A. PENDAHULUAN Sistem gerak adalah sistem organ pada manusia yang berperan dalam pergerakan tubuh. MANUSIA Organ-organ yang mendukung kerja sistem gerak: 1) Rangka/tulang, tersusun atas jaringan tulang rawan dan tulang sejati, merupakan alat gerak pasif. 2) Otot, tersusun atas jaringan otot, merupakan alat gerak aktif. B. RANGKA Rangka merupakan alat gerak pasif yang tersusun atas 206 tulang yang saling berhubungan. Fungsi rangka: 1) Alat gerak pasif 2) Pemberi bentuk tubuh 3) Menopang/menyokong berat tubuh 4) Tempat melekatnya otot 5) Melindungi organ vital 6) Tempat pembentukan sel-sel darah pada sumsum tulang (hemopoesis) 7) Tempat penyimpanan kalsium dan fosfor Berdasarkan letaknya pada tubuh, rangka manusia dikelompokkan menjadi: 1) Rangka aksial, yaitu rangka yang terletak di sumbu tubuh, yaitu tengkorak, tulang rusuk, tulang dada dan tulang belakang. 2) Rangka appendikular, yaitu rangka yang terletak di kanan dan kiri sumbu tubuh, dan jumlah tulangnya sepasang. Tulang penyusun rangka terdiri dari dua, yaitu tulang rawan dan tulang sejati. Tulang rawan (kondrosit) tersusun atas selsel kondrosit. lakuna matriks kondrosit sel-sel isogenik Kondrosit berasal dari kondroblas. Kondrosit mensekresikan matriks berupa kondrin. Pada anak-anak, kondrosit lebih banyak dari kondrin, sedangkan pada orang dewasa, kondrin lebih banyak dari kondrosit. Kondrosit terletak dalam lakuna, membentuk kumpulan yang disebut sel-sel isogenik. Tulang rawan diselubungi lapisan yang disebut perikondrium. Jenis-jenis tulang rawan: a. Hialin Berwarna transparan, berserat tinggi, dan daya elastisitas tinggi. Contoh: tulang pada saluran pernapasan dan ujung tulang rusuk. b. Elastis Berwarna kuning, serat elastik dominan, dan daya elastisitas tinggi. Contoh: daun telinga dan epiglotis. c. Fibrosa Berwarna gelap keruh, serat kolagen dominan, daya elastisitas rendah, dan sebagai penyokong yang kuat. Contoh: hubungan antar-tulang belakang dan tendon. Tulang sejati (osteon) merupakan tulang yang kita kenal pada umumnya. Osteosit berasal dari osteoblas. Osteosit mensekresikan matriks berupa osteon. Osteoblas berasal dari osteoprogenator, yaitu derivat sel-sel mesenkim yang dapat bermitosis menjadi osteoblas. Osteosit juga terletak dalam lakuna membentuk kumpulan sel-sel isogenik. Tulang rawan diselubungi lapisan yang disebut periosteum. Pada periosteum, terdapat osteoklas, yaitu sel yang berkembang dari monosit yang berfungsi untuk melakukan perawatan, perkembangan dan perbaikan materi penyusun tulang (resorpsi). 1
Matriks tulang tersusun atas dari: 1) Semen, tersusun atas karbohidrat. 2) Kolagen, tersusun atas serabut-serabut yang membuat tulang menjadi keras. 3) Mineral, terdiri dari kalsium fosfat (Ca(PO 4) 2), magnesium klorida (MgCl 2), dan kalsium karbonat (CaCO 3). Proses pembentukan tulang atau osifikasi atau kalsifikasi adalah proses pengerasan tulang rawan menjadi tulang sejati. Urutan proses osifikasi: 1) Tulang rawan yang telah dihasilkan memiliki rongga yang akan terisi osteoblas. 2) Kemudian osteosit dibentuk ke arah luar, atau berbentuk konsentris (saluran Havers). 