Halaman
Sistem Gerak
69
Sistem Gerak
Bab III
TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari bab ini, siswa dapat:
1.
mengidentifikasi struktur dan fungsi tulang, sendi, dan otot dalam sistem gerak;
2.
menggambarkan struktur tulang, otot, dan sendi;
3.
menjelaskan keterkaitan tulang, otot, dan sendi serta menggunakan proses
terjadinya sebuah gerakan;
4.
menjelaskan mekanisme kerja otot sebagai alat gerak aktif;
5.
menjelaskan penyebab terjadinya kelainan/gangguan pada sistem gerak;
6.
membuat laporan hasil studi pemanfaatan teknologi pada kerusakan sistem gerak.
Sistem Gerak
69
Sumber
:
Biology The Unity and Diversity of Life,
Starr-Taggart
70
Biologi Kelas XI SMA dan MA
terdiri dari
terdiri dari
terdiri dari
terdiri dari
terdiri dari
akan membentuk
terdiri dari
Alat Gerak Aktif
(otot)
Sistem Gerak pada Manusia
Alat Gerak Pasif
(tulang)
Tulang
Hialin
Tulang
Serabut
Tulang
Elastis
Otot Lurik
Otot Polos
Otot Jantung
Tulang Rawan
Tulang Keras
Persendian
Tulang
Spongiosa
Tulang
Kompak
Jaringan
Penunjang
Diartrosis
Sendi Peluru
Sendi Engsel
Sendi Putar
Sendi Pelana
Sinartrosis
Sinfibrosis
Sinkondrosis
PETA KONSEP
Sistem Gerak
71
Gambar 3.1
Rangka manusia
Sumber:
Biology for You
M
anusia mempunyai kemampuan untuk bergerak secara aktif. Gerakan
tersebut disebabkan oleh adanya kerja sama yang kompak antara tulang
dan otot. Tulang tidak dapat bergerak jika tidak digerakkan oleh otot. Otot
dapat menggerakkan tulang karena mempunyai daya berkontraksi. Oleh
karena itu, otot dikatakan sebagai alat gerak aktif dan tulang sebagai alat
gerak pasif. Otot menempel dan menghubungkan tulang yang satu dengan
tulang yang lainnya.
Tiga kebutuhan untuk dapat melakukan suatu gerak, yaitu:
1.
rangsangan: penyebab gerak ke arah yang dituju
;
2.
dorongan: kegiatan tubuh yang melawan habitat
;
3.
keseimbangan: memulihkan keseimbangan yang hilang untuk sementara
waktu.
Rangka
Rangka kita tersusun dari sekitar
200 tulang, yaitu:
1.
Tulang kepala 8 buah.
2.
Tulang wajah 14 buah.
3.
Tulang punggung (vertebrae) 33
buah.
4.
Tulang dada 15 buah.
5.
Gelang bahu 4 buah.
6.
Gelang panggul 6 buah.
7.
Alat gerak atas (lengan) 36 buah.
8.
Alat gerak bawah (kaki) 60 buah.
Perhatikan Gambar 3.1.
Tl.Tengkorak
Tl. Leher
Tl. Rahang
Bawah
Tl. Selangka
Tl. Belikat
Tl. Rusuk
Tl. Dada
Toraks
Tl.
Ekor
Tl.
Kemaluan
Tl.
Duduk
Tl. Paha
Tempurung
Lutut
Tl.
Kering
Tl. Betis
Tl.
Pergelangan
Kaki
Tl. Telapak Kaki
Tl. Tumit
Tl. Jari
Kaki
Tl. Lengan
Atas
Tl.
Hasta
Tl.
Pengum-
pil
Tl. Pergelangan
Tangan
Tl. Telapak Tangan
Tl. Jari Tangan
72
Biologi Kelas XI SMA dan MA
Rangka manusia dikatakan rangka dalam (endoskeleton). Rangka
manusia terdiri atas menjadi rangka sumbu tubuh utama dan rangka anggota
tubuh.
1.
Rangka polos, yaitu rusuk, tulang dada, tulang kepala, vertebrata, tulang-
tulang ini membentuk sumbu tubuh.
2.
Rangka tambahan, yaitu tulang-tulang gelang bahu dengan anggota gerak
atas dan gelang panggul dengan anggota gerak bawah.
Selanjutnya akan dibahas tentang fungsi rangka, yaitu:
1.
sebagai alat gerak pasif
;
2.
tempat melekatnya otot rangka
;
3.
tempat produksi sel-sel darah
;
4.
sebagai penegak posisi tubuh
;
5.
pemberi bentuk tubuh
;
6.
tempat menyimpan zat kapur
;
7.
pelindung alat-alat vital (seperti jantung, otak, mata, paru-paru).
1. Tulang sebagai Alat Gerak Pasif
Jaringan tulang sejati (osteon) bersama-sama tulang rawan (kondrium)
berperan sebagai alat gerak pasif.
a. Tulang Rawan (Kartilago)
Tulang rawan tidak mengandung pembuluh darah dan saraf, kecuali
lapisan luarnya (perikondrium), bersifat bingkas dan lentur. Tulang rawan
pada masa kanak-kanak jumlahnya lebih banyak. Tulang rawan ada tiga
macam, yaitu:
1)
Rawan hialin, indeks bias substansi interseluler sama dengan indeks bias
serabut kolagen sehingga rawan hialin segar tampak bening atau
transparan.
Contoh:
a)
rangka janin
;
b) ujung-ujung tulang panjang
;
c)
kosta bagian tulang rawan
;
d) laring
;
e)
trakea dan bronkus.
2)
Rawan elastis, mengandung serat-serat elastis dengan sedikit serabut
kolagen.
