tulang ini
beratrikulasi: di atas dengan talus, di bawah dengan os cuboid.3.
Os naviculareMerupakan tulang pipih, dengan artikulasi: di belakang
dengan talus, di depan dengan tiga ossa cuneiforme.4. Os cuboideum
Agak kuboid dan terletak pada sisi luar kaki. Tulang ini
berartikulasi : di belakang dengan calcaneus, di medial dengan os
naviculare, dan os cuneiforme lateralis, di depan dengan metatarsal
IV dan V.5. Tiga ossa cuneiformeTerletak berjejer di antara os
cuboideum pada aspek lateral dan sisi kaki pada medial.
Tulang-tulang ini berartikulasi : di belakang dengan talus, di
depan dengan metatarsal I, II, dan III, os cuneiforme lateralis di
sisi lateral, dengaan os cuboideum.6. Ossa metatarsaliaTerdapat
lima metatarsalia, satu untuk setiap jari kaki. Tiap tulang
memiliki basis, corpus, dan caput. Metatarsal I pendek, tebal dan
kuat. Metatarsal I, II, III berartikulasi dengan os cuneiforme,
metatarsal IV dan V dengan os cuboideum. Tiap metatarsal
beratikulasi dengan phalanx proximal yang sesuai.7. Phalanges Ibu
jari yang besar memiliki dua phalanges, sedangkan jari lain
memiliki tiga. Tiap phalanx memiliki corpus dan dua ujung; tetapi
phalanx medial pendek dan phalanx distal kecil.3
Gambar 4. Otot-otot dorsum pedis.6 Gambar 5. Otot-otot planta
pedis.6Otot pada kaki dibagi atas dua bagian yaitu otot-otot dorsum
pedis pada bagian atas kaki dan otot-otot planta pedis pada bagian
telapak kaki. Otot dorsum pedis terdiri atas.61. Musculus extensor
digitorum brevis 2. Musculus extensor hallucis brevis 3. Tendo
musculi fibularis tertii 4. Tendo musculi extensoris hallucis longi
5. Tendo musculi extensoris digitorum longi Otot-otot planta pedis
terdiri atas :1. Tendines musculi flexoris digitorum longi 2.
Tendines musculi flexoris digitorum brevis 3. Musculus lumbricalis
4. Musculus flexor digiti minimi 5. Musculus flexor digitorum
brevis 6. Tendo musculi peronei longi 7. Musculus abductor digiti
minimi 8. Tendo musculi flexoris hallucis longi 9. Musculus flexor
hallucis brevis 10. Musculus abductor hallucis 11. Aponeurosis
plantaris (dipotong)12. Tuber calcanei
Mekanisme Kerja pada Otot RangkaOtot adalah alat gerak aktif.
Pada otot dapat terjadi kontraksi dan relaksasi. Kontraksi
merupakan keadaan dimana otot menjadi memendek. Sedangkan relaksasi
merupakan kemampuan otot untuk kembali kekeadaan semula.Secara
umum, timbul dan berakhirnya kontraksi otot terjadi dalam
tahap-tahap sebagai berikut, yaitu dimana suatu potensial aksi
berjalan di sepanjang sebuah saraf motorik sampai ke ujungnya pada
serat otot. Pada setiap ujung saraf mensekresi substansi
neurotransmitter, yaitu asetilkolin, dalam jumlah sedikit.
Asetilkolin bekerja pada area setempat pada membran serat otot
untuk membuka banyak saluran bergerbang Asetilkolin melalui
molekul-molekul protein dalam membran serat otot. Terbukanya
saluran asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion Na untuk
mengalir ke bagian dalam membran serat otot pada titik terminal
saraf. Peristiwa ini akan menimbulkan suatu potensial aksi dalam
serat otot. Potensial aksi akan berjalan di sepanjang membran serat
otot. Dalam cara yang sama seperti potensial aksi berjalan di
sepanjang membran saraf. Potensial aksi akan menimbulkan
depolarisasi membran serat otot, dan juga berjalan secara dalam di
dalam serat otot, pada tempat dimana potensial aksi menyebabkan
retikulum sarkoplasma melepaskan sejumlah besar ion kalsium, yang
telah disimpan dalam retikulum, ke dalam miofibril. Ion-ion kalsium
menimbulkan kekuatan menarik antara filamen aktin dan miosin, yang
menyebabkannya bergerak bersama-sama, dan menghasilkan proses yang
disebut kontraksi. Setelah kurang dari 1 detik, ion kalsium dipompa
kembali ke dalam retikulum sarkoplasma, tempat ion-ion ini disimpan
sampai potensial aksi otot yang baru datang lagi; pengeluaran ion
kalsium dari miofibril akan menyebabkan kontraksi otot terhenti.
