FISIOLOGI SISTEM SARAF DAN OTOT
27 SEPTEMBER 2011
1. JARINGAN PEKA RANGSANG : SARAF
SEL SARAF
- Anatomi neuron à dendrit , akson
- Selubung mielin (akson): kompleks protein-lipida yang terbentuk dari beberapa lapisan membran
- Nodus Ranvier-à ujung akson tak bermielin
- Telodendria à terminal akson/biji sinaps mengandung transmitter sinaps yang disekresi oleh saraf
- Dendrit neuron à membran reseptor neuron
- Akson à satu uluran sitoplasma tunggal memanjang dengan fungsi khas menghantarkan impuls dari daerah dendrit
- Ukuran neuron dan panjangnya bervariasi
- Pada otot kaki à badan sel seukuran bola tenis dengan akson dapat memanjang sampai 1.6 km walaupun diameternya hanya 13 mm
Sintesis Protein dan Transpor dalam Sitoplasma
- Walaupun akson beberapa neuron sangat panjang, namun yang mempertahankan fungsi integritas anatomi akson adalah badan sel
- Protein yang berhubungan dengan transmitter sinaps disintesis dalam RE badan sel dan ditranspor ke ujung akson
- Transpor cepat : 400 mm/hari; transpor lambat 200 mm/ hari
- Mekanisme transpor cepat bergantung pada metabolisme oksidatif neuron dan ATP
- Kedua jenis transpor dapat bergantung juga pada mikrotubulus, karena transpor menunjukkan beberapa kesamaan dengan kontraksi otot-à zat transpor terikat pada filamen-filamen yang terbentuk dalam badan sel dan meluncur sepanjang mikrotubulus dengan cara yang sama seperti cara meluncurnya aktin sepanjang miosin pada otot rangka
Eksitasi (Perangsangan)
- Sel saraf mempunyai ambang yang rendah terhadap eksitasi
- Rangsangan dapat merupakan rangsangan listrik, kimia atau mekanik
- Impuls à dihantarkan (dikonduksikan) melalui akson ke ujungnya
- Jaringan saraf merupakan konduktor pasif yang relatif sangat buruk
PERISTIWA LISTRIK PADA SEL SARAF
- Terjadi adanya perubahan potensial listrik dalam saraf apabila menghantarkan impuls
- Ukuran satuan kecepatan : milisecond (ms)
- Ukuran satuan perubahan potensial : milivolt (mV)
- Alat amplifier elektronik dan osiloskop sinar katoda
Potensial Membran Diam (“Resting” Potensial)
- Bila 2 elektroda dihubungkan melalui amplifier yang cocok dan diletakkan pada permukaan akson--àtidak ditemukan selisih potensial
- Tetapi bila salah satu elektroda diletakkan ke dalam kedalaman sel-à beda potensial bagian dalam sel negatif terhadap bagian luar
- Dalam neuron beda potensialà -70mA
Masa Laten
- Bila akson dirangsang dan terjadi hantaran impulsà terjadi serangkaian perubahan potensial yang khas
- Tampak defleksi tak teratur yang pendek dari garis dasar-à disebut artifakta
- Artifakta disebabkan karena kebocoran arus dari elektroda perangsang ke elektroda pencatat
- Ini biasa terjadi meskipun telah diadakan pelindung yang seksama, tetapi ini bermanfaat juga karena memberi tanda pada layar sinar katoda sebagai saat rangsangan diberikan
- Artifakta rangsangan diikuti oleh interval isopotensial atau masa laten yang berakhir dengan perubahan potensial berikutnya, yang sesuai dengan waktu yang diperlukan impuls untuk berlalu sepanjang akson dari tempat perangsangan ke elektroda pencatat
- Kecepatan konduksi bergantung pada lama masa laten dan jarak antara kedua elektroda
Potensial Aksi
- Manifestasi pertama impuls yang datang adalah permulaan depolarisasi membran
- Setelah depolarisasi permulaan mencapai 15mV, kecepatan depolarisasi meningkat. Titik dimana terjadi perubahan kecepatan dinamakan titik letup (firing level)
