16 MATERI DAN LATIHAN SOAL SBMPTN ADVANCE AND TOP LEVEL biologi SET 16 ALAT GERAK A. RANGKA TUBUH VERTEBRATA Tulang-tulang yang membangun rangka tubuh hewan vertebrata terlindungi oleh otototot dan kulit. Jenis tulang yang membangun rangka vertebrata umumnya adalah tulang keras (osteon) sebagian lagi adalah tulang rawan (kondrin atau kartilago). a. Fungsi Rangka Fungsi rangka di antaranya sebagai berikut: 1. Tulang sebagai penunjang dan pemberi bentuk tubuh. 2. Tulang sebagai alat gerak pasif. 3. Tulang sebagai alat pelindung alat-alat vital yang lunak. 4. Tulang sebagai tempat pembentukan sel-sel darah. b. Rangka Tubuh Manusia Tulang-tulang dikelompokkan menjadi tulang sumbu (aksial) dan tulang tambahan (apendikular). 1
Tengkorak Orbit Tulang Tulang selangka selangka Tulang belikat Tulang Tulang lengan Tulang pengumpil Tulang hasta Tulang telapak Tulang arus jari tangan Tulang kering Tulang betis Tulang pergelangan kaki Rahang bawah Tulang leher Tulang dada Tulang pinggang Tulang panggul Sakrum Tulang paha Tulang tempurung lutut Gambar Kerangka manusia Sumber: Atlas anatomi 1. Tulang Aksial Tulang-tulang kelompok ini terdiri atas tulang kepala (tengkorak), ruas-ruas tulang belakang, tulang dada, dan tulang rusuk. Vertebrae berjumlah 33 buah, tulang ini berfungsi sebagai pelindung sumsum tulang belakang, penegak kepala, dan untuk menggerakkan kepala. Vertebrae terdiri atas 7 tulang leher (servik), 12 tulang punggung (torak), 5 tulang pinggang (lumbar), 4 tulang ekor (koksigea), dan 5 tulang sakrum. Tulang rusuk berjumlah 12 pasang. Tulang ini terdiri atas 7 pasang rusuk sejati, 3 pasang rusuk palsu, 2 pasang rusuk melayang. Fungsi tulang ini sama dengan fungsi tulang dada. 2. Tulang Apendikular Tulang apendikular merupakan tulang selain tulang aksial. Tulang ini terdiri atas tulang anggota gerak (tungkai), tulang bahu, dan tulang pinggul. Tungkai terdiri atas tungkai depan dan tungkai belakang. Tungkai depan terdiri atas tulang lengan atas (humerus), lengan bawah yang terdiri atas pengumpil (radius) dan hasta (ulna), 8 pergelangan tangan (karpal), 5 telapak tangan (metakarpal), dan 14 ruas jari tangan (falangs). Adapun tungkai belakang terdiri atas tulang paha (femur), tempurung lutut (patela), tulang kering (tibia), betis (fibula), 7 ruas pergelangan kaki (tarsal), 5 telapak kaki (metatarsal), 14 ruas jari kaki (falangs). Tulang bahu terletak di pangkal humerus. 2
Tulang bahu terdiri atas tulang selangka (klavikula) dan belikat (skalpula). Di tulang selangka tulang apendikular berhubungan dengan tulang aksial, yaitu tulang dada. Adapun tulang belikat merupakan penghubung tulang bahu dengan tungkai bawah. Tulang pinggul terdiri atas persatuan yang padu (fusi) antara 6 ruas tulang sehingga tampak seperti satu tulang. Tulang pinggul sangat penting untuk menunjang sistem reproduksi. c. Macam Bentuk Tulang Berdasarkan bentuknya, tulang dikelompokkan menjadi tiga macam, yaitu tulang pipa, tulang pipih, dan tulang pendek. 1. Tulang Pipa Tulang ini berbentuk panjang, berongga, dan biasanya berisi sumsum kuning. Sebuah tulang pipa terdiri 3 bagian, yaitu bagian tengah yang disebut diafise dan ujungnya disebut epifise atas dan bawah. Contoh tulang pipa adalah tulang lengan dan tulang paha. 2. Tulang Pipih Tulang ini berbentuk pipih dan rongganya berisi sumsum merah. Contoh tulang pipih adalah tulang rusuk dan tulang tengkorak. 3. Tulang Pendek Tulang ini berbentuk pendek tidak beraturan dengan rongga berisi sumsum merah. Contoh tulang pendek adalah tulang telapak tangan dan ruas-ruas tulang belakang. d. Proses Pembentukan Tulang Rangka tubuh manusia terbentuk pada akhir bulan kedua kehamilan berupa kartilago. Kartilago dibentuk oleh jaringan embrional yang disebut mesenkim. Kartilago akan dirusak oleh kondrioblas sehingga di dalamnya terbentuk rongga. Rongga ini akan terisi oleh osteoblas, yaitu sel pembentuk tulang keras. Osteoblas juga akan mengisi jaringan sekelilingnya dan membentuk sel-sel tulang (osteosit). Sel-sel tulang dibentuk dari dalam ke luar (konsentris). Akibatnya akan terbentuk lapisan-lapisan yang disebut lamela. Antara sel tulang yang satu dan sel tulang yang lain dihubungkan oleh juluran-juluran sitoplasma yang disebut kanalikuli. Setiap satuan sel tulang ini mengelilingi pembuluh darah dan serabut saraf membentuk saraf sistem Havers. e. Hubungan Antartulang Tulang-tulang tersebut saling bergabung melalui hubungan antartulang atau persendian (artikulasi). Tulang-tulang tersebut dapat saling bergabung karena saling dihubungkan oleh jaringan-jaringan berupa jaringan ikat. Secara keseluruhan bagian-bagian suatu sendi adalah kepala sendi, rongga sendi, kapsul sendi, dan ligamen. Berdasarkan dapat bergerak atau tidaknya hubungan antartulang, persendian dikelompokkan menjadi sinartrosis, amfiartrosis, dan diartrosis. 3
1. Sinartrosis Sinartrosis merupakan persendian yang tidak dapat digerakkan, misalnya persendian pada tulang-tulang kepala. Sinartrosis dapat dikelompokkan menjadi dua berdasarkan jaringan yang menghubungkannya, yaitu sinartrosis sinfibrosis dan sinartrosis sinkondrosis. 2. Amfiartrosis Pada persendian jenis ini, tulang-tulang pembentuknya dapat digerakkan tetapi dengan gerakan yang terbatas, contoh hubungan antartulang rusuk dan antartulang belakang. 3. Diartrosis Jenis persendian yang paling bebas geraknya. Permukaan antara dua tulang yang saling berhubungan berbentuk sedemikian rupa sehingga memungkinkan berbagai gerakan bebas, seperti memutar, berbalik, ataupun gerak maju dan mundur. Sendi peluru, yaitu sendi yang dapat digerakkan ke segala arah. Contoh hubungan antara tulang lengan atas dan tulang belikat ataupun antara tulang paha dan tulang pinggul. Sendi engsel, sendi engsel merupakan sendi yang memungkinkan gerak seperti engsel, yaitu bisa dilipat ke depan tetapi tidak bisa dilipat sebaliknya, misalnya hubungan tulang pada siku, dan hubungan tulang pada lulut. Sendi putar, sendi putar merupakan sendi-sendi yang memungkinkan gerak memutar. Contoh gerak memutar kepala dan gerak memutar pangkal lengan yang berhubungan dengan tulang pengumpil. Sendi pelana, sendi pelana merupakan nama sendi yang mengacu pada bentuk tulang pembentuknya. Hubungan antartulang jari tangan merupakan sendi pelana. Sendi Putar Sendi Engsel Sendi Elipsoidea Sendi Pelana Gambar Macam sendi Sumber: Atlas Anatomi 4
B. GANGGUAN RANGKA GERAK Gangguan pada rangka gerak dapat berupa gangguan pada tulang, persendian, ruas tulang belakang, dan gangguan tulang akibat gangguan psikologis. a. Gangguan Fisik Yang paling sering terjadi adalah patah tulang (fraktura). Gangguan ini dapat mengalami reduksi. Artinya, tulang yang patah tersebut tersambung seperti sediakala. Fraktura ini ada yang hanya retak dan ada pula yang sampai remuk. Beberapa tipe fraktura adalah patah tulang tertutup, patah tulang terbuka, remuk dan retak. Gambar pola Patahan Tulang Sumber: 1.bp.blogspot.com b. Gangguan Persendian Gangguan persendian dapat berupa pergeseran sendi (dislokasi), terkilir, sendi tidak dapat digerakkan (ankilosis), dan peradangan sendi (artritis). Dislokasi dan terkilir dapat disebabkan oleh sobek atau tertariknya jaringan ikat ligamen. Artritis dapat disebabkan oleh beberapa hal. Artritis yang disebabkan oleh penyakit pada jaringan penghubung sendi dinamakan reumatoid. Artritis yang disebabkan oleh menipisnya tulang rawan pelindung sendi dinamakan osteoartritis. Adapun artritis yang disebabkan kegagalan metabolisme asam urat dinamakan gout artritis. Gangguan terakhir ini berciri membesarnya ruas jarijari akibat tertimbunnya asam urat di tempat tersebut. c. Gangguan pada Ruas-ruas Tulang Belakang Jika ruas tulang belakang melengkung ke arah samping akan menyebabkan skoliosis. Jika batang tulang belakang bagian punggung akan menyebabkan kifosis. Adapun jika melengkungnya di bagian luar akan menyebabkan lordosis. C. OTOT SEBAGAI ALAT GERAK AKTIF Otot merupakan bagian terbesar tubuh. Bagian yang dalam bahasa sehari-hari dinamakan daging ini, berperan lebih dari 25% berat tubuh. Otot merupakan alat gerak aktif, karena dapat menyebabkan pergerakan dari hasil kontraksi dan relaksasi. Gerak tersebut dapat 5
berpindah tempat (lokomosi) ataupun gerak sebagian atau organ tubuh tertentu, seperti gerak usus, jantung, dan paru-paru. a. Macam-macam Otot Pada dasarnya seluruh otot yang menyusun tubuh terdiri atas 3 macam, yaitu otot lurik, otot polos, dan otot jantung. 1. Otot Lurik Otot ini dinamakan otot lurik karena tampak berlurik-lurik jika dilihat menggunakan mikroskop. Otot ini biasa dinamakan otot rangka atau otot skelet karena otot ini menempel pada rangka. Aktivitas kerja otot ini dipengaruhi oleh saraf sadar. Satu miofibril dibungkus oleh membran sel (sarkolema). Miofibril terdiri atas miofilamen dan miofilamen terdiri atas filamen tipis dan filamen tebal. Filamen tipis terdiri atas 3 macam protein, yaitu: aktin, troponin, dan tropomiosin, sedangkan filamen tebal terdiri atas protein jenis miosin. Filamen tipis dan filamen tebal membentuk satu kesatuan yang disebut sarkomer. 2. Otot Polos Otot ini dinamakan otot polos karena penampilannya memang polos, tidak berluriklurik. Sel otot polos hanya mempunyai satu inti (mononukleus) yang terletak di tengahtengah sel. Otot polos tidak menempel pada tulang. Otot ini menyusun organ-organ dalam, seperti saluran pencernaan, pembuluh darah, dan kulit. Sifat khas otot polos adalah gerakannya lambat namun bertahan dalam waktu yang lama sehingga tidak mengalami kelelahan. Aktivitas otot ini dipengaruhi saraf tidak sadar. Artinya, gerak otot ini dikendalikan saraf tidak sadar. 3. Otot Jantung Otot jantung serupa dengan otot rangka, karena memiliki lurik-lurik dan bercabang. Namun, otot ini memiliki inti sel di tengah. Otot jantung bekerja secara tak sadar (otonom) yang dikendalikan oleh saraf simpatik dan parasimpatik. b. Macam-macam Gerak 1. Gerak Sinergis Gerak ini terjadi jika sekelompok atau pasangan otot berkontraksi ataupun berelaksasi dalam waktu yang bersamaan dan mengakibatkan satu gerak bagian tubuh. Contohnya, gerak otot-otot punggung dan otot-otot leher. 2. Gerak Antagonis Pada lengan terdapat otot bisep dan trisep yang menyebabkan gerakan pada siku. Jika bisep berkontraksi, trisep akan berelaksasi sehingga siku dapat menekuk lengan bawah. Begitu pun sebaliknya, jika trisep berkontraksi, bisep akan berelaksasi sehingga siku dapat menjadi lurus 6
Gambar macam gerak antagonis Sumber: 4.bp.blogspot.com D. MEKANISME KONTRAKSI OTOT a. Model Pergeseran Filamen Pada saat penerimaan impuls, sinapsis atau daerah hubungan antara saraf dengan serabut otot dipenuhi oleh asetilkolin. Asetilkolin ini akan merembeskan ion-ion kalsium (Ca 2+ ) ke serabut otot. Ion kalsium akan bersenyawa dengan molekul troponin dan tropomiosin yang menyebabkan adanya sisi aktif pada filamen. Gabungan sisi aktif dengan kepala miosin disebut jembatan, jumlah energi dan mengarahkan energi tersebut ke arah filamen tipis. Proses ini menyebabkan filamen tipis mengerut. Secara keseluruhan sarkomer akan mengerut. Akibatnya, otot pun berkerut. b. Energi Untuk Kontraksi Otot Adenosin trifosfat (ATP) merupakan sumber energi bagi otot. Akan tetapi, jumlah yang tersedia hanya dapat digunakan untuk kontraksi dalam waktu beberapa detik. Berikut reaksi sederhana pembentukan ATP dari ADP dan kreatin fosfat. Jika kontraksi otot tidak terus-menerus, glukosa dapat dioksidasi sempurna menghasilkan CO 2 dan H 2 O melalaui respirasi aerob. Jika kontraksi terus-menerus, suplai oksigen darah ke dalam otot tidak cepat untuk mengoksidasikan glukosa. Oleh karena itu, perlu dilakukan respirasi anaerob (tidak memerlukan oksigen). Selama respirasi anaerob, glukosa diubah menjadi asam laktat dengan melepaskan sejumlah energi. E. GANGGUAN PADA OTOT a. Atrofi otot, merupakan penurunan fungsi otot karena otot mengecil atau karena kehilangan kemampuan berkontraksi, misalnya lumpuh. b. Distorsi otot, penyakit ini diperkirakan merupakan penyakit genetis dan bersifat kronis pada otot anak- anak. c. Hipertrofi otot, merupakan kelainan otot yang menyebabkan otot menjadi lebih besar dan lebih kuat karena sering digunakan, misalnya pada binaragawan. d. Hernia abdominal, kelainan ini terjadi apabila dinding otot abdominal sobek dan menyebabkan usus melorot masuk ke rongga perut. 7
e. Kelelahan otot, karena kontraksi secara terus-menerus menyebabkan kram atau kejang. f. Tetanus, merupakan penyakit yang menyebabkan otot menjadi kejang karena bakteri tetanus. LATIHAN SOAL 1. Tulang disebut alat gerak pasif, sebab... A. melekat pada otot rangka B. saling berhubungan membentuk sendi C. tidak mempunyai kemampuan berkontraksi D. sebagai tempat pembentukan sel-sel darah E. merupakan penopang dan penunjang bentuk tubuh 2. Saat perkembangan embrio, rangka tubuh masih berupa tulang rawan. Selanjutnya rongga dalam tulang rawan tersebut akan terisi oleh sel-sel pembentuk tulang yang disebut... A. osteoblas B. osteosit C. kondrosit D. kondroblas E. kondrin 3. Perhatikan jenis-jenis tulang berikut. 1. tulang pipa 4. tulang pendek 2. tulang rawan 5. tulang spons 3. tulang pipih Kelompok tulang berdasarkan bentuknya ditunjukkan oleh nomor... A. 1, 2 dan 3 B. 1, 3 dan 4 C. 2, 3 dan 4 D. 2, 3 dan 5 E. 3, 4 dan 5 4. Pada proses osifikasi, terjadi pengisian matriks tulang oleh... A. protein dan lemak B. sulfat dan fosfor C. kapur dan fosfor 8
D. kapur dan karbon E. karbon dan hidrogen 5. Perhatikan beberapa jenis tulang berikut! 1. tulang usus 2. tulang selangka 3. ulang duduk 4. tulang kemaluan 5. tulang belikat Gelang panggul merupakan persatuan dari tulang-tulang... A. 1, 3 dan 4 B. 1, 4 dan 5 C. 2, 3 dan 5 D. 2, 4 dan 5 E. 3, 4 dan 5 6. Sendi yang menghubungkan tulang-tulang tengkorak disebut... A. amfiartrosis B. diartrosis C. sinkondrosis D. sinostosis E. sutura 7. Antara tengkorak dengan tulang atlas dihubungkan oleh sendi... A. pelana B. putar C. engsel D. peluru E. geser 8. Perhatikan ciri-ciri gangguan sistem gerak berikut ini! Rasa nyeri pada jaringan pengikat. Sendi menjadi bengkak. Terjadi kekejangan pada otot-otot penggerak. Tulang rawan mengalami degenerasi. Berdasarkan ciri-ciri di atas, jenis gangguan pada sistem gerak tersebut disebut... A. reumathoid B. osteoartritis C. layuh semu 9
D. rakhitis E. gout artritis 9. Otot lurik disebut juga sebagai otot serat lintang karena... A. otot lurik mampu berkontraksi B. mempunyai percabangan C. miofibril dalam plasma berwarna gelap dan terang D. berbentuk gelendong E. berinti banyak dan terletak di tepi 10. Perbedaan struktur otot polos dengan otot yang lain, yaitu... A. mempunyai percabangan yang menghubungkan sel satu dengan yang lain B. membentuk gelendong C. berinti banyak dan terletak di tengah D. tersusun atas serabut-serabut E. dilindungi oleh fasia propia 10