Bila ion kalsium kembali ke retikulum sarkoplasma maka akan terjadi
proses relaksasi.7Mekanisme kontraksi otot dibedakan menjadi dua,
yaitu kontraksi aerob dan kontraksi anaerob. Kontraksi aerob
memerlukan oksigen, sedangkan kontraksi anaerob tidak memerlukan
oksigen. Pembentukan asam laktat dalam glikolisis anaerob; tanpa
oksigen, asam piruvat diubah menjadi asam laktat, jika aktivitas
yang dilakukan sedang dan singkat. Persediaan oksigen akan
menghalangi akumulasi asam laktat. Asam laktat berdifusi keluar
dari otot dan dibawa kehati untuk si sintesis ulang menjadi
glukosa. Jika aktivitas yang mebutuhkan energi telah selesai maka
akan diperlukan oksigen dalam jumlah besar, pada kontraksi tanpa
oksigen asam piruvat diubah menjadi asam laktat. asam laktat akan
dibawa oleh darah melalui vena dan akan sampai di hepar yang
tersedia banyak enzim yang akan mengubah asam laktat menjadi
glukosa. Pada reaksi anaerob (jalur glikolisis); otot dapat
berkontraksi secara singkat tanpa memakai oksigen dengan
menggunakan ATP yang di hasilkan melalui glikolisis anaerob,
langkah pertama dalam respirasi selular. Glikolisis berlangsung
dalam sarkoplasma, tidak memerlukan oksigen, dan melibatkan
pengubahan satu molekul glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat.
Glikolisis anaerob berlangsung cepat tetapi tidak efisien karena
hanya menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa.8
Pada Reaksi aerob(memakai oksigen); 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.8
Metabolisme Kerja Otot RangkaOtot adalah transducer biokimia
yang mengubah potensial energi kimia tubuh menjadi energi kinetik
mekanik atau tenaga gerak. Syarat untuk otot agar dapat menjadi
tenaga gerak adalah harus mempunyai energi kimia yaitu ATP dan
keratin-P, harus ada pengaturan aktifitas mekanik dimana kalsium
sebagai regulator, perlu ada operon yaitu system syaraf, dan harus
dapat kembali pada keadaan semula, karena penggunaan lebih dari
satu kali.Ketika otot berkontraksi, filamen tipis di kedua sisi
sarkomer bergeser ke arah dalam terhadap filamen tebal yang diam
menuju ke pusat pita A. Sewaktu bergeser ke dalam, filamen tipis
menarik garis-garis Z tempat filamen tersebut melekat saling
mendekat sehingga sarkomer memendek. Karena semua sarkomer di
keseluruhan panjang otot memendek bersamaan maka seluruh serat otot
memendek. Ini adalah mekanisme pergeseran filamen pada kontraksi
otot. Zona H, di tengah pita A yang tidak dicapai oleh filamen
tipis, menjadi lebih kecil karena filamen-filamen tipis saling
mendekati ketika mereka bergeser semakin ke arah dalam. Pita I,
yang terdiri dari bagian filamen tipis yang tidak bertumpang tindih
dengan filamen tebal, menyempit ketika filamen-filamen tipis
semakin bertumpang tindih dengan filamen tebal sewaktu pergeseran
tersebut. Filamen tipis itu sendiri tidak mengalami perubahan
panjang sewaktu serat otot memendek. Lebar pita A tidak berubah
selama kontraksi, karena lebarnya ditempatkan oleh panjang filamen
tebal, dan filamen tebal tinggal mengalami perubahan panjang selama
proses pemendekan otot. Panjang filamen tebal dan filamen tipis
tidak berkurang untuk memperpendek sarkomer. Kontraksi dicapai oleh
pergeseran saling mendekat filamen-filamen tipis di sisi sarkomer
yang berlawanan di antara filamen-filamen tebal.9
Gambar 6. Keadaan kontraksi dan relaksasi.10Proses-proses
biokimia utama selama selama satu siklus kontraksi dan relaksasi
otot dapat disajikan dalam 5 tahap sebagai berikut, dalam fase
relaksasi otot, kepala S-1 pada miosin menghidrolisis ATP menjadi
ADP dan P, tetapi produk-produk ini tetap terikat. Kompleks
ADP-P-miosin yang terbentuk telah mengalami penguatan dan disebut
konformasi berenergi tinggi. Ketika kontraksi otot distimulasi
(melalui proses-proses yang melibatkan ion Ca, troponin,
tropomiosin, dan aktin), aktin dapat diakses dan kepala S-1 miosin
menemukannya, mengikatnya, dan membentuk kompleks
aktin-miosin-ADP-P. Pembentukan kompleks ini mendorong pembebasan
fosfat, yang memicu power stroke. hal ini diikuti oleh pembebasan
ADP dan disertai oleh perubahan konformasi yang mencolok di kepala
miosin dalam kaitannya dengan ekornya, yang menarik aktin sekitrar
10 nanometer ke arah pusat sarkomer. Ini adalah power stroke
(kayuhan bertenaga). Miosin sekarang dikatakan dalam keadaan
berenergi rendah, yang ditunjukkan sebagai aktin-miosin. Pada tahap
ini terjadi pergeseran (sliding) dari filamen tebal dan tipis. Hal
ini yang di sebut dengan kontraksi. Kemudian molekul ATP lain
mengikat kepala S-1, dan membentuk kompleks aktin-miosin-ATP.
