Panduan Belajar Mekanisme Gerak Kelas XI SMA

Posted by : Unknown December 12, 2013

MEKANISME GERAK PADA VERTEBRATA

A. Standar kompetensi

3. Menjelaskan struktur dan fungsi organ manusia dan hewan tertentu, kelainan/ penyakit yang mungkin terjadi serta implikasinya pada salingtemas

B. Kompetensi dasar

3.1. Menjelaskan keterkaitan antara struktur, fungsi dan proses serta kelainan/ penyakit yang dapat terjadi pada sistem gerak pada manusia.

C. Indikator

· Mengidentifikasi struktur dan fungsi tulang, sendi dan otot dalam sistem gerak

· Menggambarkan struktur tulang, otot dan sendi

· Menjelaskan keterkaitan tulang, otot dan sendi dalam sistem gerak

· Menjelaskan terjadinya proses gerak: gerak biasa dan gerak refleks

· Mengurutkan proses terjadinya sebuah gerakan

· Menjelaskan mekanisme kerja otot sebagai alat gerak aktif

· Menjelaskan penyebab terjadinya kelainan/ gangguan pada sistem gerak

· Menjelaskan cara menghindari / rehabilitasi berbagai penyakit pada sistem gerak

· Membuat laporan hasil studi pemanfaatan teknologi pada kerusakan sistem gerak

============================================================

Manusia dan hewan dapat berpindah tempat dengan cara bergerak, dimana hal itu terjadi karena adanya kerjasama antara rangka dan otot. Rangka yang tersusun atas tulang-tulang dapat bergerak karena digerakkan oleh otot. Oleh sebab itu rangka disebut alat gerak pasif. Otot mempunyai kemampuan berkontraksi dan berelaksasi. Bila otot berkontraksi, akan dihasilkan tenaga dan terjadilah gerakan organ-organ yang dilekati atau organ disekitarnya ke arah tertentu. Bila otot berelaksasi, maka organ-organ tadi akan bergerak ke arah yang berlawanan. Hal itu terjadi secara terus menerus, sehingga aktivitas gerakan organ-organ berlangsung terus. Dengan demikian, otot disebut alat gerak aktif.

A. RANGKA

Rangka pada Vertebrata terdiri atas tulang-tulang, kartilago dan ligamen yang tersusun sedemikian sehingga memungkinkan terjadinya gerakan. Rangka Vertebrata umumnya terletak di dalam tubuh, sehingga disebut Endoskeleton/ rangka dalam. Sedangkan pada beberapa hewan, misalnya udang, kepiting, rangka terdapat di luar tubuh/ Eksoskeleton. Hewan seperti ini biasanya mengalami pergantian kulit secara periodik dalam hidupnya.

a. Fungsi rangka

- menyokong/ menopang tubuh

- memberi bentuk tubuh

-pelindung alat-alat tubuh yang lunak

-tempat perlekatan otot

-tempat penimbunan mineral

-tempat pembentukan sel-sel darah

-alat gerak pasif

b. Proses pembentukan rangka

Rangka pada Vertebrata sudah mulai terbentuk selengkapnya pada akhir bulan kedua perkembangan embrio. Sedangkan proses penulangan ( osifikasi ) baru mulai berakhir kira-kira pada usia 25 tahun. Berdasarkan prosesnya osifikasi dapat dibedakan menjadi 2 yaitu:

- Osifikasi intermembran

Terjadi pada pembentukan tulang pipih, dimana tulang ini dibentuk langsung oleh sekelompok sel pembentuk tulang/ osteoblas yang terdapat dalam membran fibrosa. Bagian sisi-sisi tulang dibentuk oleh sekelompok sel yang berbeda disebut trabekula yang mampu membentuk jalinan seperti jala sebagai tulang spon

- Osifikasi endokondral

Terjadi pada tulang panjang/ pipa, dimana pada mulanya terdiri atas tulang rawan hialin yang dilapisi jaringan ikat perikondrium. Pusat osifikasi ada 2 bagian yaitu:

- dibagian tengah batang tulang pipa ( diafisis )

Penulangan diawali dengan penyusupan pembuluh darah pada perikondrium bagian diafisis, yang menyebabkan sel perikondrium menjadi osteoblas dan tumbuh melingkar dan memanjang. Matriks tulang rawan akan mengeras karena terjadi penimbunan Ca dan P. Tetapi dibagian dalam tulang terjadi pengikisan oleh osteoklas ( sel tulang yang besar dan berinti banyak ) sehingga terbentuk rongga sumsum.