3) Di sekitar osteosit, dibentuk matriks tulang dari senyawa protein yang mengandung kalsium dan fosfor. Berdasarkan matriksnya, tulang dikelompokkan menjadi: 1) Tulang kompak, yaitu tulang dengan matriks padat dan rapat, misalnya tulang pipa. 2) Tulang spons, yaitu tulang dengan matriks berongga, contohnya tulang pipih dan tulang pendek. Berdasarkan bentuknya, tulang dikelompokkan menjadi: 1) Tulang pipa (panjang), yaitu tulang yang berbentuk tabung dan pada umumnya berongga. Bagian-bagian tulang pipa: a b c f e d h g i e f g a. Epifisis proksimal, bagian ujung tulang pipa yang membulat. b. Diafisis, bagian tengah tulang pipa. c. Epifisis distal, bagian ujung tulang pipa yang memipih. d. Metafisis/cakra epifisis, bagian tulang yang memiliki kemampuan untuk menambah panjang tulang. e. Tulang rawan persendian f. Tulang spons, membentuk cabangcabang rongga yang disebut trabekula. g. Tulang kompak h. Periosteum, mengandung osteoklas. i. Rongga tulang, berisi sumsum tulang, pembuluh darah, saraf dan osteoblas. Contoh: tulang betis, tulang paha, tulang kering, tulang hasta, tulang pengumpil. 2) Tulang pipih, yaitu tulang yang tersusun atas dua lempeng tulang kompak dan tulang spons, di dalamnya terdapat sumsum tulang. Tulang pipih berfungsi sebagai penyusun dinding rongga, pelindung, dan penguat. Contoh: tulang rusuk, tulang belikat, tulang tengkorak. 3) Tulang pendek, yaitu tulang yang berbentuk kubus, bulat kecil, atau paku. Contoh: tulang pergelangan dan telapak tangan dan kaki. 4) Tulang tak berbentuk, yaitu tulang yang bentuknya tidak termasuk tiga kategori di atas. Contoh: tulang wajah, tulang rahang, tulang belakang, tulang pinggul. 2
kranium vertebrae cervicalis (ruas 1-7) [7] vertebrae thoracolis (ruas 8-19) [12] vertebrae lumbalis (ruas 20-24) [5] vertebrae sacralis (ruas 25-29) [5 berfusi] vertebrae coccygeus (ruas 30-33) [4 berfusi] carpal maksila mandibula klavikula skapula manubrium mesosternum/gladiolus costae verae (1-7) [7] xiphisternum costae spurial (8-10) [3] humerus costae fluctuantes (11-12) [2] ulna radius ilium metacarpal pubis ischium tengah distal proksimal femur patella tibia fibula tarsal metatarsal 3
TENGKORAK SANGKAR DADA sphenoid frontal parietal temporal costae verae lakrimal ethmoid nasal manubarium mesosternum /gladiolus vomer maksila Tempurung kepala (kranium) [8] Frontal dahi 1 Parietal ubun-ubun 2 Oksipital kepala belakang 1 Temporal pelipis 2 Sphenoid baji 1 Ethmoid tapis 1 Terdapat foramen magnum yang merupakan tempat masuk keluarnya pembuluh darah dan saraf dari sumsum tulang belakang. Wajah [14] Maksila rahang atas 2 Mandibula rahang bawah 1 Zigomatik pipi 2 Lakrimal air mata 2 Nasal hidung 2 Vomer rongga hidung 1 Palatina mandibula Nasal konka inferior zigomatik langit-langit mulut 2-2 Tulang-tulang pendengaran [6] (kadang tidak dihitung sebagai rangka) Maleus martil 2 Inkus landasan 2 Stapes sanggurdi 2 oksipital foramen magnum Tulang dada (sternum) [3] Manubarium hulu 1 Mesosternum /gladiolus dada tengah 1 Xiphisternum /processus xifoid taju pedang 1 Tulang rusuk/iga (costae) [24] Costae verae Costae spurae Costae fluctuantes rusuk sejati 7 x 2 rusuk palsu 3 x 2 rusuk melayang xiphisternum costae spurae costae fluctuantes 2 x 2 Tulang rusuk sejati masing-masing menempel pada satu ruas tulang belakang 1-7 dan tulang dada. Tulang rusuk palsu masing-masing menempel pada satu ruas tulang belakang 8-10 dan menumpang pada tulang rusuk sejati 7. Tulang rusuk melayang masing-masing menempel pada satu ruas tulang belakang 11-12 dan tidak menempel pada tulang dada. 4