Contoh:
a)
serabut telinga
;
b) tuba eustachii.
Sistem Gerak
73
3)
Rawan fibrosa, banyak mengandung serat kolagen dengan jumlah sel
kondrosit sedikit sehingga sangat kuat dan kukuh.
Contoh:
a)
di antara tulang pubis (tulang kemaluan)
;
b) diskus (keping rawan) di antara tulang vertebrata.
b. Tulang Keras atau Tulang Sejati (Osteon)
Rangka tubuh manusia terbentuk lengkap setelah embrio berusia dua
bulan di dalam kandungan dan masih berbentuk tulang rawan. Karena proses
pengapuran, lama-kelamaan terbentuklah tulang keras. Penulangan (osifikasi)
yang diawali dengan bentuk tulang rawan disebut
penulangan endokondral
.
Tidak semua rangka tubuh terbentuk dengan cara ini. Sebagian besar tulang
tengkorak, tulang-tulang pipih, dan tulang-tulang pendek terbentuk dengan
penulangan intramembran
. Pada proses penulangan intramembran sel-sel
mesenkim dari jaringan embrional memperbanyak diri, selanjutnya sel-sel
anak menggelembung menjadi osteoblas (sel tulang muda). Osteoblas
menggetahkan matriks tulang yang menyelubungi osteoblas sendiri.
Kemudian terjadi invasi pembuluh darah lalu pengendapan garam kapur
menyebabkan matriks tulang mengeras. Osteoblas sekarang disebut osteosit
(sel tulang tua).
Tulang
Kebutuhan kalsium untuk orang dewasa adalah 1000 mg/hari. Sementara
pada wanita yang telah memasuki masa menopause kebutuhannya
meningkat menjadi 1200 mg/hari. Jika seorang dalam menu hariannya
sering mengonsumsi ikan terutama teri, susu dan keju, tidak perlu
mencemaskan akan kemungkinan kekurangan kalsium.
I N F O B I O L O G I
Sumber:
Republika
Berdasarkan strukturnya tulang sejati dibagi menjadi:
1) Tulang spons
;
lamela tulang tidak tersusun konsentris, banyak
mengandung rongga yang diisi sumsum merah yang memproduksi sel-
sel darah sebagai organ kemopoitik. Tulang spons banyak terdapat pada
epifisis tulang panjang, tulang pendek atau pipih, dan tulang vertebra.
2)
Tulang kompak
;
lamela tulang tersusun konsentris mengelilingi saluran
Havers, tidak terdapat rongga-rongga, melapisi tulang spons atau tulang
pipa. Tulang kompak terdiri atas sistem-sistem Havers, yaitu sistem yang
dibangun oleh saluran Havers yang berisi pembuluh darah dan saraf
yang dikelilingi oleh lamela-lamela dan lakuna-lakuna yang berisi
osteosit.
74
Biologi Kelas XI SMA dan MA
Sumber:
Biology,
Barrett
tulang
rawan
sendi
tulang
kompak
saluran Havers
saluran Volkman’s
periosteum
pembuluh darah
lubang nutrisi
lubang kompak
tulang spongiosa
pembuluh darah
endosteum
rongga
sumsum
kuning
diafisis
epifisis
proximal
epifisis
distal
lamela
intetersititial
lamela
kanalikuli
osteosit
lakuna
nikleus
tulang kompak
tulang spongiosa
saluran Havers
pembuluh limfe dalam
saluran Havers
pembuluh darah dalam
saluran Volkmann’s
saluran Volkmann’s
pembuluh darah dalam
saluran Havers
lapisan fibrosa luar
lapisan asteogenis
dalam
osteoblas
periosteum
Gambar 3.2
Struktur makroskopis dan
mikroskopis tulang kompak
Untuk lebih jelas, mengenai struktur makroskopis dan mikroskopis,
perhatikan Gambar 3.2.
Di sekitar saluran Havers terdapat lamela-lamela yang konsentris dan
berlapis. Lamela ialah jaringan interseluler. Pada lamela terdapat lakuna yang
berisi osteosit (sel tulang). Dari lakuna keluar saluran-saluran kecil yang
disebut kanalikuli yang menghubungkan lakuna satu dengan yang lainnya.
Kanalikuli berperan baik dalam pemberian nutrisi pada osteosit karena tidak
terdapat darah maupun difusi.
Berdasarkan bentuknya, tulang dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:
1)
tulang pipa, misalnya tulang paha, tulang betis, tulang kering, tulang
pengumpil, dan tulang hasta
;
2)
tulang pipih, misalnya tulang usus, tulang rusuk, tulang belikat, dan
tulang tengkorak
;
3)
tulang pendek, misalnya tulang tangan, tulang pangkal kaki, dan ruas-
ruas tulang belakang.
Sistem Gerak
75
Tulang terdiri atas bahan organik dan anorganik. Tulang pada masa
kanak-kanak mengandung lebih banyak bahan organik daripada bahan
anorganik, sedangkan tulang orang dewasa sebaliknya. Bahan organik tulang
terdiri atas amorf serabut kolagen dan zat dasar amorf yang mengandung
glikosaminnoglikan yang berhubungan dengan protein.
Bahan anorganik tulang, yaitu:
1)
kalsium (banyak),
5)
sitrat (sedikit),
2)
fosfor (sedikit),
6)
magnesium (sedikit),
3)
bikarbonat (sedikit),
7)
natrium (sedikit).
4)
kalium (sedikit),
Bagian-bagian tulang keras panjang (lihat Gambar 3.6), yaitu:
1)
epifisis, yaitu bagian kedua ujung tulang
;
2)
diafisis, yaitu bagian tulang tengah
;
3)
metafisis, yaitu sambungan epifisis dan diafisis,
;
4)
periosteum, yaitu jaringan ikat kencang yang menyelimuti tulang sebelah
luar
;
5)
endosteum, yaitu jaringan ikat kencang yang membatasi rongga sumsum.