Miosin-ATP memiliki afinitas yang rendah terhadap aktin sehingga
aktin terlepas. Langkah terakhir ini adalah komponen kunci pada
relaksasi dan bergantung pada pengikatan ATP dengan kompleks
aktin-miosin.11Pada otot skelet, kontraksi dan relaksasi terjadi
berdasarkan aktin. Dimana bila kondisi ion kalsium dalam
sarkoplasma rendah, umumnya adalah relaksasi. Kadarnya rendah
karena sisanya di simpan di dalam retikulum sarkoplasma. Namun,
bila ada rangsangan, ion kalsium akan dilepas dari retikulum
sarkoplasma dan akan ke sarkoplama. Ini mengakibatkan kondisi ion
kalsium dalam sarkoplasma meningkat. Kemudian ion kalsium akan
terikat oleh troponin C. Hal ini hanya terjadi bila kadar ion
kalsium dalam sarkoplasma meningkat. Bila troponin C telah mengikat
ion kalsium, maka ia akan berinteraksi dengan troponin lainnya dan
tropomiosin. Interaksi ini menyebabkan aktin dan miosin jadi
berikatan. Ini disebut dengan peristiwa kontraksi. Bila ion kalsium
dalam sarkoplasma di pompa kembali ke retikulum sarkoplasma, maka
interaksi tersebut akan putus, sehingga tidak terjadi lagi
interaksi antara aktin dan miosin. Peristiwa ini disebut dengan
peristiwa relaksasi.11,9
Simpulan Os pedis merupakan bagian dari extremitas inferior yang
tersusun atas beberapa otot pada bagian dorsum dan plantar dan
tulang-tulang penyusun tapak kaki. Otot berperan untuk menggerakan
tulang melalui mekanisme kerjanya. Dalam melakukan kerja, otot
memerlukan energi atau ATP. Jika terjadi gangguan pada mekanisme
kerja otot ini maka akan mempengaruhi aktivitas gerak pada kaki.
Daftar pustaka1. Pearce EC. Anatomi dan fisiologi untuk paramedis.
Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. 2009. h. 25-72. Diunduh dari
(http://www.sentra-edukasi.com/2011/06/jaringanikat.html#.VReRjtLB_bc)
27 maret 20153. Gibson J. Fisiologi & anatomi modern untuk
perawat. Jakarta : EGC. 2003. h. 58-94. Diunduh dari
(http://www.bukupr.com/2014/03/jaringan-otot.html) 27 maret 20155.
Diunduh dari
(http://axonblogg.se/wp-content/uploads/2012/09/resizedfot99107-004-b9666996_132876400.jpg)
27 maret 20156. Rohen JW, Yokochi C, Elke D. Atlas anatomi manusia.
Edisi 7. Jakarta: EGC. 2010. h. 462-37. Guyton AC, Hall JE. Buku
ajar fisiologi kedokteran. Edisi 11. Jakarta: EGC. 2006.h.74-93.8.
Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit
Buku Kedokteran EGC; 2003. h.123-49. Sherwood L. Fisiologi manusia.
Jakarta: EGC. 2007.h.294-5.10. Diunduh dari
(https://aceitfittheory.files.wordpress.com/2011/01/sliding-fillament-bands-relax_contract1.png)
28 maret 201511. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia
Harper. Edisi 27. Jakarta: EGC. 2009. h.586-7.12