- Kenaikan yang tajam dan penurunan yang cepat adalah potensial pasak (spike potential) akson, dan penurunan yang lamban pada akhir proses adalah “depolarisasi kemudian”
- Setelah mencapai tingkat diam sebelumnya, jejak sedikit melampauinya kearah hiperpolarisasi dan membentuk hiperpolarisasi kemudian yang kecil dan memanjang
- Rangkaian potensial tersebut dinamakan potensial aksi
- Potensial ini berfase tunggal (monofase) karena bergerak semata-mata dalam satu arah
Hukum “Tuntas atau Gagal” (all or none)
- Bila suatu akson disusun dengan elektroda pencatat pada jarak yang cukup jauh dari elektroda perangsang,maka dapat ditentukan kuat arus perangsang yang paling kecil (intensitas ambang) yang masih menghasilkan impuls
- Ambang berubah tergantung keadaan percobaan dan jenis akson
- Rangsangan dibawah ambangà tidak ada satupun akson yang terangsang dan tidak terjadi respon
- Intensitas rangsangan tepat pada ambangà akson dengan ambang rendah akan terangsang dan tidak terjadi respon
- Intensitas arus perangsang dinaikkan, akson dengan ambang yang lebih tinggi akan terangsang
- Respon listrik akan terus meningkat berangsur-angsur sampai rangsangan cukup kuat untuk merangsang semua akson dalam saraf
- Rangsangan yang menghasilkan eksitasi semua akson adalah perangsang maksimum, namun dengan penambahan rangsangan (supramaksimum) tidak akan menaikkan besarnya potensial
Kurva Intensitas-Waktu Perangsangan
- Perangsang yang sangat singkat berapapun besar intensitasnya tidak akan merangsang akson
- Intensitas ambang bergantung pada lamanya perangsangan
- Intensitas arusà tepat cukup untuk merangsang saraf atau otot (reobasis/arus dasar)
- Kronasià waktu untuk arus dua kali intensitas dasar menghasilkan respon
Elektrogenesis Potensial Aksi
- Peristiwa listrik yang mendasari potensial aksi sebagai berikut :
- Membran sel saraf berada dalam keadaan polarisasi waktu diam, dengan muatan positif berjajaran diluar membran dan muatan negatif didalam membran
- Muatan positif dari membran didepan dan dibelakang potensial aksi mengalir kearah daerah kenegatifan yang tampak pada potensial aksi “current sink” (lembah arus)
- Dengan menarik muatan positif, arus ini menurunkan polarisasi membran didepan potensial aksi
- Depolarisasi elektrotonus ini mengawali respon lokal, dan bila titik letup dicapai terjadilah suatu respon yang kemudian menimbulkan depolarisasi elektrotonus pada membran didepannya
- Urutan peristiwa ini bergerak secara teratur sepanjang akson tak bermielin
- Impuls yang bergerak tidak menyebabkan depolarisasi daerah dibelakangnya àkarena sedang refrakter
- Potensial aksi pada sambungan sinaps/ synaptic junction dan reseptor peraba tergantung pada depolarisasi membran sel saraf kearah titik letup
- Lembah arusàbadan sel saraf dan dendrità menarik muatan positif dari akson
Konduksi Saltatory
- Penghantaran pada akson bermielinàdepolarisasi melompat dari satu simpul Ranvier ke simpul berikutnya dengan lembah arus pada simpul yang aktif menyebabkan depolarisasi elektrotonus kearah titik letup pada simpul didepan potensial aksi
- Akson bermielin menghantarkan impuls 50 kali lebih cepat daripada serabut tak bermielin
Penghantaran Ortodromik dan Antidromik
- Suatu akson dapat menghantarkan dalam 2 arah
- Ortodromik à arah sebenarnya
(impuls—synaptic junction atau reseptor—melalui sepanjang akson sampai ujung)
- Antidromik à arah berlawanan
Penghantaran Dalam Suatu Konduktor Volume
- Konduktor volume àcairan tubuh yang mengandung elektrolit-elektrolit
- Medium penghantar
