substrat kimia lainnya dalam struktur biokimia pada sistem alat gerak tubuh manusia

Biokimia Tulang

Tulang adalah jaringan ikat yang terdiri atas :

  • Zat anorganik ( Mineral )

Glikosaminoglikan (G.A.G) : Senyawa yang tersusun atas rantai gula bercabang N-asetilgalaktosamin dan asam glukuronat.

 

 

Senyawa glikosaminoglikan (G.A.G) merupakan komponen struktural penting dalam penyusun kartilago dan meningkatkan ketahanan tulang terhadap tekanan.Senyawa glikosaminoglikan (G.A.G) ini disintesis oleh sel-sel tulang yaitu osteoblast dan osteosit.

 

  • Zat organik ( Matriks tulang )

Zat anorganik kristal Hidroksi apatit yaitu Ca10 (PO4)6 (OH2), Na+, Mg2+, CO3- (karbonat) dan F- (Fluorida ).

Hidroksi apatit merupakan faktor yang menentukan kekuatan tulang, 99% Ca2+ berada dalam tulang.

Zat organik pada tulang berupa protein 90-95% adalah kolagen tipe 1. Kolagen tipe V dan kolagen lainnya merupakan bagian kecil pada matriks.

Tulang selalu berada dalam keadaan “Dynamic Equilibrium” atau “peristiwa tukar ganti”.

 

 

Peristiwa ini terlaksana karena ada dua jenis sel , yaitu :

  1. Osteoblas : – Deposisi tulang (Mineralisasi)

-          Sintesis matriks baru

  1. Osteoklas : – Resorpsii tulang (Demineralisasi)

-          Menghancurkan matriks lama

 

 

Kandungan Kalsium Dalam Tulang

 

Terdapat kelenjar paratiroid,terdapat 2 yaitu :

 

  1. Hormon PTH (Paratiroid Hormon )

 

Fungsinya :

-          Memacu Osteoklas pada tulang

-          Menghambat Osteoblast pada tulang

-          Memicu pelepasan kalsium (Ca2+) dari tulang ke plasma

-          Meningkatkan reabsorpsi kalsium (Ca2+) ke ginjal.

 

  1. Sel parafolikuler (Sel C) menghasilkan Calsitonin

 

Fungsinya :

-          Menurunkan kadar Ca2+ dalam plasma dengan cara penghambatan osteoklas ( menurunkan laju pelepasan Ca2+ dari tulang )

-          Memacu eksresi Ca2+ melalui ginjal.

 

Jika Ca2+ dalam tulang lebih, maka PTH akan di sekresikan di dalam tubuh melaui kelenjar tiroid dan akan melepaskan Ca2+ tersebut ke plasma.

Jika Ca2+ dalam tulang kurang, maka sel parafolikuler yang di sekresikan kelenjar paratiroid akan menghasilkan Calsitonin untuk menurunkan kadar Ca2+ di dalam darah untuk di absorpsi oleh tulang.

 

 

Metabolisme Dalam Tulang

 

Vitamin meningkatkan absorbsi dan Ca2+ dan PO43- (fosfat) melalui usus. Akibatnya (Ca2+) dan (PO43-) dalam darah meningkat, sampai batas tertentu sehingga terbentuk garam Ca3[PO4]2 yang mengendap di tulang.

 

Vitamin D

 

Pada defisiensi vitamin D absorpsi Ca2+ dan PO43- berkurang, sehingga Ca2+ dalam darah berkurang. Agar Ca2+ dalam darah dipertahankan, hipofisis mensekresi hormon para tiroid (parathormon) yang fungsinya mereabsorpsi Ca2+ dari tulang agar Ca2+ darah tidak menurun. Untuk mengatasi kekurangan mineral, tulang mensekresi enzim Fosfatase alkali.

Fosfatase Alkali memecah gliserofosfat atau glukosafosfat menjadi glukosa, gliserol dan PO43- lalu PO43- di deposisi ke matriks tulang untuk menggantikan Ca2+ yang direabsorpsi.