atlas RUAS TULANG BELAKANG vertebrae cervicalis Di antara dua tulang pubis, terdapat pubic simfisis yang dapat meregang pada wanita ketika melahirkan. ANGGOTA GERAK ATAS klavikula skapula vertebrae thoracolis humerus vertebrae lumbalis vertebrae saccralis vertebrae coccygeus radius ulna carpal metacarpal Vertebrae cervicalis leher 7 Vertebrae thoracolis punggung 12 Vertebrae lumbalis pinggang 5 Vertebrae sacralis kelangkang 5 Vertebrae coccygeus ekor 4 Tulang atlas adalah tulang pertama yang berhubungan dengan tengkorak. GELANG PANGGUL Skapula belikat 2 x 1 Klavikula selangka 2 x 1 Humerus lengan atas 2 x 1 Radius pengumpil 2 x 1 Ulna hasta 2 x 1 Carpal pergelangan tangan 2 x 8 Metacarpal telapak tangan 2 x 5 Phalanges ruas jari 2 x 14 Tulang selangka berhubungan dengan tulang dada. Tulang pengumpil adalah tulang yang posisinya segaris dengan ibu jari, dan tulang hasta adalah tulang yang posisinya segaris dengan jari kelingking. ANGGOTA GERAK BAWAH ischium pubis ilium Ilium usus 2 Pubis kemaluan 2 Ischium duduk 2 Gelang panggul berhubungan dengan tulang kelangkang dan tulang ekor. Oleh karena itu, tulang kelangkang dan tulang ekor juga termasuk gelang panggul. femur fibula patella tibia tarsus metatarsus 5
Femur paha 2 x 1 Patella tempurung lutut 2 x 1 Tibia tulang kering 2 x 1 Fibula tulang betis 2 x 1 Tarsus pergelangan kaki 2 x 7 Metatarsus telapak kaki 2 x 5 Phalanges ruas jari 2 x 14 Tulang paha berhubungan dengan asetabulum, yaitu bagian dari gelang panggul. Tulang kering berukuran lebih besar dari tulang betis, dan letak tulang kering lebih depan daripada tulang betis. C. SENDI Sendi (skeletal joint) atau artikulasi adalah suatu hubungan antar-tulang yang memungkinkan terjadinya gerakan. Komponen penyusun sendi: 1) Kapsul sendi, yaitu lapisan serabut yang melapisi sendi dan membentuk persendian. 2) Ligamen, yaitu jaringan ikat yang mengikat ujung tulang dengan persendian sehingga tidak terjadi dislokasi tulang. 3) Minyak sinovial, yaitu pelumas sendi yang terdapat pada sendi. 4) Tulang rawan hialin, yaitu jaringan tulang rawan yang membentuk sendi. Berdasarkan besar kecilnya gerakan, sendi terbagi menjadi sinartrosis, amfiartrosis, dan diartrosis. Sinartrosis atau sendi mati adalah persendian yang tidak memungkinkan untuk terjadinya pergerakan. Contoh sinartrosis: 1) Sinartrosis simfibrosis, yaitu sinartrosis yang dihubungkan oleh jaringan ikat fibrosa. Contoh: hubungan sendi antar tulang tengkorak (sutura). 2) Sinartrosis sinkondrosis, yaitu sinartrosis yang dihubungkan oleh jaringan ikat tulang rawan. Contoh: hubungan antar ruas tulang belakang, hubungan antara tulang dada dengan tulang rusuk. Amfiartrosis adalah persendian yang hanya memungkinkan untuk terjadi sedikit gerakan. Contoh amfiartrosis: 1) Amfiartrosis simfisis, yaitu amfiartrosis yang dihubungkan oleh jaringan ikat fibrosa yang pipih. Contoh: pubis simfisis pada gelang panggul, hubungan antar ruas tulang belakang. 