Kuliah Fisiologi : Sel dan Biolistrik

dr. Kiyatno

Tubuh manusia disusun oleh 2 komponen besar, muskulo (otot) dan skeletal (tulang)

Kedua komponen ini akan membentuk postur tubuh kita.

Sel otot

Otot yang menyusun tubuh kita terdiri dari sel otot. Ada 3 macam otot (SMA banget..^^) :

a. otot lurik/rangka >>

- inti lebih dari satu, di perifer

- disusun oleh sel otot lurik

- bisa diperintah sesuai kehendak kita

- bentuk panjang

b. otot jantung >>

- disusun oleh sel otot jantung

- ada garis melintang

- inti satu di tengah

- gerakan involunter (ga bisa kita kendalikan)

c. otot polos >>

- disusun oleh sel otot polos

- sel pipih

- nuklues satu ditengah

- ga ada garis gelap terang melintang

- gerakan involunter

Satu sel otot memiliki bagian2 tertentu :

¨ tersusun oleh banyak myofibril,

myofibril tersusun lagi oleh banyak miofilament yaitu: AKTIN (filament tipis) & MIOSIN (filament tebal).

- aktin terdiri dari 2 lagi : troponin dan tropomiosin.

¨ Sarkomer >> 1 unit fungsional terkecil dari sel otot. Terletak di antara 2 garis Z.

¨ sarkolema = plasmollema >> membrane sel otot

¨ sarkoplasma >> sitoplasma sel otot

¨ sarkoplasmic reticulum >> reticulum endoplasma halus yang ada dalam sel otot. Ujungnya melebar dinamakan “tubulus longitudinal”. Ada 1 lagi system tubulus, namanya “tubulus transversal” atau “tubulus T”. Tubulus T ini terletak tegak lurus tehadap tubulus longitudinal dan tegak lurus terhadap berkas otot.

¨ Nah, tempat pertemuan antara tubulus transversal dan tubulus longitudinal disebut TRIAD.

¨ Cisterna >> gudangnya Ca

Fisiologi konstraksi otot

Kontraksi otot terjadi saat ada suatu potensial aksi yang masuk ke sel otot à Potensial aksi ini akan memacu pengeluaran Ca²⁺ dari tubulus T à Ca²⁺ ini akan masuk ke sel otot dan merangsang sel otot untuk berkontraksi.

Gimana ceritanya ion Ca bisa menyebabkan otot berkontraksi…?

Ceritanya gini temen2…

Berdasarkan pada “Sliding filament theory”, didapatkan bahwa kontraksi otot terjadi bila filament aktin meluncur sepanjang filament myosin. Tanpa adanya pemendekan filament aktin maupun myosin.

Meluncurnya filament aktin ke sepanjang filament myosin ini terjadi karena pukulan kepala myosin terhadap aktin, disebut power stroke.

Untuk bisa melakukan suatu kontraksi otot, setidaknya ada 6 syarat mutlak yang ga bisa diganggu gugat. Yaitu:

1. Myosin

2. Aktin

3. Tropomiosin

4. Troponin

5. ATP

6. Ca

Peranan dari 6 komponen tersebut kurang lebih kaya gini:

Di aktin ada bagian titik2 hitam yang disebut active side. Fungsinya sebagai tempat untuk nempelnya dengan myosin.

Kalo nempel, berarti ada interaksi. Jadinya terjadi kontraksi otot.

Supaya ga terjadi kontraksi terus-menerus, yang item-item dari aktin itu harus ditutup. Nah, penutupnya namanya tropomiosin.

Biar penutupnya kuat, harus ada kuncinya. Namanya troponin.

Trus, butuh juga ATP untuk energinya.

Nah, kuncinya tadi kalo butuh kontraksi otot harus dibuka. Yang bertugas buka kunci itu adalah Ca.

Secara keseluruhan, proses kontraksi seperti ini:

Ada potensial aksi àmengenai bagian cistern (gudang Ca) à Ion Ca akan keuar dari cisterna menuju sitosol àBila Ion Ca masuk sel otot à Ca akan berikatan dengan troponin à troponin yg awalnya “mengunci” tropomiosin akan bergeser à troponin dan ion Ca yang berikatan ini akan membuka active side dari filament aktin à ikatan dari kepala myosin dengan bagian aktif à terjadilah power stroke àfilamen aktin tertarik à pelepasan ADP dan ion Pospat à terlepaslah ikatan kepala myosin dan aktin (disconnecting) à ATP baru akan berikatan lagi pada molekul aktin selanjutnya untuk membentuk power stroke lagi à siklus seperti di atas akan dimulai lagi.