Gambar 3.3
Struktur persendian
KEGIATAN 3.1
Struktur Tulang
Untuk mengetahui bahan penyusun tulang.
Bersihkanlah tulang paha ayam dari sisa-sisa daging yang menempel.
Lalu rendamlah dengan larutan HCl 10%, simpan 1-2 hari.
1.
Amati apa yang terjadi pada tulang tersebut?
2.
Mengapa demikian?
periosteum
tulang spongiosa
tulang kompak
tulang rawan sendi
membran sinovial
cairan sinovial
serabut kapsul
ligamen
2. Sendi
Hubungan antara tulang dan
tulang disebut artikulasi (persendian).
Persendian dapat digolongkan men-
jadi diartrosis dan sinatrosis. Struktur
persendian dapat kamu lihat pada
Gambar 3.3.
Sumber:
Biology for You
76
Biologi Kelas XI SMA dan MA
Gambar 3.4
Tipe macam-macam persendian
Sumber:
Anatomi dan Fisiologi
(a) sendi peluru
(d) sendi putar
(b) sendi engsel
(e) sendi pelana
(c) sendi guling
(f)
sendi kaku
a. Diartrosis
Diartrosis, kedua ujung tulang tidak dihubungkan oleh jaringan sehingga
tulang dapat bergerak bebas. Di antara kedua tulang tersebut terdapat cairan
sinovial sebagai pelumas. Cairan sinovial adalah cairan kental, tidak
berwarna, transparan, dan kaya akan asam hialuronat. Macam-macam
persendian, perhatikan Gambar 3.4.
Macam-macam diartrosis:
1)
Sendi peluru, berporos tiga, terdapat pada gelang bahu dan gelang
panggul.
2)
Sendi engsel, berporos satu, gerakan searah. Contoh: siku, lutut, ruas
antarjari, dan mata kaki.
3)
Sendi gulung (ovoid), berporos dua, bergerak seolah-olah dapat mengitari
gerak tulang lain. Contoh: tulang telapak tangan dan tulang pengumpil.
4)
Sendi putar, berporos satu, gerakan rotasi. Contoh: antara tulang hasta
dan pengumpil.
5)
Sendi pelana, berporos dua, gerakan seperti orang naik kuda. Contoh:
tulang ibu jari serta tulang antara metakarpal dan karpal (telapak tangan).
6)
Sendi kaku, kedua ujung tulang agak rata, tidak berporos. Contoh:
hubungan antara tulang tarsal (tulang pergelangan mata kaki).
Sendi
Minyak ikan ternyata tidak hanya bermanfaat sebagai zat penambah gizi
bagi anak-anak, tetapi minyak ikan juga dapat digunakan sebagai pereda
radang sendi dengan efek mirip aspirin. Demikian yang dilakukan para
pakar dari Universitas Cardiff.
I N F O B I O L O G I
Sumber:
Republika
(d)
(e)
(f)
(a)
(b)
(c)
Sistem Gerak
77
b. Sinatrosis
Sinatrosis adalah hubungan
antartulang yang gerakannya sangat
terbatas atau sama sekali tidak terjadi
gerakan. Ada tiga jenis sinatrosis,
yaitu:
1)
Sinfibrosis: kedua tulang diper–
satukan oleh jaringan ikat. T
idak
terjadi pergerakan. Contoh: hu-
bungan antara tulang-tulang
tengkorak, jaringan ini mem-
persatukan tulang-tulang kepala.
Selanjutnya, hubungan antar-
tulang tengkorak disebut sutura
(Gambar 3.5).
2)
Sinkondrosis: kedua tulang di-
hubungkan oleh jaringan tulang
rawan hialin. Contoh: hubungan
antara ruas tulang belakang,
tulang rusuk, dan tulang dada.
3)
Sindesmosis, sama halnya dengan
sinkondrosis, sindesmosis me-
mungkinkan suatu gerakan dalam
batas tertentu. Tulang-tulang ini
dihubungkan oleh jaringan
penyambung. Contoh: Tibiafi-
bularis inferior.
Gambar 3.5
Sutura (tengkorak)
Sumber:
Anatomi dan Fisiologi
Sayuran Berwarna Cerah
Para periset menemukan, antioksidan dari buah dan sayuran berwarna
cerah dapat memberikan perlindungan terhadap inflammatori arthritis
misalnya Rematik. Antioksidan dari buah atau sayuran berwarna cerah
dapat menelan inflamasi radikal-radikal bebas.
Karotinoid yang banyak terdapat pada buah atau sayuran warna kuning
atau oranye merupakan antioksidan yang membasmi radikal bebas.
Sehingga dengan banyak mengonsumsi buah dan sayuran warna
kuning atau oranye dapat mengurangi penyakit rematik.
I N F O B I O L O G I
Sumber:
American Journal of Clinical Nutrition. Agustus 2005, vol 82
tl. dahi
sutura dahi
fontanel anterior
saluran koronal
tl. ubun-ubun
fontanel posterior
tl. kepala belakang
tl. ubun-ubun
fontanel anterior
sutura koronal
sutura lambiodal
tl.
kepala
belakang
fontanel
posterolateral
sutura
sqoamosal
tl. pelipis
tl. baji
tl. dahi
78
Biologi Kelas XI SMA dan MA
KEGIATAN 3.2
Macam-Macam Sendi
Coba lakukan gerakan berikut, lalu sebutkan termasuk sendi apa
gerakan itu? Tulis jawaban pada buku tulismu.
Macam Gerakan
Contoh Sendi
a.