DASAR IONIK DARI EKSITASI DAN KONDUKSI
Dasar Ionik Potensial Membran Diam
- Na ditranspor keluar sel, K ditanspor ke dalam sel
- K berdifusi kembali ke luar sel mengikuti gradien konsentrasi, Na juga berdifusi kembali ke dalam sel
- Permeabilitas membran terhadap K lebih besar jadi K yang keluar lebih banyak dari Na yang masuk
Sumber Energi dan Metabolisme Saraf
- Sebagian besar kebutuhan energi saraf dipakai untuk mempertahankan polarisasi membran
- Energi untuk pompa natrium-kalium berasal dari hidrolisis ATP
- Pembentukan asam laktat tidak mempengaruhi fungsi saraf
SIFAT-SIFAT SARAF CAMPURAN
- Saraf perifer pada mamalia disusun dari banyak akson yang bergabung bersama-sama dalam bungkus fibrosa yang disebut epineurium
- Perubahan potensial yang dicatat dari berkas saraf merupakan penjumlah aljabar dari seluruh potensial aksi hukum “all or none”
Potensial Aksi Gabungan
- Potensial aksi dengan banyak puncak
- Saraf campuran disusun oleh berbagai kelompok serabut-serabut saraf yang mempunyai kecepatan hantaran yang berbeda
- Erlanger dan Gasser membagi serabut saraf mamalia dalam golongan A, B, C, selanjutnya golongan A dibagi menjadi alfa, beta , gamma dan delta
JENIS DAN FUNGSI SERABUT SARAF
- Makin besar diameter serabut saraf, makin besar kecepatan konduksinya
- Akson yang lebih besar mempunyai hubungan dengan perasaan propioseptik dan fungsi motorik tubuh, sedangkan akson yang lebih kecil melayani perasaan sakit dan fungsi otonom
- Serabut A : alfa (propioseptik,somatomotorik), beta (sentuh, tekan), gamma (motorik ke kumparan otot), delta (nyeri, suhu, raba)
- Serabut B : preganglionik otonom
- Serabut C : akar dorsal (nyeri, respon refleks), simpatikus (postganglionik simpatikus)
SEL GLIA
- Selain neuron, sistem saraf juga mengandung sel-sel glia atau neuroglia
- Jumlah 10 kali lebih banyak daripada neuron
- Contoh sel-sel Schwann yang mengelilingi akson pada saraf perifer
Dalam susunan saraf pusat ada 3 jenis sel glia yaitu :
- Mikroglia à sel-sel pembersih yang masuk sistem saraf melalui pembuluh darah
- Oligodendroglia à pembentukan mielin
- Astrosità seluruh otak dan menjulur sampai ke pembuluh darah
2. JARINGAN PEKA RANGSANG : OTOT
- Sel otot, seperti neuron dapat dirangsang secara kimia,listrik dan secara mekanik untuk menimbulkan potensial aksi yang dihantarkan sepanjang membran selnya
- Sel itu mengandung protein yang kontraktil dan tidak seperti neuron, mempunyai mekanisme kontraktil yang diaktifkan oleh potensial aksi
- Otot dibagi menjadi 3 yaitu otot kerangka, otot polos dan otot jantung
- Otot kerangka merupakan masa yang besar dari otot-otot somatik, mempunyai garis-garis melintang, tidak berkontraksi bila tidak dirangsang
- Otot jantung mempunyai garis-garis melintang, fungsional bersifat sinsitium yang berkontraksi secara ritmik tanpa persarafan dari luar à karena ada pacemaker dalam miokardium yang menimbulkan impuls spontan
- Otot polos tidak mempunyai garis-garis melintang, kebanyakan pada organ viscera, fungsional bersifat sinsitium mengandung pacemaker impuls tak teratur
OTOT KERANGKA
- Serabut ototà tersusun dari fibril-fibril
- Tiap serabut ototà satu sel tunggal, berinti banyak, bentuk panjang dan silindris, tidak terdapat jembatan sinsitium antara sel-sel
- Mengandung protein miosin, aktin dan troponin
PERISTIWA LISTRIK DAN ARUS ION
Sifat-Sifat Listrik Otot Kerangka
- Prinsipnya sama dengan saraf, hanya beda pada waktu dan besarnya beda potensial