- Pada ujung tulang pipa ( epifisa )

Ujung tulang pipa dilapisi tulang rawan yang mengandung osteoblas dan disebut cakra epifisa. Pada orang tua telah mengalami osifikasi.

Perhatikan bagan proses penulangan sebagai berikut.

c. Macam-macam tulang

Berdasarkan jenis
Tulang rawan/ kartilago	Tulang keras/ sejati/ osteon
Tampak transparan, lentur, sel-selnya banyak mengandung matriks berupa kondrion. Tulang rawan pada anak berasal dari mesenkim, lebih banyak mengandung kondrosit. Pada orang dewasa berasal dari perikondrium yang banyak mengandung kondroblas/ sel pembentuk tulang rawan dan lebih banyak mengandung matriks	Tampak keruh, kaku, mudah patah. Osteosit dibentuk oleh osteoblas yang menghasilkan matriks yang berisi kolagen dan protein yang berperan dalam pertumbuhan tulang. Matriksnya mengandung Ca, P, Mg, F yang menyebabkan tulang menjadi keras.

Berdasarkan bentuknya
Tulang pipa	Tulang pipih	Tulang pendek
Bentuk memanjang, terdapat rongga sumsum. Contoh: tl. paha, tl. betis, tl. kering, tl. hasta, tl. pengumpil dll	Struktur pipih, tak ada rongga sumsum. Contoh: tl. iga, tl.rusuk, tl. belikat, tl. tengkorak, tl. usus dll	Struktur pendek,terdapat rongga sumsum. Contoh: tl.pangkal lengan, tl. kaki, tl. dahi, ruas tl. belakang.

d. Susunan Rangka Manusia

Selain memperkuat tubuh, kerangka juga memberi bentuk tubuh. Dengan adanya kerangka maka tubuh kita berbentuk sedemikian rupa sehingga enak dilihat.

Rangka manusia terdiri atas 2 bagian, yaitu:

- Skeleton Aksial/ sumbu, artinya sekumpulan tulang yang terletak di daerah sumbu tubuh. Tulang-tulang aksial sangat berpengaruh pada bentuk tubuh kita. Skeleton aksial terdiri dari:

- tulang tengkorak/ kranium

tulang ini tersusun atas tulang-tulang antara lain tulang ubun-ubun, tulang pelipis, tulang tapis, tulang baji, tulang rahang atas dan bawah, tulang lidah, tulang hidung dan tulang tengkorak belakang. Fungsinya untuk melindungi otak, mata, telinga dan membentuk wajah.

- Tulang Belakang/ Vertebra

Berjumlah 26 ruas terdiri atas: 7 ruas tulang leher, 12 ruas tulang punggung, 5 ruas tulang pinggang, 4 ruas tulang ekor ( menyatu ) dan 5 ruas tulang kelangkangan/ kemaluan/ os pubis.

- Tulang Rusuk

Terdiri atas 7 pasang rusuk sejati, 3 pasang rusuk palsu dan 2 pasang rusuk melayang.

- Tulang Dada, terdiri dari tulang hulu, taju pedang dan tulang badan

- Skeleton Apendikular, meliputi tulang-tulang yang berkaitan dengan gerakan. Skeleton ini terdiri atas:

- Tulang-tulang Bahu, tersusun dari:

- tulang selangka/ clavicula, merupakan penghubung tulang belikat dengan tulang dada.

- tulang belikat, berhubungan dengan tulang lengan atas.

- tulang pinggul, terdiri dari 6 tulang yang telah menyatu, terdapat cekungan/ acetabulum, tempat bersambungan dengan alat gerak bawah/ extemitas inferior. Struktur pinggul manusia memungkinkan manusia berdiri pada dua kaki disebut Bipedal.

- Tulang anggota gerak bawah/ extremitas inferior

Terdiri dari sepasang tulang paha/ femur, sepasang tulang tempurung lutut, sepasang tulang kering, sepasang tulang betis, 7 ruas tulang pergelangan kaki, 5 tulang telapak kaki dan 14 ruas tulang jari kaki

-Tulang anggota gerak atas/ extremitas superior

Terdiri dari sepasang tulang lengan, sepasang tulang hasta, sepasang tulang pengumpil, 8 tulang pergelangan tangan, 5 tulang telapak tangan dan 14 ruas tulang jari tangan.

B. PERSENDIAN/ ARTIKULASI

Tulang-tulang yang menyusun kerangka, membentuk hubungan, sehingga membentuk kesatuan yang utuh. Antara tulang – tulang tersbut memungkinkan munculnya aktivitas gerakan. Hubungan antar tulang ini disebut persendian/ artikulasi. Bentuk artikulasi dapat dibedakan menjadi 3 macam, antara lain:

a. Sinartrosis

Hubungan tulang yang tidak dapat digerakkan sama sekali. Hal ini karena diantara kedua ujung tulang tersebut terdapat jaringan. Selanjutnya persendian ini dikelompokkan lagi menjadi 2 yaitu:

- Sinkondrosis, yaitu bila kedua ujung tulang dihubungkan dengan kartilago. Contoh: antar tulang belakang, antara tulang rusuk dan tulang dada.

- Sinfibrosis, yaitu bila kedua ujung tulang terdapat serabut, disamping itu karena bentuk hubungannya bergerigi/ membentuk sutura. Contoh: antar tulang tengkorak, antar tulang pubis/ kemaluan.

b. Amfiartrosis

Hubungan antar tulang yang menimbulkan sedikit gerakan/ gerak terbatas. Misalnya hubungan antar tulang rusuk dengan ruas-ruas tulang belakang/ vertebra.

c. Diartrosis

Hubungan tulang, dimana memungkinkan adanya gerakan yang lebih leluasa. Misalnya hubungan antara tulang anggota gerak. Pada persendian ini, biasanya kedua ujung tulang membentuk pasangan yang tepat. Salah satu ujung berbentuk cekungan disebut mangkuk sendi, sedangkan ujung tulang yang lain membentuk tonjolan disebut bonggol sendi. Antara kedua ujung tulang terbentuk celah disebut rongga sendi. Didalam rongga sendi terdapat minyak sendi/ sinovial yang berfungsi sebagai pelumas, sehingga memungkinkan adanya gerak tanpa menimbulkan kerusakan sendi. Kedua tulang penyusun persendian ini diikat oleh selaput sendi/ membran sinovial sehingga membentuk ikatan yang kuat. Persendian ini memiliki banyak variasi struktur, sehingga selanjutnya dibedakan berdasarkan aktivitas gerakan yang dilakukan, antara lain:

- Sendi luncur, bila gerakannya hanya menggeser sedikit saja. Misalnya antara vertebra, sehingga dapat menggeliat dan membungkuk.

- Sendi putar, bila gerakan tulang yang satu mengelilingi tulang lainnya sebagai poros. Misalnya antara tulang tengkorak dengan tulang atlas, tulang lengan atas dengan tulang hasta dan pengumpil.

- Sendi pelana, bila gerakannya kedua arah dalam satu bidang. Misalnya sendi pada ibu jari, tulang telapak tangan.

- Sendi peluru, bila gerakannya lebih leluasa, karena adanya mangkuk sendi dan bonggol sendi. Misalnya antara tulang paha dan tulang pinggul, tulang lengan atas dan tulang belikat.

C. OTOT SEBAGAI ALAT GERAK

Dengan sifat sel penyusunnya, maka otot dapat melakukan aktivitas gerak sendiri, bahkan mampu menggerakkan alat gerak yang lain. Maka otot disebut juga alat gerak aktif. Otot rangka atau otot lurik sangat berkaitan erat dengan aktivitas gerak tubuh kita. Maka yang banyak dibicarakan adalah mekanisme gerakan pada otot lurik. Otot lurik terdiri atas serabut-serabut halus yang disebut miofibril/ serabut otot, berinti banyak,. Beberapa serabut otot bergabung membentuk kumpulan serabut otot dan dibungkus oleh lapisan/ fasia disebut fasia propria.