 

 

Reaksi Fosfatase Alkali

Glukosa-p                       Glukosa + PO43-

Gliserol-p                        Gliserol + PO43-

PO43- yang terbentuk dideposisikan dalam tulang sebagai pengganti Ca2+ yang diresorpsi ke darah oleh aktifitas parat hormon.

Pada defisiensi vitamin D absorpsi Ca2+ dan PO43- meningkat.

 

Vitamin C

Vitamin C dalam tulang diperlukan untuk sintesis kolagen pada tulang dan pembuluh darah. Pada defisiensi vitamin C :

sintesis kolagen tidak sempurna, elastisitas kolagen menururn dan kolagen rapuh, sehingga terjadi perdarahan subperiostal pada Gigi dan Gusi karena kapiler mudah pecah.
Vitamin A

Vitamin A penting untuk regenerasi sel-sel .

  • Kartikosteroid : untuk menghambat osteoblast sehingga dapat menyebabkan    Osteoporosis
  • Kalsitonin  : Memompa Ca2+ ke dalam tulang merupakan antagonis Osteoklas.
  • Estrogen    : Mempertinggi integritas tulang dengan cara sintesis matriks dan deposisis mineral dalam tulang, bekerja secara antagonis terhadap osteoklas.

Pada perempuan Monopause Estrogen menururn dan terjadi osteoporosis.

¢  Kalsitonin untuk meningkatkan deposisi Ca2+ dalam tulang

¢  Estrogen; meningkatkan integritas matriks pada post menopause

¢  Kortikosteroid fungsinya antagonistik terhadap estrogen

 

Pada tulang terdapat protein Osteokalsin, Fungsinya mengikat

Ca2+ Ca2+ / Iosteokalsin

Osteokalsin mengandung asam amino khas Gama Karboks, Glutamat (GLA), GLA disintesis GLU dengan bantuan vitamin K.

 

Biokima Otot

Otot merupakan Transduser (mesin) biokimia yang utama mengubah

Energi potensi ( kimiawi)  menjadi energi kinetik (mekanis).

Otot merupakan alat gerak aktif, ada tiga jenis otot yaitu :

  1. Otot rangka
  2. Otot polos
  • Kontraksi diatur oleh Ca++
  • Kontraksi dipicu oleh Fosforilasi rantai pendek myosin
  • Melemas jika konsentrasi Ca++  turun dibawah 10-7 molar, bila ada Nitrogen oksida.

 

  1. Otot jantung
  • Retikulum sarkoplasma kurang ekstensif  Sehingga pasokan kalsium untuk
    kontraksi lebih sedikit.
  • Mengandalkan kalsium ekstra sel untuk kontraksi

 

Berdasarkan sifat kerjanya otot dapat dibedakan menjadi antagonis dan sinergis. Mekanisme gerak otot didasarkan adanya 2 sel filamen didalam sel otot kontraktil yang berupa filamen aktin dan filamen miosin. ATP merupakan sumber energi penting untuk kontraksi otot yang berasal dari KH dan lemak.

 

Jembatan Silang

—  Setiap molekul miosin terdiri atas 6 rantai peptida

-          Dua rantai berat yang berpilin bersama untuk membentuk sebuah ekor panjang    dengan kepala globular

-          4 rantai ringan yang bergabung membentuk kepala miosin

—  Kepala miosin membentuk tonjolan kecil yang terbentang dari filamen miosin, tonjolan itu disebut jembatan silang

—  ketika otot relaksasi, jembatan silang tidak melekat pada sarkomer

 

 

 

Metabolisme Otot

Otot merupakan sumber terbesar dalam tubuh. Pada protein otot terdapat asam amino yang khas Metilhistidin (MEHIS).Pada kerusakan otot MEHIS dalam darah akan meningkat dan MEHIS dalam urin menurun.