Sederhananya, ada 6 tahapan siklus jembatan silang :

1. influx Ca à Ca²⁺ masuk sel otot (sitosol)

2. ikatan antara myosin + aktin

3. terjadi power stroke

4. ikatan ATP baru melepaskan ikatan aktin + myosin à disebut disconnecting

5. hidrolisis ATP oleh ATPase jadi ADP + P (persiapan untuk power stroke selanjutnya)

6. kembalinya Ca²⁺ ke cisterna disebut pompa Ca (efflux)

Untuk peran ATPnya sendiri kurang lebih gini:

Jembatan silang sebelumnya sudah berikatan dengan ATP à ATPase memecahkannya mjd ADP + P à dalam kepala myosin tersimpan ADP + P siap pakai.

ATP ini berperan penting dalam kontraksi otot. Yaitu untuk:

a. pompa Ca²⁺

b. memberi energy untuk power stroke

c. berperan dalam disconnecting

Nah, kurang lebih seperti itu..^^v

Balik ke awal mula kontraksi otot (adanya potensial aksi). Kenapa kok bisa ada potensial aksi, lewat apa…?

Jawabnya…, lewat neuromuscular junction à hubungan / sinaps antara neuron dengan otot, dikenal juga dgn motor end plate.

Yang namanya sinaps, tentunya ada bagian presinaps dan bagian postsinaps. Bagian presinaps adalah akson terminal dan bagian postsinaps-nya ada sel otot. seperti hubungan antara neuron, junction ini juga ada celah sinaptik (synaptic cleft).

Proses penghantaran rangsang sama seperti penghantaran antarneuron juga, ada neurotransmitter yg berperan untuk menghantarkan rangsang.

Neurotransmitter yg berperan pada neuromuscular junction adalah asetilkolin (Ach).

Neurotransmitter itu tersimpan di vesikel neurotransmitter. Bentuknya bulat-bulat.

Trus, tentang potensial aksinya sendiri, kurang lebih kayak gini…

Di dalam sel negative, di luar sel positif. Hal ini terjadi karena konsentrasi ion-ion sel di dalam dam luar sel berbeda. Akibatnya, terdapat perbedaan potensial juga. Di mana yg di dalam sel lebih negative (sekitar -60 sampai -90) dari yang di luar.

Kalo sel istirahat, di dalam sel potensialnya -60. Disebut juga resting potensial membrane, yaitu suatu keadaan di mana sel istirahat karena tidak mendapat rangsangan.

Kalo sel dapat rangasangan, yang terjadi potensialnya bisa tambah negative atau malah jadi positif.

Misalnya berkurang (dari -60 ke -40 atau bahkan jadi positif) disebut depolarisasi.

Rangsang yg menyebabkan adanya proses depolarisasi disebut rangsang eksitasi.

Saluran ion yang berhubungan dengan eksitasi yaitu saluran ion Na.

Ketika ada rangsangan àsaluran ion Na membuka à Na masuk ke dalam sel à karena Na bermuatan positif à di dalam sel jadi lebih positif à terjadi depolarisasi.

Kalo rangsang menyebabkan jadi tambah negative (dari -60 jadi -80 dst), prosesnya disebut hiperpolarisasi.

Rangsang yang menyebabkan hiperpolarisasi disebut rangsang inhibisi.

Saluran ion yang berhubungan yaitu saluran K dan Cl.

Jika terangsang àsaluran ion K membuka àK keluar dari dalam sel àkarena K membawa muatan positif àdi dalam jadi makin negative àterjadi hiperpolarisasi.

Proses secara kesuluruhan kayak gini…

Di terminal akson ada vesikula isinya asetilkolin à vesikula bergerak ke permukaan à menempel dengan membrane akson terminalnya à terjadi fusi (perlekatan antara vesikula dengan membrane) à fusi ini terjadi akibat adanya dorongan dari Ca à vesikula pecah à asetilkolin keluar à masuk ke dalam celah sinaps à proses ini disebut eksotisosis à ion Ca keluar dari sel (biar tdk terjadi eksositosis terus-menerus) à asetilkolin membuka saluran ion Na yg ada di otot à terjadi potensial listrik yaitu eksisatory post synaptic potensial (EPSP)* àrangsang dilanjutkan (menjalar) ke tubulus T dan sarkolemma à sisterna juga terkena à Ca keluar dari cisterna à Ca masuk ke sitosol à lanjut kayak proses kontraksi tadi.

*jika yang terbuka saluran K atau Cl, yang terjadi inhibatory post synaptic potensial (IPSP).

Supaya asetilkolin tidak masuk terus-menerus, asetilkolin harus dirusak oleh enzim asetilkolin esterase menjadi kolin dan asetat.