Kumpulan serabut otot bergabung lagi dengan kumpulan serabut yang lain menjadi satu berkas yang disebut daging/ otot dan dibungkus oleh fasia superfasialis. Umumnya gabungan otot berbentuk kumparan. Bagian tengah menggelembung disebut ventrikel/ empal, sedangkan bagian ujungnya menyempit disebut tendon/ urat. Tendon sangat keras dan liat menghubungkan otot dengan tulang. Ujung tendon yang satu melekat pada tulang yang bergerak disebut insertio, sedangkan ujung tendon yang lain melekat pada tulang yang tidak bergerak disebut origo. Suatu otot hanya mampu menggerakkan tulang ke satu arah. Bila otot lain menimbulkan gerak yang sama saling memperkuat disebut otot sinergis. Misalnya:

- otot-otot dada, otot betis, otot paha

- otot untuk menelungkupkan lengan bawah, yaitu otot pronator teres dan pronator kuadratus.

- Otot-otot untuk menggerakkan kepala/ berputar.

Sedangkan otot-otot yang menimbulkan gerak berlawanan disebut otot antagonis. Misalnya otot bisep dapat membengkokkan lengan ke arah lengan atas ( fleksor ), sedang otot trisep mampu meluruskan kembali lengan ke bawah ( ekstensor ). Contoh-contoh gerak antagonis yang lain:

- ekstensor/ meluruskan dan fleksor/ membengkokkan

- depresor/ menurunkan dan elevator/ mengangkat

- adduktor/ mendekat ke badan dan abduktor/ menjauhi badan

MEKANISME DAN ENERGI DALAM KONTRAKSI OTOT

Dengan pengamatan mikroskopis, terlihat bahwa miofibril pada otot lurik tampak bergaris-garis. Garis-garis tersebut disebut sebagai zona Z ( gelap ), sedangkan bagian yang terang disebut zona H. Warna gelap disebabkan adanya kandungan miosin, sedangkan warna terang disebabkan adanya aktin. Posisi aktin dan miosin dalam miofibril berselang –seling sehingga terlihat warna gelap terang seperti motif lurik, sehingga otot rangka disebut juga otot lurik / serat lintang. Kontraksi dan relaksasi pada otot rangka terjadi karena adanya perubahan kimia protein kontraktil.

1. Mekanisme Kontraksi Otot Lurik

Otot terdiri dari molekul-molekul protein aktin dan miosin yang tersusun tumpang tindih. Protein aktin lebih tebal dari miosin. Pada saat kontraksi, aktin akan meluncur disela-sela miosin pada zona gelap sehingga terjadi reaksi kimia membentuk senyawa aktomiosin, sehingga luas unit miofibril akan memendek dan struktur sel otot kedudukannya akan memendek. Hal inilah yang mengakibatkan otot berkontraksi.

Proses kontraksi otot dapat digambarkan sebagai berikut:

2. Energi Untuk Kontraksi Otot

Energi untuk kegiatan kontraksi otot diperoleh dari peruraian ATP/ Adenosin Tripospat dan Kreatin Pospat yang berlangsung dalam keadaan anaerob. Enenrgi dipergunakan untuk membantu reaksi pembentukan aktomiosin saat kontraksi dan peruraian aktomiosin menjadi aktin dan miosin saat relaksasi. Proses penggunaan energi adalah sebagai berikut:

The energy for the muscular contraction

The energy for the muscular contraction is provided by the conversion of adenosine triphosphate (ATP) into adenosine diphosphate(ADP) and inorganic phosphate, releasing energy. A enzyme myosin ATPase catalyse the reaction in the presence of Ca²⁺ and Mg²⁺ ions.

The used up ATP has to be restored for additional contractions, So phosphocreatine now comes into picture. It donates its high energy-phospate bond to ADP, producing ATP. This reaction is catalysed by an enzyme creatine kinase

When creatine phospate is used up, new ATP is generated by aerobic respiration in the muscle cells. If the ATP is used up faster than the muscle fibres can produce aerobically, then the muscle fibres start anaerobic respiration to provide ATP. This produces lactic acid. This lactic acid is diffused in to the blood leaving a small part to accumulate in the muscle fibre. Major part of lactic acid is passed into the liver where it is oxidised to CO₂ and H₂O. The energy released from this oxidation is used for changing the remaining lactic acid to glycogen.