Gerakan jari-jari tanganmu
b.
Gerakan siku
c.
Gerakan kepala memutar
d.
Gerakan menengadah
menelungkup telapak tangan
e.
Gerakan memutar lengan atas
3. Otot sebagai Alat Gerak Aktif
Jaringan otot bertanggung jawab terhadap gerakan tubuh. Sel otot berasal
dari lapisan mesoderm. Fungsi utama otot adalah sebagai alat gerak aktif
disebabkan oleh kemampuan sel-sel otot berkontraksi. Otot berkontraksi
karena suatu rangsang, yaitu:
a.
rangsang mekanis: pijat, tarik, dan tekanan
;
b.
rangsang suhu: dingin dan panas
;
c.
rangsang kimia: asam, basa, dan garam
;
d.
rangsang listrik: arus listrik.
Kontraksi sel-sel otot ini dikontrol oleh sel-sel saraf. Otot dapat
menggerakkan tulang, kulit, rambut, gerak peristaltik saluran dalam jantung,
pembuluh darah, dan sebagainya.
a. Macam-Macam Otot
Otot ada tiga macam, yaitu otot rangka/otot lurik, otot polos, dan otot
jantung. Berikut ini ketiga macam otot tersebut akan dijelaskan satu per satu.
1)
Otot Rangka/Otot Lurik/Otot Serat Lintang
Disebut otot rangka karena melekat pada rangka. Disebut otot lurik
karena tampak garis-garis melintang/lurik. Satu sel otot disebut serabut otot.
Serabut otot terdiri dari sejumlah miofibril. Di dalam miofibril tersusun secara
teratur filamen kontraktil, yaitu aktin dan miosin.
Kontraksi otot rangka cepat, kuat, dan disadari. Setiap serabut otot
dibungkus oleh endomisium, kumpulan berkas-berkas serabut dibungkus oleh
fasia propia/perimisium, sedangkan otot (daging) dibungkus oleh selaput fasia
super fisalis/epimisium. Endomisium, perimisium, dan epimisium bergabung
membentuk urat (tendon) yang melekatkan otot pada tulang (G
ambar 3.6).
Sistem Gerak
79
Gambar 3.7
Otot polos
tendon
ventrikel
humerus
radius
ulna
skapula
klavikula
pembuluh
darah
kumpulan
serabut otot
(sel otot)
perimysium
endomysium
pembuluh
kapiler
epimysium
perimysium
serabut otot
mielin saraf motorik
akson saraf motorik
ujung
saraf
sarkolemma
satu serabut otot (sel
otot)
miofibril
sarkoplasma
mitokondria
nukleus
sarkolemma
saraf motorik
pem. darah
satu
miofibril
sarkomer
Gambar 3.6
Makroskopis dan mikroskopis otot rangka
Sumber:
Barret, 1989 Boilogy New Jersey
Bagian gabungan otot, yaitu tendon, adalah ujung otot lurik yang
mengecil dan keras berwarna putih kekuningan serta melekat pada tulang.
Ventrikel (empal) adalah bagian tengah gabungan otot yang mempunyai daya
kontraksi. Setiap kumpulan otot mempunyai dua tendon atau lebih. Tendon
yang melekat pada tulang yang bergerak disebut insersi, sedangkan tendon
yang melekat pada tulang yang tidak bergerak disebut origo. Otot yang sering
dilatih, akan membesar, disebut hipertrofi, dan yang mengisut disebut atrofi.
2)
Otot Polos/Otot Visceral
Disebut otot polos karena tidak mempunyai garis-garis melintang, inti
hanya satu. Kerja otot polos lambat beraturan dan tidak cepat lelah serta
tidak disadari. Otot polos sering disebut otot alat dalam (visceral) karena
semuanya terdapat di dalam tubuh, seperti dinding saluran pencernaan,
saluran pernapasan, dan pembuluh darah, kecuali diafragma tersusun dari
otot lurik (Gambar 3.7).
Sumber:
Biology for You
jaringan
ikat
sel otot
nukleus
Sumber:
Histology
80
Biologi Kelas XI SMA dan MA
Tabel 3.1
Perbandingan Otot Rangka, Otot Polos, dan Otot Jantung
3)
Otot Jantung (miokordium)
Bentuk serabutnya memanjang silindris bercabang dan bersatu
membentuk anastomosis, ada garis terang dan gelap, inti tunggal terletak di
tengah. Gerakan lambat teratur dan tidak disadari. Pada tempat berhubungan
ujung ke ujung terdapat keping interkalar, struktur yang hanya ditemukan
di dalam otot jantung yang tidak lain merupakan batas antara satu serabut
dan serabut lain, perhatikan Gambar 3.8.
Otot Rangka
Otot Polos
Otot Jantung
1.
Struktur
serabut banyak, inti jamak
pada lapisan permukaan
sarkoplasma
sel tunggal, inti tunggal di
tengah serabut tidak ber–
cabang
sel bercabang, inti tung–
gal di tengah
2.
Ukuran
pj = 1 mm – 30 cm
φ
= 10 – 100 mm
pj = 0,02 – 0,5 mm
φ
= 8 – 10 mm
pj = 0,06 mm – 0,08 mm
φ
= 10 – 15 mm
3.
Serabut
otot
mudah terlihat, heterogen sukar dilihat, homogen
mudah dilihat,
heterogen
4.
Fisiologi
kontraksi cepat dan cepat
letih
kontraksi lambat dan
terus menerus
kontraksi lebih cepat
daripada otot polos,
ritmis, dan otomatis
(miogenik)
5.
Saraf
kontraksi dikendalikan
oleh saraf motoris
(neurogenik)
kontraksi dikendalikan
oleh saraf otonom
kontraksi dikendalikan
oleh saraf otonom
6.
Lokasi
menempel pada tulang
dan bawah kulit,
diafragma
otot pencernaan, respirasi,
sistem urinogenital, pem–
buluh darah, otot siliari
mata
hanya pada jantung
nukleus
diskus
interkalar
Gambar 3.8
Otot jantung
Sumber:
Biology for You
Sistem Gerak
81
KEGIATAN 3.3
Kegiatan Laboratorium (Kontraksi Otot)
Tujuan: 1.
Mengamati kontraksi otot katak
2.
Mempelajari mekanisme otot pada saat kontraksi
Alat dan Bahan
1.
Statip
2.
Benang
3.
Cawan petri
4.
Batu baterai + kabel
5.
Kaki katak
6.
HCl
7.
larutan ringer
Cara Kerja
1.
Susunlah perangkat percobaan seperti gambar berikut.
2.
Rendamlah otot betis katak terlebih dahulu dalam larutan ringer
sebelum dipasang.
3.
Jaga otot jangan sampai kering selama percobaan dengan jalan
menetesinya dengan larutan ringer.
4.
Rangsanglah otot katak dengan arus listrik melalui tendon berturut-
turut sebanyak 5 kali, masing-masing selama satu menit.
5.
Lakukanlah seperti nomor 4, rangsangnya diganti dengan HCI.
Teteskan HCI pada otot katak.
6.
Tulis hasil pengamatanmu dalam bentuk tabel seperti berikut.
tendon origo
empat (ventrikel)
tendon inseri
benang
cawan
penampang
caira ringer
statif
penghubung
arus
82
Biologi Kelas XI SMA dan MA
Hasil pengamatan
Pertanyaan
1.
Bagaimana keadaan otot betis tersebut apabila diberi rangsangan?
2.
Di antara kedua perlakuan yang berbeda, manakah yang paling
cepat berhenti kontraksinya dan mana yang paling lambat?
3.
Apa kesimpulanmu dari hasil kegiatan di atas?
4.
Otot memerlukan energi untuk berkontraksi, dari mana energi itu
diperoleh? Jelaskan
!
5.
Apa yang terjadi jika otot tidak dirangsang?
Jenis rangsang
Keterangan
1
2345
Listrik
Asam
b. Sifat Kerja Otot
Gerak pada bagian tubuh terjadi karena kontraksi satu macam otot atau
lebih. Otot-otot yang bekerja bersama untuk suatu gerakan disebut sinergis.
Apabila gerak yang ditimbulkan berlawanan, gerak itu disebut antagonis.
Contoh gerak antagonis adalah sebagai berikut.
1)
Ekstensor (meluruskan) dan Fleksor (membengkok), seperti gerak
tangan melipat ke atas.
2)
Abduktor (menjauh) dan Adduktor (mendekati) seperti gerak tangan
sejajar bahu.
3)
Supinator (menengadah) dan Pronator (menelungkup) seperti gerak
pada telapak tangan.
4)
Depresor (ke bawah) dan Elevator (ke atas) seperti menaikkan dan
menurunkan dagu.
5)
Protraksi (gerakan mendorong mandibula ke luar) dan Rektraksi
(gerakan mendorong mandibula ke dalam), seperti gerakan mandibula
(rahang).
Untuk lebih jelasnya contoh gerak antagonis dapat kamu lihat pada
Gambar 3.9.
Menit ke-
Sistem Gerak
83
Gambar 3.9
Macam-macam gerak antagonis
elevator
drepesor
Sumber:
Biology,
Barrett
84
Biologi Kelas XI SMA dan MA
Gambar 3.10
Macam-macam gerak
sinergis
Sumber:
Biology,
Barrett
Contoh gerak sinergis adalah sebagai berikut.
1)
Pronator teres dan Pronator kuadratus. Rotasi (gerakan berputar), seperti
gerak pada tulang atlas sewaktu memutarkan kepala.
2)
Sirkumduksi, gerakan ujung distal satu tulang membentuk satu lingkaran,
sedangkan ujung proksimalnya tetap, seperti gerakan memutar satu
lingkaran mengitari sendi bahu.
Untuk lebih jelasnya, perhatikan Gambar 3.10 berikut ini.
c. Mekanisme dan Energi Kontraksi Otot
Zat penyusun otot terdiri atas senyawa protein rangkap, yaitu miogen
yang berupa larutan serta aktin dan miosin yang sukar larut. Dengan bantuan
energi dari ATP, aktin dan miosin dapat bereaksi membentuk aktomiosin
yang mengakibatkan memendeknya sarkomer pada miofibril yang disebut
kontraksi secara singkat. Proses tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
1)
Mekanisme Kontraksi Otot
Mekanisme kontraksi otot berlangsung dengan urutan sebagai berikut.
a)
Pusat motorik di otak mengirimkan impuls/rangsang menuju otot
melalui saraf motorik (saraf kranial dan saraf spinal).
b)
Sesampainya di ujung akson saraf motorik, rangsang dilanjutkan oleh
neurohumor (hormon saraf) berupa asetilkolin atau epinefrin
(adrenalin) menuju ke otot (reseptor pada otot) yang mempunyai
aktin.
rotasi
rotasi
sirkumduksi
pronator
retrasi
normal
protraksi
supinator
Sistem Gerak
85
Gambar 3.11
Diagram kontraksi otot
relaksasi
garis z
zona H
garis z
zona H
garis z
sarkomer
kontraksi
kontraksi penuh
sarkomer
memendek
zona H
hilang
sarkomer
memendek
(actin)
(miosin)
Sumber:
The Study of Biology,
Baker
c)
Setelah rangsang sampai di reseptor, energi dilepaskan, maka aktin akan
bergeser, zona H mengecil bahkan menghilang dan sarkomer
memendek. Garis saling mendekat dan otot berkontraksi (berkerut).
Jarak antara garis Z satu dan garis Z yang lainnya disebut sarkomer.
d) Setelah kontraksi, ujung saraf motorik mengeluarkan suatu zat yang
dapat menetralisasi/menghambat kerja neurohumor yang dihasilkan
sebelumnya, serta kolinesterasi untuk menghambat asetil kolin dan
Mono Amina Oksida (MAO) serta menghambat epinefrin/adrenalin,
sehingga aktin (miofilamen tipis) dan miosin (miofilamen tebal)
merenggang, zona H terbuka, garis Z satu dan garis Z yang lainnya
saling menjauh, otot kembali relaksasi. Diagram kontraksi otot dapat
dilihat pada Gambar 3.11.
2)
Energi Konstraksi Otot
Energi awal yang diperlukan untuk kontraksi berasal dari ATP yang
tersedia di otot.
ATP
ADP + P + Energi
Akan tetapi, ATP yang tersedia hanya cukup untuk kegiatan otot selama
5 detik. Dalam otot selain ATP tersedia pula kreatin fosfat yang berenergi
yang dimanfaatkan pada waktu kontraksi otot. Selanjutnya kreatin
melepaskan energinya.
86
Biologi Kelas XI SMA dan MA
Kreatin P
Kreatin + P + Energi
ADP + P
ATP
ATP
ADP + P
Energi yang berasal dari ATP dan kreatin fosfat di dalam otot dapat
dimanfaatkan untuk kegiatan otot selama 15 detik. Jika aktivitas otot
berlanjut dan persediaan kreatin P habis, energi diperoleh dari penguraian
glukogen yang ada di otot. Selain dari penguraian glukogen, glukosa
darah juga dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk kontraksi otot.
Glukosa
Glukosa
Glukosa + NAD
Asam piruvat + NADH
2
+ 2 ATP
Asam piruvat + O
2
CO
2
+ H
2
O + 36 ATP
Jika energi untuk kegiatan otot secara aerob tidak mencukupi, proses
glukolisis dipercepat dan terjadi pembentukan asam laktat.
Asam piruvat + 2 NADH
2
Asam laktat + 2 NAD
Asam laktat yang terbentuk dalam otot akan diuraikan menjadi karbon
dioksida dan air. Setelah kegiatan otot berlangsung (selesai), penguraian
asam laktat memerlukan oksigen.
Asam laktat + O
2
CO
2
+ H
2
O
Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa energi kontraksi otot
diperoleh dari:
a)
Sistem fosfagen, yaitu diperoleh dari persediaan kreatin fosfat dan ATP,
cukup untuk kegiatan otot selama 15 detik, misalnya, lari 100 m.
b) Sistem glikogen, asam laktat yang menyuplai ATP cukup untuk
kegiatan otot selama 30 - 40 detik, misalnya, lari 400 m.
c)
Sistem aerobik. Energi yang dihasilkan semuanya diperoleh dari
respirasi aerob, misalnya joging.
4. Hubungan antara Sendi dan Otot
Antara tulang yang satu dengan tulang lainnya dihubungkan oleh
ligamen yang merupakan jaringan ikat padat. Otot melekat pada tulang
melalui tendon, tendon yang melekat pada tulang yang bergerak disebut
insersi, dan tendon yang melekat pada tulang tidak bergerak disebut origo.
Perhatikan Gambar 3.12.
Sistem Gerak
87
Perhatikan juga Gambaar 3.13 yang menjelaskan tentang keadaan otot
pada lengan.
a.
Otot trisep relaksasi, otot bisep kontraksi
maka lengan bawah terangkat
b.
otot trisep kontraksi, otot bisep relaksasi
maka lengan bawah lurus.
Sumber:
Biology The Unity and Diversity of Life,
Starr Taggart
Gambar 3.12
Posisi tempurung lutut antara tendon dan tulang.
Gambar 3.13
Keadaan otot pada lengan
Sumber:
Biology The Unity and
Diversity of Life,
Starr Taggart
KEGIATAN 3.4
Otot sebagai Alat Gerak Aktif
Lakukan gerak menekuk dan meluruskan tanganmu.
1.
Raba otot bisep dan otot trisep pada saat tangan menekuk/fleksi,
apa perbedaannya?
2.
Raba otot bisep dan otot trisep pada saat tangan diluruskan/
ekstensi, apa perbedaannya?
3.
Berdasarkan jawaban no. 1 dan 2, apakah perbedaan antara otot
yang berkontraksi dan otot yang berelaksasi?
otot
tendon
bursa
rongga sinovial
tulang betis
ligamen
tulang paha
trisep
origo
bisep
trisep kontraksi
bisep relaksasi
humerus
radius
insersi
88
Biologi Kelas XI SMA dan MA
5. Kelainan dan Gangguan pada Tulang
Kelainan dan gangguan yang terjadi pada tulang, antara lain sebagai
berikut.
a.
Artritis adalah peradangan sendi (bisa terjadi pada tulang rawan,
sinovial, dan ligamen)
Ciri-ciri yang menderita artritis, yaitu:
1)
daerah otot yang terkena memerah
;
2)
sakit, bengkak, dan panas.
Penyebab artritis adalah kuman, deposit asam urat pada sendi (gout),
proses ketuaan, dan beban terlalu berat pada sendi.
Artritis ada beberapa macam, yaitu:
1)
artritis eksudatif, yaitu terisinya rongga sendi oleh getah radang
;
2)
artritis sika, berkurangnya cairan sinovial
;
3)
infeksi sipilis dan gonorea, dapat menyebabkan artritis sika.
b.
Fraktura/fisura, yaitu retak/patahnya tulang pipa.
c.
Layuh semu, yaitu keadaan tulang tidak bertenaga, cakra epifisis kena
infeksi sipilis pada masa bayi.
d.
Memar, sobeknya selaput sendi.
e.
Nekrosa, matinya sel tulang karena kerusakan periosteum.
f.
Rheumatik, segala sesuatu yang berkaitan dengan rasa sakit dari alat
gerak, yaitu otot, tulang ligamen, sinovial, sendi, dan sebagainya.
g.
Sprain (keseleo dan salah urat), terjadi jika sendi tidak pada posisinya.
Sprain dapat menimbulkan pecahnya pembuluh darah disertai bengkak,
sakit, dan daerah yang terkena menjadi kebiru-biruan.
h.
Urat sendi, terlepasnya ujung tulang dari sendi.
i.
Gangguan pada ruas tulang belakang, ada beberapa macam, yaitu:
1)
Kifosis (bungkuk), dapat terjadi karena infeksi TBC vertebrae
ataupun proses ketuaan (osteosporosis atau osteomalasi).
2)
Lordosis (tenggeng), lengkung lumbar melekuk ke dalam terjadi
arena perut besar dan memikul beban berat, kehamilan dan
sebagainya.
3) Skoliosis, tulang vertebralis membengkok ke arah samping
membentuk huruf “S”.
6. Teknologi Rehabilitasi
Di antara kita banyak sekali yang tidak menyadari pentingnya fungsi
tulang bagi tubuh kita. Fungsi utama tulang antara lain memberi bentuk
tubuh sebagai tempat melekat otot, dan memberikan perlindungan pada alat-
alat di dalamnya. Sumber utama pembentukan tulang adalah kalsium, ini
Sistem Gerak
89
Rangkuman
1.
Pada manusia tulang dan otot merupakan alat gerak. Tulang
sebagai alat gerak pasif dan otot sebagai alat gerak aktif.
2.
Pada manusia rangka tubuh dibagi menjadi dua yaitu Skeleton
aksial dan apendikular. Skeleton aksial terdiri atas tulang
tengkorak, tulang belakang dan tulang dada. Skeleton apendikular
terdiri atas tungkai atas dan tungkai bawah.
3.
Hubungan antartulang disebut persendian, yang dikelompokkan
menjadi diartrosis dan sinkondrosis. Adanya macam-macam
persendian menimbulkan macam-macam gerakan tubuh, seperti
ekstensor, abduktor, dan rotasi.
4.
Menurut perlekatannya, otot dapat dibedakan menjadi origo dan
insersi. Semua gerak tubuh ditentukan oleh tiga jenis otot, yaitu
otot lurik, otot polos, dan otot jantung.
5.
Sumber utama energi untuk kontraksi otot adalah ATP.
6.
Kelainan dan ganguan pada tulang dapat terjadi karena
kekurangan vitamin D, penyakit, kecelakaan atau karena kebiasaan
yang salah.
Kata Kunci
antagonis
diartrosis
hipertropi
insersi
didapat dari makanan sehari-hari terutama susu, keju, dan sayur-sayuran.
Oleh sebab itu, penting pula dijaga kesehatan lambung dan usus untuk
menjamin tulang benar-benar mendapat mineral penting dengan teratur.
Pencegahan patah tulang sejak dini dapat dilakukan melalui pengaturan
gizi yang baik. Seandainya hal itu terjadi, maka penanggulangannya dengan
cara teknologi rehabilitasi kelainan atau kerusakan sistem gerak, yaitu dengan
ortopedi, penyambungan tulang menggunakan pen, dan sebagainya.
kartilago
kranium
origo
osteoblas
osteoklas
osteon
osteosit
sinatrosis
sinergis
sinfibrosis
sindermosis
sinkondrosis
90
Biologi Kelas XI SMA dan MA
3
1
2
5
4
Evaluasi Akhir Bab
A. Pilih jawaban yang paling tepat.
1.
Jenis Otot
Keadaan Sel
Sifat
A. Otot polos
D. Inti
banyak
G.
Tidak disadari
B. Otot lurik
E. Inti satu
H. Cepat lelah
C. Otot jantung
F.
Garis
interkalar
I.
Gerakan teratur
Berdasarkan tabel di atas, pernyataan yang benar adalah . . . .
A. A, E, H
D. C, E, H
B.
B, D,G
E.
A, F, G
C. B, D, H
2.
Bagian pada tulang pipa yang mengandung osteoblas adalah yang
bernomor . . . .
A.
1
B.
2
C.
3
D.
4
E.
5
3.
Berikut ini adalah ciri-ciri dari suatu persendian:
1.
kedua ujung tulang rata
;
2.
tidak berporos
;
3.
gerakan rotasi
;
4.
terdapat pada siku.
Ciri-ciri yang menunjukkan sendi kaku adalah . . . .
A. 1 dan 2
D. 1 dan 4
B.
1 dan 3
E.
2 dan 4
C. 2 dan 3
4.
Dari gambar penampang tulang di bawah ini, pembuluh darah dan saraf
berada pada bagian yang bernomor . . . .
A. 1
B.
2
C. 3
D. 4
E.
5
5
4
3
1
2
Sistem Gerak
91
5.
Seorang pelari jarak jauh melakukan istirahat setelah melakukan
kegiatannya. Pernyataan yang benar tentang kandungan ATP dan ADP
di dalam tubuhnya pada saat dia istirahat adalah . . . .
A. jumlah ATP meningkat, ADP menurun
B.
jumlah ADP meningkat, ATP menurun
C. jumlah ATP dan ADP tidak berubah
D. jumlah ATP dan ADP menurun
E.
jumlah ADP menurun, ATP tetap
6.