2) Amfiartrosis sindemosis, yaitu amfiartrosis yang dihubungkan oleh jaringan ikat fibrosa dan ligamen. Contoh: sendi antara tulang betis dengan tulang kering. Diartrosis adalah persendian yang memungkinkan untuk terjadi gerakan yang lebih leluasa. Contoh diartrosis: 1) Sendi peluru, memungkinkan gerak ke seluruh arah (berporos tiga) karena ujung tulang berbentuk bulat lekuk dan cembung. Contoh: sendi antara tulang gelang bahu dengan lengan atas, sendi antara gelang panggul dengan paha. 2) Sendi pelana/sela, memungkinkan gerak seperti bentuk pelana kuda (berporos dua) karena ujung tulang berbentuk pelana kuda cekung dan cembung. Contoh: sendi antara tulang telapak tangan dengan pergelangan tangan dan ruas-ruas jari. 3) Sendi engsel, memungkinkan gerak seperti engsel (berporos satu). Contoh: sendi pada siku, lutut, mata kaki, dan ruas antar jari. 4) Sendi putar, memungkinkan gerak rotasi antar tulang (berporos satu) karena 6
D. OTOT materi78.co.nr ujung tulang yang satu dapat mengitari tulang lainnya. Contoh: sendi antara tulang hasta dengan pengumpil, antara tulang atlas dengan tulang tengkorak. 5) Sendi geser/luncur, memungkinkan gerak bergeser (tidak berporos) karena permukaan kedua tulang relatif rata. Contoh: sendi antar tulang pergelangan tanga dan kaki, sendi antara tulang selangka dan tulang belikat. 6) Sendi kondiloid/elipsoid, memungkinkan terjadinya gerakan ke kiri-kanan dan depan-belakang (berporos dua) karena ujung tulang berbentuk oval cembung dan cekung. Contoh: sendi antara tulang pengumpul dengan pergelangan tangan. Gerak yang dilakukan oleh sendi antara lain: 1) Fleksi dan ekstensi Fleksi adalah gerakan membengkokkan dan ekstensi adalah gerakan meluruskan. 2) Adduksi dan abduksi Adduksi adalah gerakan mendekati tubuh dan abduksi adalah gerakan menjauhi tubuh. 3) Elevasi dan depresi Elevasi adalah gerakan mengangkat dan depresi adalah gerakan menurunkan. 4) Supinasi dan pronasi Supinasi adalah gerakan menengadahkan tangan dan pronasi adalah gerakan menelungkupkan tangan. 5) Inversi dan eversi Inversi adalah gerakan membuka telapak kaki ke arah dalam dan eversi adalah gerakan membuka telapak kaki ke arah luar. Otot merupakan alat gerak aktif yang melekat pada rangka dan tersusun atas jaringan otot, terutama otot lurik. Struktur otot: tendon epimisium fasikulus Serabut otot lurik dibungkus oleh fasia propria, dan kumpulan serabut otot lurik tadi dibungkus lagi oleh fasia superfasialis. Komponen penyusun otot antara lain: 1) Protein aktin, yaitu protein pembentuk filamen halus yang terdiri dari dua untai. aktin troponin endomisium sarkolema miofibril myosin tropomyosin aktin Pada protein aktin terdapat binding site yang merupakan tempat myosin menarik aktin. Pada saat otot tidak berkontraksi, binding site ditutupi oleh protein troponin-tropomyosin, yang dapat dihilangkan dengan ion Ca 2+. 2) Protein myosin, yaitu protein pembentuk filamen kasar yang terdiri dari serabut-serabut. 3) Jaringan otot, dapat berupa otot polos, otot lurik dan otot jantung. Pada sistem gerak, otot yang bekerja adalah otot lurik. (lihat kembali Jaringan Hewan [Biologi 2]) 4) Ion Ca 2+ dan ATP, keduanya digunakan dalam gerak kontraksi dan relaksasi otot, ATP diubah menjadi ADP dan AMP. Gabungan otot berbentuk kumparan dan terdiri dari dua bagian: 1) Ventrikel (empal), merupakan bagian tengah otot yang menggembung. 2) Tendon (urat), merupakan bagian ujung otot yang menempel pada tulang. 7
Tendon terdiri dari dua, yaitu origo (tidak dapat bergerak) dan insersio (dapat bergerak). Agar menghasilkan gerak, otot bekerja dengan otot lain. Otot dapat bekerja secara aktif dengan cara kontraksi (memendek) dan relaksasi (memanjang). Sifat-sifat otot: 1) Kontraksibilitas, otot dapat memendek. 2) Ekstensibiltas, otot dapat memanjang. 3) Elastisitas, otot dapat kembali ke ukuran semula. Serat otot/miofibril tersusun atas sarkomer-sarkomer. Gerak antagonis adalah gerak dua buah otot yang saling berlawanan arah, contohnya adalah otot trisep dan bisep saat lengan ditekuk. Gerak sinergis adalah gerak dua buah otot yang sama arahnya (saling menunjang), contohnya otot-otot pada tulang rusuk pada saat pengambilan nafas, dan otot pronator teres dan pronator quadratus. Otot yang mengalami gerak fleksi saat kontraksi disebut fleksor. Otot yang mengalami gerak ekstensi saat kontraksi disebut ekstensor. garis M garis Z pita A pita I zona H myosin aktin sarkomer pita A pita I cross-bridge garis M zona H garis Z Pita I menghasilkan daerah terang pada otot, pita A menghasilkan daerah gelap pada otot, dan zona H adalah daerah terang di antara daerah gelap pita A. Gabungan kedua protein diatas disebut aktomyosin. Cara kerja otot: 1) Myosin aktif menggerakkan aktin menggunakan cross-bridge sebagai tangan dengan bantuan kalsium dan ATP pada daerah binding site. 2) Saat relaksasi, myosin melepas aktin sehingga daerah terang mengalami perluasan. Sesaat setelah relaksasi, binding site dapat tertutup oleh protein troponin-tropomyosin. 3) Saat kontraksi, myosin menarik aktin sehingga daerah terang mengalami penyempitan. Penggunaan energi pada gerak otot terdiri dari dua, yaitu fase anaerob dan fase aerob. Fase anaerob tidak membutuhkan oksigen digunakan ketika otot berkontraksi. 1) Kerja aktin dan myosin membutuhkan ATP, sehingga ATP terurai menjadi ADP dan AMP. 2) ATP dibentuk kembali oleh fosfokreatin (senyawa fosfat berenergi tinggi) dari ADP, dan digunakan untuk kerja aktin dan myosin kembali. Otot yang terlalu lama berkontraksi akan mengalami kelelahan karena penurunan ATP dan fosfokreatin, sedangkan ADP, AMP dan asam laktat (asam lelah) naik konsentrasinya, karena fase berubah menjadi fase aerob. 8