Sehingga secara singkat, energi yang digunakan untuk kontraksi otot rangka adalah sebagai berikut:

- ATP ( Adenosin Tripospat ) → ADP ( Adenosin Dipospat ) + P + E

- ADP → AMP ( Adenosin Monopospat ) + P + E

- CP ( Creatin Pospat ) → Creatin + P + E

Bila ATP, ADP dalam otot telah habis, maka otot tak mampu lagi berkontraksi. Maka ADP dan ATP harus disusun lagi, dimana dalam penyusunannya memerlukan energi dan pospat. Energi untuk menyusun ATP berasal dari penguraian glikogen pada waktu relaksasi. Proses pembentukan ATP dapat digambarkan sebagai berikut:

KELAINAN DAN GANGGUAN PADA SISTEM GERAK

Karena sesuatu hal, maka kerja sistem gerak dapat mengalami gangguan. Beberapa bentuk kelainan dan gangguan pada sistem gerak manusia adalah sebagai berikut:

1. Gangguan pada tulang, antara lain:

Fraktura sederhana, yaitu retak tulang tidak sampai melukai jaringan lain.
Fraktura kompleks, yaitu patah tulang dan berakibat merusak jaringan di sekitarnya.

Greenstick, yaitu retak tulang sebagian saja dan tidak sampai patah.
Comminuted/ remuk, yaitu retak tulang dibeberapa bagian tetapi masih didalam daging.
Skoliosis, yaitu tulang belakang melengkungkesamping kanan atau kiri.

Kifosis, yaitu tulang belakang bagian atas sangat melengkung kearah depan sedang bagian belakang menonjol kearah belakang. Penderita tampak bongkok.

Lordosis, yaitu tulang belakang bagian punggung menonjol kearah perut atau dada, sehingga bagian atas tubuh tertarik kebelakang.

Rakhitis, yaitu penyakit tulang karena kekurangan vitamin D. Tulang lentur dan mudah melengkung, bahkan tulang akan pendek terutama ruas-ruas tulang belakang.

Osteoporosis, yaitu tulang rapuh kurang keras karena kekurangan hormon kelamin pria dan wanita.

Mikrocephalus, yaitu gangguan pertumbuhan tulang tengkorak karena kekurangan zat kapur pada masa bayi, sehingga kepala kecil kurang proporsional.

2. Gangguan pada persendian,antara lain:

a. Dislokasi, yaitu sobek atau tertariknya ligamen, sehingga terjadi pergeseran sendi.

b. Terkilir/ keseleo, yaitu tertariknya ligamen karena gerakan tiba-tiba atau tidak biasa dilakukan.

c. Ankilosis, yaitu sendi tidak dapat digerakkan karena seolah-olah tulang dan sendi menyatu.

d. Artritis/ infeksi sendi, yaitu gangguan yang ditandai dengan peradangan sendi dan terasa sakit. Macam artritis antara lain:

- Reumatoid/ reumatik, yaitu penyakit kronis pada jaringan penghubung sendi. Disebabkan sendi yang semula terdapat tulang rawan, terjadi penyusutan dan diganti tulang keras, sehingga sendi terasa sakit.

- Osteoartritis, yaitu gangguan yang sama dengan reumatoid, tetapi penyusutan tulang rawan karena usia lanjut.

3. Gangguan pada otot, antara lain:

a. Atrofi , yaitu bila otot tidak pernah digerakkan karena sesuatu hal, maka lambat laun akan mengecil.

b. Hipertrofi, yaitu bila otot banyak dipakai maka akan membesar.

c. Tetanus, yaitu bila bakteri tetanus mengeluarkan toksin,maka otot akan kejang.

d. Kaku leher/ stiff, yaitu leher terasa kaku dan sakit bila digerakkan karena otot trapesius leher mengalami peradangan sebgai akibat gerakan atau hentakan yang salah gerak.

e. Hernia abdominalis, yaitu sobeknya otot dinding perut yang lemah, mengakibatkan usus melorot masuk kerongga perut.

f. Distrofi otot, yaitu penyakit bawaan dimana gen pembentuk selubung otot tidak dimiliki, sehingga otot tidak kuat menggerakkan organ tubuh karena otot terurai dari pembungkusnya.