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