Di dalam tubuh manusia terdapat otot, dan otot ini memegang peranan penting dalam kehidupan manusia. Bisa dibayangkan bila seseorang tidaka memiliki otot di dalam tubuhnya. Otot dalam melaksanakan fungsinya akan melakukan kontraksi, untuk lebih jelasnya simak saja pembahasan berikut ini mengenai mekanisme kontraksi otot.
Mekanisme kerja otot pada dasarnya melibatkan suatu perubahan dalam keadaan yang relatif dari filamenfilamen aktin dan myosin. Selama kontraksi otot, filamen-filamen tipis aktin terikat pada dua garis yang bergerak ke Pita A, meskipun filamen tersebut tidak bertambah banyak.
Namun, gerakan pergeseran itu mengakibatkan perubahan dalam penampilan sarkomer, yaitu penghapusan sebagian atau seluruhnya garis H. selain itu filamen myosin letaknya menjadi sangat dekat dengan garis-garis Z dan pita-pita A serta lebar sarkomer menjadi berkurang sehingga kontraksi terjadi. Kontraksi berlangsung pada interaksi antara aktin miosin untuk membentuk komplek aktin-miosin.
Timbul dan berakhirnya kontraksi otot terjadi dalam urutan sebagai berikut :
- Potensial aksi berjalan sepanjang sebuah saraf motorik sampai ujung serat saraf.
- Setiap ujung saraf menyekresi substansi neurotransmitter yaitu asetilkolin dalam jumlah sedikit.
- Asetilkolin bekerja untuk area setempat pada membrane serat otot guna membuka saluran asetilkolin melalui molekul-molekul protein dalam membrane serat otot.
- Terbukanya saluran asetilkolin memungkinkan sejumlah besar ion natriummengalir kebagian dalam membrane serat otot pada titik terminal saraf. Peristiwa ini menimbulkan potensial aksi serat saraf.
- Potensial aksi berjalan sepanjang membrane saraf otot dengan cara yang sama seperti potensial aksi berjalan sepanjang membran saraf.
- Potensial aksi akan menimbulkan depolarisasi membran serat otot, berjalan dalam serat otot ketika potensial aksi menyebabkan reticulum sarkolema melepas sejumlah ion kalsium, yang disimpan dalam reticulum ke dalam myofibril.
- Ion kalsium menimbulkan kekuatan menarik antara filament aktin dan miosin yang menyebabkan bergerak bersama-sama menghasilkan kontraksi.
- Setelah kurang dari satu detik kalsium dipompakan kembali kedalam retikulum sarkoplasma tempat ion-ion disimpan sampai potensial aksi otot yang baru lagi.
Penyebab terjadinya kontraksi otot
Kontraksi otot terjadi jika rangsangan yang datang dari pengendara sistem saraf rilis pemancar substansi (asetilkolin) yang menyebabkan perubahan permeabilitas di sarcolemma (membran sel otot) yang Na + ion luar sarcolemma akan mengalir cepat ke dalam sel dan menyebabkan Na + ion akan senyawa dengan troponine, sehingga situs aktif myofilament dibebaskan dari penyumbatan tropomiosin.
Pelepasan tropomiosin menyebabkan interaksi antara aktin dan myosin. Serat myosin akan mendorong serat tindakan, sehingga baik serat geser dan menjadi lebih dekat, dan sel memperpendek atau kontrak. Pita dan zona H menghilang sebagai garis Z mendekat bersama-sama.
Selama ada rangsangan saraf, konsentrasi ion menjadi tinggi, dan kondisi ini akan terjadi terus menerus. Pada gilirannya, Jika rangsangan berhenti, konsentrasi ion menjadi rendah, sehingga tropomiosin akan bergerak kembali ke situs aktif myofilament untuk memblokir itu.
Kontraksi otot dimulai ketika sistem saraf menghasilkan sinyal. Sinyal, impuls yang disebut potensial aksi, berjalan melalui jenis sel saraf yang disebut neuron motorik. Sambungan neuromuskuler adalah nama tempat di mana neuron motorik mencapai sel otot. Jaringan otot rangka terdiri dari sel-sel yang disebut serat otot.
Ketika sinyal sistem saraf mencapai sambungan neuromuskuler pesan kimia dilepaskan oleh neuron motorik. Pesan kimia, sebuah neurotransmitter yang disebut asetilkolin, mengikat reseptor di luar serat otot. Yang dimulai reaksi kimia dalam otot.
Otot mulai berkontraksi apabila terkena rangsang. Kontraksi otot dikenal dengan nama “model pergeseran filamen” (sliding filament mode), seperti terlihat pada gambar dibawah.
