Mekanisme Gerak Otot

Mekanisme Gerak Otot – Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang macam-macam gerak. Pada topik ini, kalian akan belajar tentang mekanisme gerak otot.

Semakin berat kerja otot, semakin banyak kadar oksigen yang dibutuhkan di dalam tubuh. Jika kadar oksigen kurang, tubuh akan mendapatkan energi melalui respirasi anaerob (respirasi yang tidak membutuhkan oksigen). Respirasi anaerob akan menghasilkan sedikit ATP dan banyak asam laktat. Asam laktat ini akan dibawa oleh darah untuk dibuang ke luar tubuh. Akan tetapi, asam laktat tersebut juga dapat tertimbun dalam otot, sehingga menimbulkan kelelahan atau pegal-pegal.

Keadaan ini sering terjadi saat kalian melakukan kerja yang berat. Pernahkah kalian merasakan keadaan yang demikian? Saat kalian sedang melakukan kegiatan apa? Penggunaan oksigen yang banyak dalam waktu singkat menyebabkan napas terengah-engah. Untuk mendalaminya lebih lanjut, simak uraian singkat tentang mekanisme gerak otot.

Otot diikat oleh serabut otot. Serabut otot merupakan gabungan sel tunggal yang berukuran besar. Sitoplasma sel otot disusun oleh miofibril yang merupakan serabut silindris. Serabut silindris dibagi menjadi dua tipe filamen, yaitu filamen tebal miosin dan filamen tipis aktin. Setiap miofibril diatur sebagai ikatan unit kontraktil yang disebut sarkomer.

Sarkomer ini berperan pada proses kenampakan garis otot rangka dan jantung. Sarkomer terdiri dari beberapa daerah dan ujung tiap sarkomer ditunjukkan oleh garis Z. Di dalamnya terdapat daerah gelap/ pita A (anisotrop) berseling dengan daerah terang/ pita I (isotrop).

Daerah pita I hanya terdiri dari filamen tipis aktin, sedangkan daerah pita A hanya terdiri dari filamen tebal miosin. Filamen miosin dan aktin akan senantiasa tumpang tindih di daerah tepi pita A dan daerah tengah—disebut zona H— hanya terdiri dari miosin.

Terjadinya kontraksi otot diakibatkan oleh pengaruh rangsangan melalui saraf. Rangsangan yang masuk ke sel otot akan memengaruhi zat asetilkolin yang peka terhadap rangsangan. Asetilkolin adalah zat pemindah rangsangan yang dihasilkan oleh bagian ujung saraf. Adanya asetilkolin akan membebaskan ion kalsium yang berada di sel otot. Ion kalsium dan ATP yang memasuki ke filamen miosin akan menyebabkan protein otot—yaitu aktin dan miosin—berikatan membentuk aktomiosin.

Hal itu akan menyebabkan garis Z menutup bersama. Tidak ada perubahan pada ukuran daerah A, tetapi daerah I dan zona H hampir tidak terlihat. Perubahan ini ditunjukkan oleh filamen aktin dan miosin yang bergeser saling melewati satu sama lain, sehingga filamen aktin berpindah menuju daerah A dan zona H. Hal ini menyebabkan pemendekan sel otot sehingga terjadilah kontraksi. Setelah berkontraksi, ion kalsium akan masuk kembali ke dalam plasma sel, sehingga menyebabkan lepasnya pelekatan aktin dan miosin yang menyebabkan otot menjadi lemas. Keadaan ini disebut relaksasi.

Otot memerlukan tenaga (energi) untuk berkontraksi. Energi itu berasal dari energi yang tersimpan dalam sel-sel otot. Otot mampu menghasilkan energi melalui glikolisis. Proses ini akan menghasilkan energi berupa ATP (adenosin trifosfat). ATP akan digunakan untuk bekerja. Jika otot dipaksa untuk bekerja secara maksimal, maka akan menghasilkan zat sisa yang disebut asam susu (asam laktat). Asam laktat akan menjadi zat racun yang menghalangi proses metabolisme—termasuk pembentukan ATP baru—dalam tubuh, sehingga harus segera dikeluarkan.

Peningkatan konsentrasi kalsium intrasel akan membentuk ikatan dengan troponin, sehingga terjadi pergesaran posisi troponin pada molekul tropomiosin. Jika posisi troponin bergeser terhadap tropomiosin, maka posisi tropomiosin juga akan bergeser terhadap aktin. Hal ini menyebabkan terbukanya tempat aktif untuk mengikat miosin, sehingga terjadi pengikatan miosin dengan tempat aktif aktin dan ATPase. Kemudian, miosin diaktifkan dan ATP diuraikan untuk menghasilkan energi sehingga jembatan silang terayun.

Kejadian biokimiawi yang penting dalam mekanisme kontraksi dan relaksasi otot dapat digambarkan dalam 5 tahap, yaitu sebagai berikut.

1. Dalam fase relaksasi pada kontraksi otot, kepala miosin akan menghidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi. Namun, kedua produk ini tetap terikat. Kompleks ADP-Pi- miosin telah mendapatkan energi, sehingga dikatakan berada dalam bentuk energi tinggi.
2. Jika kontraksi otot distimulasi, maka aktin lebih mudah bereaksi dengan kepala miosin, sehingga dihasilkan kompleks aktin-miosin-ADP-Pi.
3. Pembentukan kompleks ini akan meningkatkan kadar Pi. Peristiwa ini diikuti oleh pelepasan ADP dan disertai dengan perubahan bentuk—menjadi lebih besar—pada kepala dan ekor miosin. Perubahan bentuk tersebut akan menarik aktin sekitar 10 nm ke bagian pusat sarkomer. Kejadian ini disebut cetusan kekuatan (power stroke). Dengan demikian, miosin berada dalam keadaan berenergi rendah yang ditunjukkan dengan kompleks aktin-miosin.
4. Molekul ATP yang lain terikat pada kepala miosin dengan membentuk kompleks aktin-miosin-ATP.
5. Kompleks aktin-ATP mempunyai afinitas yang rendah terhadap aktin, sehingga aktin akan dilepaskan. Tahap terakhir ini merupakan kunci dalam relaksasi dan bergantung pada pengikatan ATP dengan kompleks aktin-miosin.

Untuk mengasah pemahaman kalian tentang mekanisme gerak otot, kerjakan soal-soal yang telah tersedia. Selamat belajar!!