 

 

n  Otot Tipe I :

 

- Glikolisis aerobic (asam piruvat)

- Oksidasi-β Asam Lemak

- Siklus Asam sitrat

 

n  Otot Tipe II :

 

- Glikolisis anaerobik (asam laktat)

- Kreatinkinase

 

Tahap Kontraksi Otot

—  Kontraksi otot pada dasarnya terdiri dari pembebasan dan perlekatan siklik kepala miosin ke filamen F-aktin, atau disebut juga siklus penyusunan dan perombakan jembatan silang.

—  Perlekatan aktin pada miosin diikuti oleh perubahan konformasi dari kepala miosin. Perubahan ini yang menghasilkan power stroke, yang mendorong pergerakan filamen aktin melewati filamen miosin.

 

Tahap Relaksasi Otot

n  Ca2+ dipompa kembali ke dalam retikulum sarkoplasma

n  Pembebasan Ca2+ dari troponin

n  Penghentian interaksi antara aktin dan miosin

 

OTOT LURIK

Otot lurik (Striata) tersusun dari sel serabut otot berinti yang dikelilingi oleh membran yang bisa dirangsang arus listrik, yaitu Sarkolema. Sel serabut otot mengandung banyak Miofibril yang tersusun atas paralel dan terbenam didalam cairan intrasel yang dinamakan Sarkoplasma. Dalam sarkoplasma terdapat glikogen, senyawa berenergi tinggi ATP dan fosfokreatin, serta enzim-enzim glikolisis.

 

 

Miofibril terdiri dari 2 jenis filamen longitudinal:

-          Filamen tebal mengandung Miosin

-          Filamen tipis mengandung aktin, tropomiosin, troponin

Protein Yang Terdapat di Otot

  1. 1. AKTIN

 

Aktin terbenuk dari monomer G-aktin. Pada kekuatan fisiologik dan dengan adanya Mg2+, G-aktin melakukan polimerisasi nonkovalen hingga terbentuk filamens heliks-ganda tak-larut yang dinamakan F-aktin.

  1. 2. MIOSIN

Merupakan Heksamer asimetrik, dan mempunyai ekor fibrosa yang terdiri atas 2 heiks yang saling terpilin.

Molekul Heksamer terdiri atas :

  1. Satu pasang rantai-berat (heavy-chain)
  2. pasang rantai-ringan (Light-chain)

 

  1. 3. TROPOMIOSIN

Tropomiosin merupakan molekul fibrosa yang terdiri atas dua buah rantai, alfa, dan beta, yang melekat pada F-aktin dalam alur antar-filamen.

 

  1. 4. TROPONIN

Terdapat 3 buah komponen Troponin :

  1. Troponin C : terikat dengan kompleks F-aktin-tropomiosin.
  2. Tropomiosin I : mencegah pengikatan kaput miosin dengan tempat pelekatan F-aktin melalui pengguliran tropomiosin ke dalam posisi tempat melekatnya kaput miosin pada F-aktin.
  3. Troponin T : mengikat tropomiosin dan troponin lain

 

Didalam sel otot terdapat organel sub sel retikulum Sarkoplasmik. Didalam Retikulum Sarkoplasmik terdapat Kalsekuestrin. Kalsekuestrin merupakan “POOL” Ca2+ pada keadaan otot istirahat.

Ketika terjadi rangsangan, Kalsekuestrin melepaskan Ca2+ kemudian diikat oleh Troponin C lalu berkontraksi.

Pada relaksasi Ca2+ kembali diikat Kalsekuestrin dalam Retikulum Sarkoplasmik.

 

  1. 5. MIOGLOBIN

Merupakan Suatu protein monometrik dan menyimpan oksigen sebagai cadangan untuk menghadapi kekurangan oksigen.

 

 

Hidrolisis ATP menggerakkan pengikatan dan pelepasan aktin dan miosin dalam 5 macam reaksi.