Kontraksi otot diawali oleh datangnya impuls saraf. Pada saat datang impuls, sinapsis atau daerah hubungan antara saraf dan serabut otot dipenuhi oleh asetil kolin. Asetil-kolin ini akan merembeskan ion-ion kalsium (Ca2+) ke serabut otot.
Ion kalsium akan bersenyawa dengan molekul, troponin, dan tropomiosin yang menyebabkan adanya sisi aktif pada filamen tipis (aktin). Kepala miosin (filamen tebal), segera bergabung dengan filamen tipis tepat pada sisi aktif. Gabungan sisi aktif dengan kepala miosin disebut jembatan penyeberangan (cross bridges).
Segera setelah terbentuk, jembatan penyeberangan tersebut membebaskan sejumlah energi dan menyampaikan energi tersebut ke arah filamen tipis. Proses ini menyebabkan filamen tipis mengerut. Secara keseluruhan sarkomer ikut mengerut yang mengakibatkan otot pun berkerut. Kepala miosin akan lepas dari filamen tipis.
Proses ini memerlukan ATP yang diambil dari sekitarnya. Dengan peristiwa ini, maka filamen tipis akan lepas dari filamen tebal. Secara keseluruhan otot akan relaksasi kembali. Proses ini berulang sampai 5 kali dalam jangka waktu satu detik. Jadi, kontraksi otot akan berlangsung selama ada rangsangan. Apabila tidak ada rangsangan maka ion kalsium akan direabsorpsi. Pada saat itu pun troponin dan tropomiosin tidak memiliki sisi aktif lagi dan sarkomer dalam keadaan istirahat memanjang berelaksasi.
Energi untuk Kontraksi Otot
ATP (adenosin trifosfat) merupakan sumber energi bagi otot. Akan tetapi, jumlah yang tersedia hanya dapat digunakan untuk kontraksi dalam waktu beberapa detik saja. Otot vertebrata mengandung lebih banyak cadangan energi fosfat yang tinggi berupa kreatin fosfat sehingga akan dibebaskan sejumlah energi yang segera dipakai untuk membentuk ATP dari ADP.
Persediaan kreatin fosfat di otot sangat sedikit. Persediaan ini harus segera dipenuhi lagi dengan cara oksidasi karbohidrat. Cadangan karbohidrat di dalam otot adalah glikogen. Glikogen dapat diubah dengan segera menjadi glukosa-6-fospat. Perubahan tersebut merupakan tahapan pertama dari proses respirasi sel yang berlangsung dalam mitokondria yang menghasilkan ATP.
Apabila kontraksi otot tidak terlalu intensif atau tidak terusmenerus, glukosa dapat dioksidasi sempurna menghasilkan CO2 dan H2O dengan respirasi aerob. Apabila kontraksi otot cukup intensif dan terus-menerus maka suplai oksigen oleh darah ke dalam otot tersebut tidak cepat dan banyak untuk mengoksidasikan glukosa. Oleh karena itu, penyediaan energi bagi kontraksi otot didapatkan dari proses respirasi anaerob, suatu proses yang tidak memerlukan oksigen. Keuntungan proses ini dapat menyediakan energi bagi kontraksi otot dengan segera, walaupun jumlah energi yang diberikan relatif sedikit dibandingkan proses aerob.
Pada respirasi anaerob, glukosa diubah menjadi asam laktat dengan sejumlah energi. Energi ini digunakan untuk membentuk kembali kreatin fosfat, yang nantinya dapat menghasilkan energi untuk membentuk ATP dari ADP.
Asam laktat yang tertimbun di dalam otot akan segera berdifusi pada sistem peredaran darah. Apabila penggunaan otot terus-menerus, pembentukan asam laktat yang banyak akan menghambat kerja enzim dan menyebabkan kelelahan (fatigue).
Tahapan Mekanisme kontraksi otot adalah:
1. Sinyal dari sistem saraf
Mekanisme kontraksi otot dimulai ketika adanya sinyal dari sistem saraf atau yang dikenal sebagai potensial aksi ke sel-sel dalam otot. Sinyal dari sistem saraf melalui saraf motorik baru diterima oleh sel-sel otot.
2. Reaksi kimia dalam otot
Sinyal dari sistem saraf akan diterima oleh sebuah zat kimia bernama asetilkolin yang akan memicu berbagai reaksi kimia. Reaksi kimia tersebut memicu keluarnya kalsium dalam otot dan merangsang kinerja senyawa aktin dan miosin yang dapat memendekkan otot atau kontraksi.
3. Melemasnya otot
Saat sinyal dari sistem saraf sudah tidak diberikan lagi maka reaksi kimia dalam otot akan kembali seperti semula dan membuat otot memanjang atau melemas.