- Potensial membran diam otot kerangka -90mV
- Potensial aksi 2-4 ms, kecepatan kira-kira 5 m/s, masa refrakter absolut 1-3 ms dan polarisasi kemudian dengan perubahan-perubahan pada ambang perangsangan listrik, rangsangan relatif panjang
- Kronasi otot umumnya lebih panjang dari kronasi saraf
Distribusi dan Arus Ion
- Distribusi ion menembus membran serabut otot = sel saraf
- Depolarisasi à masuknya ion Na
- Repolarisasi à keluaranya ion K
Respon Kerutan (Respon Kontraktil)
- Depolarisasi membran serabut otot normal dimulai pada “lempeng ujung” motorik yaitu bentukan khusus dibawah ujung saraf motorik
- Potensial aksi dihantarkan sepanjang serabut otot dan mengawali respon kerutan
Kerutan Otot (Twitch)
- Potensial aksi tunggal menyebabkan kontraksi pendek diikuti oleh relaksasi (pelemasan)
- Lama kerutan tergantung jenis otot
- Kerutan dimulai 2 ms,setelah depolarisasi membran mulai,sebelum repolarisasi yang sempurna
- Serabut otot “cepat” terutama yang berhubungan dengan gerakan halus,cepat dan tepat mempunyai waktu kerutan sependek 7.5 ms
- Serabut otot “lamban” terutama otot yang menyangkut gerakan kuat, menyeluruh dan bertahan mempunyai waktu kerutan sampai 100 ms
Dasar Molekuler Kontraksi
- Proses yang menyebabkan pemendekan unsur-unsur kontraktil otot adalah pergeseran filamen aktin pada filamen miosin
- Lebar jalur A adalah tetap, sedangkan garis-garis Z saling mendekati apabila otot berkontraksi dan saling menjauhi apabila otot diregangkan
- Sewaktu otot memendek, filamen aktin dari ujung yang berlawanan dari sarkomer akan saling mendekati, dan saling menutup/overlap
- Pergeseran pada waktu otot berkontraksi dihasilkan dengan pemutusan dan pembentukan kembali “ikatan silang” aktin dan miosin
- Kepala molekul miosin yang terikat pada aktin secara menyudut menggeser miosin terhadap aktin dengan memutar,melepaskan ikatan dan menyambung kembali pada ikatan-ikatan kemudian
- Sumber langsung energi untuk kontraksi otot adalah ATP.
- Hidrolisis ATP menjadi ADP dikatalis oleh protein kontraktil miosin
- Proses depolarisasi serabut otot memulai kontraksi dinamakan serangkaian eksitasi-kontraksi
- Potensial aksi dihantarkan ke seluruh fibril dalam serabut saraf à memacu pembebasan ion Ca dari retikulum sarkoplasmaà Ca akan mengawali kontraksi
- Ca mengawali kontraksi dengan mengikat troponin C
- Pada otot diam, troponin I terikat erat pada aktin, dan tropomiosin menutupi daerah kepala miosin berikatan dengan aktin-à kompleks troponin-tropomiosin
- Ca yang dibebaskan oleh potensial aksi mengikat troponin C, ikatan troponin I melemahà tropomiosin bergerak ke samping-à membebaskan daerah ikatan untuk kepala miosin-à ATP dipecahkanà kontraksi
- Segera setelah pembebasan molekul Ca, retikulum sarkoplasma mulai menimbun kembali ion Ca
- Bila konsentrasi Ca diluar retikulum telah cukup diturunkan, interaksi kimia antara miosin dan aktin akan berhenti dan otot melemas (relaksasi)
- Bila transpor aktif ion Ca dihambar, relaksasi tidak terjadi meskipun tidak ada lagi potensial aksi, kontraksi bertahan yang ditimbulkan disebut kontraktur
- ATP menyediakan energi untuk transpor aktif Ca memasuki retikulum sarkoplasma-à kontraksi dan relaksasi otot membutuhkan ATP
RANGKAIAN PERISTIWA KONTRAKSI DAN RELAKSASI OTOT KERANGKA
LANGKAH-LANGKAH KONTRAKSI :
- Pelepasan muatan dari neuron motorik
- Pelepasan transmitter (asetilkolin) pada “lempeng ujung” motorik (motorik end plate)
- Pembangkitan potensial lempeng ujung
- Pembangkitan potensial aksi pada serabut otot
- Penyebaran depolarisasi kedalam sepanjang serabut otot
- Pembebasan ion Ca dari retikulum sarkoplasma dan difusi Ca ke filamen kasar dan halus
- Pengikatan Ca pada troponin C, membebaskan daerah pengikatan miosin pada aktin
- Pembentukan ikatan melintang antara aktin dan miosin dan pergeseran filamen halus pada filamen kasar, menyebabkan kontraksi
LANGKAH-LANGKAH RELAKSASI:
- Ion Ca dipompa kembali masuk dalam retikulum sarkoplasma
- Pembebasan ion Ca dari troponin
- Penghentian interaksi antara aktin dan miosin
Penjumlahan Kontraksi-Kontraksi
- Mekanisme kontraktil tidak mempunyai masa refrakter-àrangsangan terus berulang sebelum relaksasià aktivasi tambahan kontraksi dan respon pada kontraksi yang sudah ada
- Tegangan yang dihasilkan jauh lebih besar daripada kerutan tunggal
- Tetanus sempurna (tidak ada masa relaksasi selama sumasi kontraksi) -à menghasilkan tegangan 4 kali tegangan kontraksi kerutan tunggal
SUMBER ENERGI DAN METABOLISME
- Kontraksi otot membutuhkan energi ATP,yaitu energi kimia yang diubah menjadi energi mekanik
- Sumbernya berasal dari derivat fosfat dalam otot, metabolisme karbohidrat dan lipid
Mekanisme Oxygen Debt
- Sewaktu kerja otot, pembuluh darah otot berdilatasi dan arus darah meningkat sehingga penyediaan O2 meningkat
- Sampai pada suatu titik, kenaikan konsumsi O2 sebanding dengan energi yang digunakan dan semua kebutuhan energi dicukupi dengan proses aerobik
- Tetapi, bila kerja otot sangat berat, resintesis aerobik cadangan energi tidak cukup à dipakai kreatinfosfat untuk resintesis ATP
- Resintesis kreatinfosfat dilakukan dengan pemakaian energi yang dilepaskan oleh pemecahan anaerobik glukosa menjadi asam laktat
Pembentukan Panas Otot
- Menurut termodinamika, energi yang disediakan otot harus sama dengan penggunaannya
- Penggunaan energi dalam kerja yang dilakukan oleh otot dalam bentuk ikatan fosfat kaya energi, dan dalam bentuk panas
- Panas diam à panas yang dibebaskan waktu diam
- Panas initialà panas yang dibebaskan saat kontraksi
- Panas pemulihanà panas yang dibebaskan saat relaksasi (pembentukan panas lebih besar dari panas diam dan berlangsung 30 menit)
Jaringan Pemacu (Pacemaker)
- Jantung à jaringan pemacu khusus
- Ciri khas à potensial membran tidak stabil
- Pacemakerà berdenyut terus
OTOT POLOS
- OTOT POLOS VISERAL
- Otot polos viseral menunjukkan kekhasan membran potensial yang tidak stabil à kontraksi terus menerus dan irreguler
- Kontraksi partial bertahan ini disebut tonus
- Norepinefrin-à potensial membran lebih besarà otot melemas
- Asetilkolin à efek berlawanan dengan norefinefrinà kontraksi
3. SINAPS DAN TRANSMISI DALAM SAMBUNGAN SARAF
- Impuls dihantarkan dari satu sel saraf ke sel lainnya pada sinaps
- Saat transmisi terjadi peristiwa kimia impuls pada akson presinaps melepaskan mediator kimia-àmengikat reseptor permukaan sel postsinaps-à memacu peristiwa intrasel yang mengubah permeabilitas membran neuron post sinaps
4. REFLEKS
- Refleks adalah suatu respon organ efektor (otot ataupun kelenjar) yang bersifat otomatis atau tanpa sadar terhadap suatu stimulus tertentu
- Respon tersebut melibatkan sekrang-kurangnya 2 neuron membentuk busur refleks (reflex arc)
- Dua neuron yang penting tersebut neuron aferen, sensoris atau reseptor dan neuron eferen,motoris atau efektor
- Neuron lainnya ialah neuron penghubung (interneuron)
- Refleks sederhana = refleks spinal
Tidak ada komentar:
Posting Komentar