Fase aerob membutuhkan oksigen dan digunakan ketika otot berelaksasi. 1) Glikogen (gula otot) diubah menjadi glukosa kemudian dilarutkan menjadi laktasidogen. 2) Laktasidogen diubah menjadi dua produk, yaitu glukosa dan asam laktat. 3) Glukosa akan dioksidasi sehingga menghasilkan CO 2, H 2O dan energi, yang kemudian energi tersebut digunakan untuk membuat ATP dan fosfokeratin. 4) Asam laktat kemudian akan menumpuk pada otot sehingga menyebabkan kelelahan. Agar asam laktat dapat dioksidasi tubuh, maka tubuh melakukan reaksi dengan membuat nafas tersengal-sengal untuk mendapat lebih banyak oksigen. E. GANGGUAN PADA Gangguan pada sistem gerak dibagi menjadi gangguan pada rangka, sendi dan otot. Gangguan pada rangka antara lain: Patah tulang a. Fraktura sederhana/tertutup, jika tulang yang patah tidak merobek otot. b. Fraktura kompleks/terbuka, jika tulang yang patah merobek otot bahkan kulit. c. Fraktura sebagian/greenstick, jika tulang yang patah tidak terbagi menjadi dua bagian. d. Fisura, jika tulang hanya mengalami retak saja. Kelainan ruas tulang belakang a. Lordosis, jika ruas tulang belakang terlalu membengkok ke depan. b. Kifosis, jika ruas tulang belakang terlalu membengkok ke belakang. c. Skoliosis, jika ruas tulang belakang terlalu membengkok ke samping (huruf S). Gangguan fisiologis a. Rakhitis, disebabkan oleh kurangnya vitamin D, sehingga proses osifikasi terhambat dan tulang menjadi tidak keras. Penderita biasanya memiliki kaki melengkung menyerupai huruf X atau O. b. Mikrosefalus, gangguan pertumbuhan tulang tengkorak karena kekurangan kalsium. c. Osteoporosis, penurunan massa tulang pada usia lanjut karena lambatnya proses osifikasi dan reabsorpsi materi penyusun tulang. d. TBC tulang, disebabkan oleh bakteri TBC yang menyerang tulang, dan menyebabkan perubahan mekanisme gerak tubuh. e. Nekrosa, terjadi jika periosteum rusak sehingga tulang tidak memperoleh makanan dan mati. Gangguan pada sendi antara lain: a. Dislokasi, pergeseran sendi karena sobeknya ligamen. b. Ankilosis, keadaan dimana persendian tidak dapat digerakkan karena seolaholah menyatu dengan tulang. c. Terkilir, keadaan dimana tertariknya ligamen namun posisi sendi tidak bergeser. d. Arthritis, yaitu peradangan pada sendi. - Osteoarthritis, yaitu penipisan tulang rawan persendian - Arthritis eksudatif, yaitu serangan kuman pada sendi yang menyebabkan peradangan. - Arthritis sika, yaitu berkurangnya cairan sinovial sehingga menyebabkan rasa nyeri. - Arthritis rheumatoid (asam urat), yaitu menumpuknya asam amino purin yang tidak terurai pada kapsul sendi sehingga menyebabkan rasa nyeri. e. Infeksi gonorrhea, menyerang persendian sehingga menjadi kaku. Gangguan pada otot antara lain: a. Atrofi, penurunan fungsi otot karena mengecil, sehingga tidak dapat berkontraksi. 9
b. Hipertrofi, perkembangan otot menjadi lebih besar dan kuat sehingga diameter serabut-serabut otot membesar. c. Kelelahan otot, terjadi karena penumpukan asam laktat karena kerja yang berlebihan, dan dapat berlanjut menjadi kram. d. Kaku leher/stiff, terjadi karena peradangan otot trapesius leher karena akibat kesalahan gerak. e. Tetanus, terjadi akibat serangan bakteri Clostridium tetanii, yang menyebabkan otot terus-menerus berkontraksi sehingga kehilangan kemampuan kontraksinya. f. Miastenia gravis, yaitu otot yang secara berangsur melemah dan menyebabkan kelumpuhan akibat hormon tiroid dan sistem imun yang tidak normal. g. Hernia abdominalis, yaitu sobeknya dinding otot abdominal sehingga usus memasuki bagian sobekan tersebut. 10