 

Kaput S-1 miosin menghidrolisis ATP menjadi ADP + Pi. Kalau kontraksi otot distimulasi, (lewat kejadian Ca2+ tropinin, tropomiosin, dan aktin) maka aktin terjangkau dan miosin akan menemukannya serta membentuk kompleks seperti yang di tunjukkan. Pembbentukan kompleks tadi meningkatkan Pi dan di ikuti oleh pelepasan ADP disertai dengan perubahan bentuk. Molekul ATP yang lain terikat pada Kaput S-1 dengan membentuk kompleks aktin-miosin-ATP. Kompleks miosin-ATP mempunyai afinitas yang rendah terhadap aktin, dan aktin akan dilepaskan. Pada tahap terkhir ini kunci relaksasi tergantung pada pengikatan ATP dan kompleks aktin miosin.

—  Aktin larut dalam 0,6 N larutan KCl. Aktin itu akan berikatan dengan Ca dalam bentuk Ca aktinat. Aktin dalah protein dengan BM 70.000, dengan myosin (miosin), aktin membentuk aktomiosin. Miosin terdapat dalam otot dalam bentuk magnesiummiosinat, BM-nya kira-kira 450.000.

—  Otot rangka mengandung air 75%, protein (terutama globulin) 20%, karbohidrat 1%, lemak, enzim, dan berbagai garam anorganik (Na, K, Mg, Ca) 4%. Miofibril mengandung paling sedikit 4 macam globulin yakni : aktin, miosin, tropomiosin, dan troponin (paramiosin). Berbagai protein tersebut di atas tidak diketemukan dalam jaringan non muskuler.

—  Protein lain lain yang dijumpai pada otot adalah pigmen respiratoria mioglobin. Fungsinya seperti Hb darah. Kemampuan spesifiknya adalah menerima O2 dari darah, menyimpannya, dan akhirnya melepaskannya untuk dipergunakan dalam metabolisme aerobik otot rangka. Struktur molekulnya berbeda jauh dengan Hb dan mempunyai afinitas mengikat O2 yang lebih besar daripada Hb

OTOT RANGKA

Secara fungsional otot rangka terdiri atas :

  1. Otot Tipe 1 Slow twitch muscle (kedut lambat)

 

  • Disebut juga otot merah.
  • Power output rendah tetapi dapat berkontraksi ters menerus dalma hitungan jam.
  • Asal energi :

-          Glikolisis aerobik

-          Oksidasi β-asam lemak

-          Siklus asam sitrat

  • Banyak pembuluh darah
  • Banyak mioglobin
  • Contoh :

-          Lari sprint

-          Angkat berat

 

 

  1. Otot Tipe 2 Fast twitch muscle (kedut cepat)

 

  • Disebut juga Otot Putih
  • Pembuluh darah lebih sedikit
  • Tidak ada mioglobin
  • Banyak Glikogen
  • Lebih banyak Kreatinkinase
  • Power output tinggi hanya berlangsung dalam hitungan detik diikuti kelelahan.
  • Sumber energi :

-          ATP

-          Kreatinase

-          Glikolisis anaerob

  • Contoh :

-          Pelari sprint

-          Angkat besi

 

 

  • Epinefrin menstimulir Glikogenolisis dalam otot rangka, sedangkan Glukagon tidak karena tidak ada reseptornya.
  • Otot rangka tidak dapat langsung berperan langsung pada glukosa darah karena tidak memiliki glukosa 6-fosfatase.
  • Otot rangka mengandung fosfokreatin, yang bekerja sebagai cadangan energi untuk keperluan jangka panjang (kedua).
  • Asam lemak bebas dalam plasma merupakan sumber energi utama.

 

SENDI

¢  Rawan Sendi

¢  Membran dan cairan sinovium

¢  Ligamentum dan kapsul sendi

¢  Meniskus

¢  Lubrikasi sendi

¢  Diskus intervertebralis

 

Rawan Sendi

¢  Komposisi bagian rawan sendi adalah 80% air, 50% dari sisa komposisi matriks rawan sendi adalah kolagen.