Terdapat macam-macam otot, di antaranya:
1.
otot bisep
3.
otot pronator teres
2.
otot trisep
4.
otot pronator kuadratus
Manakah yang bekerja untuk menelungkupkan lengan bawah?
A. 1 dan 3
D. 4 dan 4
B.
1 dan 2
E.
3 dan 4
C. 2 dan 3
7.
Seorang ibu yang selalu membawa dagangannya dengan cara digendong
di pinggang, kemungkinan akan menderita kelainan pada tulang
belakangnya yang disebut . . . .
A. lordosis
D. artritis
B.
kifosis
E.
rakhitis
C. skoliosis
8.
Hubungan antara tulang satu dan tulang yang lainnya ada yang dapat
digerakkan ada pula yang tidak dapat digerakkan. Hubungan tulang
yang dapat digerakkan sedikit (sinkondrosis) adalah . . . .
A. antarruas tulang belakang
B.
gelang bahu dengan lengan atas
C. tulang atlas dengan tulang kepala
D. tulang hasta dengan tulang pengumpil
E.
tulang-tulang pergelangan kaki
9.
Pernyataan di bawah ini merupakan hal-hal yang terjadi pada mekanisme
kontraksi otot.
H
= rangsang/impuls
K
= aktin + miosin
I
= energi dari ATP
L
= aktomiosin
J
= asetilkolin
Urutan mekanisme yang benar adalah . . . .
A. H - I - K - L - J
D. H - K - I - L - J
B.
J - H - K - L - I
E.
H - J - K - I - L
C. I - H - K - L - J
92
Biologi Kelas XI SMA dan MA
10. Otot-otot di bawah ini tidak ada yang melekat pada rangka, tetapi
di antaranya ada yang bekerja di bawah pengaruh kesadaran kita,
yaitu . . . .
A. otot lambung yang menyebabkan hancurnya makanan
B.
otot jantung menyebabkan kontraksi pada jantung
C. otot spinkter mengosongkan kandung kemih
D. otot rambut berkontraksi waktu suhu dingin
E.
otot usus menyebabkan gerak peristaltik
11. Seorang siswa merendam tulang dalam larutan HCl, setelah 1 jam tulang
tersebut menjadi lunak/lentur. Hal ini terjadi karena . . . .
A. kandungan protein rusak
B.
senyawa organiknya larut
C. garam kalsiumnya larut
D. garam-garam mineralnya lenyap
E.
kandungan matriksnya rusak
Soal nomor 12 dan 13 berhubungan dengan gambar di bawah ini.
12. Untuk meluruskan tangan akan terjadi . . . .
A. P berkontraksi, Q berelaksasi
B.
P berkontraksi, Q berelaksasi
C. P berelaksasi, Q berkontraksi
D. P berelaksasi, Q berelaksasi
E.
P dan Q berkontraksi atau berelaksasi
13. Insersi adalah bagian yang bertanda . . . .
A. O
D. R
B.
P
E.
S
C. Q
O
P
Q
R
S
Sistem Gerak
93
K
LM
istirahat
kegiatan
istirahat
N
O
pemakaian O
2
14. Untuk memudahkan gerakan dalam persendian terdapat rongga yang
berisi minyak sendi. Jika dalam rongga tersebut terdapat getah radang
dan terasa sakit, kelainan ini disebut . . . .
A. artritis sika
D. rakhitis
B.
artritis eksudatif
E.
skoliosis
C. layuh semu
15. Berikut ini adalah grafik pemakaian oksigen otot sebelum, selama, dan
setelah melakukan kegiatan fisik yang keras.
Bagian yang menunjukkan kekurangan oksigen adalah . . . .
A. K
B.
L
C. M
D. N
E.
O
16. Pada penderita poliomyelitis, ototnya tidak dapat dilatih untuk
berkontraksi ataupun relaksasi. Keadaan ini disebut . . . .
A. tonus
D. atropi
B.
tetanus
E.
tropi
C. hipertropi
17. Tulang rusuk palsu terdiri atas . . . .
A. 2 pasang
D. 7 pasang
B.
3 pasang
E.
5 pasang
C. 4 pasang
18. Otot-otot yang berantagonis adalah . . . .
A. ekstensor dan abduktor
D. ekstensor dan fleksor
B.
abduktor dan depresor
E.
abduktor dan elevator
C. depresor dan fleksor
19. Sendi lutut merupakan . . . .
A. sendi peluru
B.
sendi engsel
C. sendi putar
D. sendi pelana
E.
sendi geser
94
Biologi Kelas XI SMA dan MA
20. Perasaan lelah merupakan akibat dari penimbunan yang berlebihan dari
suatu zat dalam otot, zat itu adalah . . . .
A. glikogen
D. asam klorida
B.
asam laktat
E.
zat lemak
C. glukosa
B. Jawab pertanyaan berikut ini dengan benar.
1.
Hal-hal apa saja yang diperlukan agar hewan/manusia dapat bergerak?
2.
Sebutkan perbedaan antara tulang rawan dan tulang keras.
3.
Apabila seseorang telah melakukan kegiatan fisik yang berat, timbul rasa
lelah/pegal pada otot. Bagaimana rasa lelah/pegal-pegal pada otot
tersebut bisa terjadi dan usaha apa yang harus dilakukan? Jelaskan.
4.
Apakah perbedaan antara otot jantung dan otot rangka?
5.
Dalam percobaan kontraksi otot, bagian otot yang dirangsang dengan
interval waktu yang lama daya kontraksinya lebih kuat daripada yang
dirangsang dengan interval waktu singkat. Faktor apa yang menyebabkan
hal ini terjadi? Jelaskan
!