¢  Jenis Kolagen terbanyak adalah tipe II

Kolagen lainnya dalam jumlah kecil dan berada di dalam matriks rawan sendi adalah kolagen tipe IV, V, IX, dan X.

¢  Kolagen tipe IX berfungsi sebagai jangkar terhadap molekul proteoglikan (agrekan)

¢  Terdapat fibronektin, ankhorin, khondronektin yang membantu mempertahankan integritas dan struktur rawan sendi.

¢  Terdiri dari substansi rawan : kondroitin sulfat (g.a.g), sedikit protein & sedikit Ca++

 

Membran Dan Cairan Sinovium

¢  Jaringan ikat vaskular dan melapisi sisi dalam dari kapsul sendi namun tidak menutupi rawan sendi.

¢  Banyak pembuluh darah yang berperan dalam proses transfer dan transpor konstituen darah ke ruang sinovium dan pembentukan cairan sinovium

¢  Dalam cairan sendi terlarut glikosaminoglikan, terutama asam hialuraonat

¢  Sel sinovium akan mensintesis asam hialuronat sebagai zat tambahan plasma dalam membentuk cairan sendi. Cairan sinovium berwarna kuning pucat, jernih dan kental. Biasanya jumlah cairan ini sedikit berkisar antara 1-4 ml dan lebih sedikit lagi pada sendi-sendi kecil.

 

Ligamentum Dan Kapsul Sendi

¢  Berperan dalam stabilisasi sendi

¢  Secara umum strukturnya merupakan gelendong kolagen (bersama-sama elastin merupakan protein terbanyak yaitu 90%) dan diantaranya dapat dijumpai fibrosit.

 

Meniskus

¢  Meniskus (lempeng firbokartilago) dijumpai pada sendi tertentu seperti sendi lutut, sternoklavikular, radioulnar distal, dan akromioklavikular

¢  Kandungannya sebagian besar (70-78%) adalah air, bahan inorganik sekitar 3% dan bahan organik terbanyak berupa kolagen tipe yaitu antara 60-90%.

 

Lubrikasi Sendi

¢  Terdapat dua sistim lubrikasi yaitu sistim hidrostatik yang berperan pada tekanan besar dan boundary system yang berperan pada tekanan rendah.

 

Sistem Lubrikasi

¢  Sistem hidrostatik :

—   Asam hialuronat memiliki peran utama

—   Memiliki karakteristik thixotropic yaitu akan semakin mengental apabila alirannya semakin lambat

¢  Boundary system :

—   lubricating glycoprotein lain yang berperan

—   Pada tekanan tertentu air akan dirembeskan keluar masuk ke dalam ruang sendi dan akan kembali setelah tekanan tersebut hilang.

 

 

 

Metabolisme Otot saat Kelelahan Terjadi Penumpukan Asam Laktat

Asam laktat menumpuk karena aktivitas tubuh yg keras tanpa diiringi pasokan
oksigen yg cukup sehingga otot mengambil bahan bakar dari glukosa yang
disimpan tubuh. Pemecahan glukosa oleh tubuh menimbulkan penumpukan asam
laktat yang menimbulkan nyeri dan kelelahan.

Untuk meningkatkan aktivitas tubuh dengan menunda penumpukan asam laktat,
tubuh harus dilatih dgn aktivitas aerobik secara rutin. Aerobik (yg artinya
“dengan udara”) meningkatkan kapilarisasi dengan melancarkan jalan nadi darah
dan melancarkan transportasi oksigen ke otot sekaligus meningkatkan efisiensi
kerja jantung dan paru-paru.

Dengan oksigen yg selalu tersedia untuk aktivitas otot, penumpukan asam laktat
dapat ditunda jauh lebih lama dan stamina menjadi lebih panjang serta tubuh
lebih sehat.

Dengan dipijat, asam laktat yang ada dalam tubuh kita kan berangsur hilang atau berkurang dan bisa membuat badan kita segar kembali.

 

About these ads

~ oleh monicaandriani pada Maret 16, 2011.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: