Mekanisme Cara Kerja Otot

Mekanisme Cara Kerja Otot- Pada tahun 1955, Hansen dan Huxly, mengemukakan teori sliding filaments (filamen yang bergeser) pada otot lurik. Mereka menyatakan bahwa saat otot kontraksi tidak terjadi pemendekan filamen, namun hanya pergeseran filamen-filamen. Melalui pengamatan dengan menggunakan mikroskop elektron dan difraksi sinar X, Hansen dan Huxly menemukan dua set filamen, yaitu aktin dan miosin. Aktin dan miosin tersebut bergeser sehingga otot dapat memendek dan memanjang saat otot berkontraksi dan berelaksasi. Filamen tersebut terdapat di dalam sarkomer. Sarkomer terdapat dalam sel otot. Jumlah filamen dalam satu sarkomer dapat mencapai ratusan hingga ribuan filamen, bergantung jenis ototnya. Filamen-filamen tersebut membangun 80% massa sarkomer. Perhatikan Gambar 4.24.

Gambar 4.24 (a) Otot rangka pada vertebrata dari tingkat otot sampai tingkat molekul yang membangunnya.

(b) Posisi aktin dan miosin saat relaksasi dan kontraksi.

Pada saat berkontraksi, filamen aktin berikatan dan meluncur sepanjang filamen miosin. Perhatikan Gambar 4.25. Zona H adalah bagian terang, yang berada di antara bagian A yang berupa pita gelap. Pita yang terang disebut pita I. Pada saat berkontraksi, di zona-zona tersebut terjadi perubahan. Pita I dan zona H akan berubah jadi semakin sempit, atau bahkan hilang sama sekali (Levine and Miller, 1991: 862).

Gambar 4.25 Pada otot terdapat zona terang dan gelap, yaitu zona H yang terdapat pita A dan pita I. Pada saat kontraksi, di zona-zona tersebut terjadi perubahan.

Kontraksi otot dipacu oleh potensial aksi dari sinaps sel saraf yang menyebabkan pelepasan ion kalsium (Ca²⁺) oleh retikulum sarkoplasma (retikulum endoplasma yang terspesialisasi) di otot. Pelepasan Ca²⁺ menyebabkan protein regulator tropomiosin dan troponin berubah bentuk. Hal ini memungkinkan terjadi ikatan antara kepala miosin dan filamen aktin. Ketika filamen-filamen aktin meluncur menuju tengah sarkomer, otot memendek (kontraksi). Pada saat relaksasi, filamen-filamen tersebut kembali ke bentuk semula.
Pada saat filamen aktin meluncur, kepala miosin akan membentuk ikatan (cross bridges) dengan sebuah bonggol pada badan filamen aktin. Agar dapat berikatan, dibutuhkan energi yang diperoleh dari pemecahan ATP (adenosine triphospate) menjadi ADP (adenosine diphospate). Kombinasi aktin dan miosin dengan bantuan energi dari ATP ini disebut aktomiosin. Berikut adalah reaksinya.

Aktin + Miosin — ^{A T P + A D P + P} –> Aktomiosin

Sel otot umumnya hanya menyimpan sedikit ATP untuk beberapa kali kontraksi. Untuk kontraksi berulang, diperlukan ATP lebih banyak. Energi tersebut diperoleh dari cadangan energi berupa kreatin fosfat. Cadangan energi ini memberikan gugus fosfat kepada ADP (adenosine diphospaete) untuk membentuk ATP. Namun, cadangan kreasin fosfat akan habis jika otot bekerja lebih keras. Untuk menunjang pergerakan otot yang lebih keras dan lama, mitokondria sel otot lebih banyak memerlukan glukosa dan oksigen. Oleh karena itu, detak jantung dan napas akan lebih cepat. Glukosa dan oksigen digunakan untuk respirasi sel dan menghasilkan ATP. Masih ingatkah Anda proses respirasi sel?
Meskipun detak jantung dan napas lebih cepat, namun tetap diperlukan waktu bagi glukosa dan oksigen mencapai sel otot. Untuk menyediakan energi secara cepat, glukogen yang terdapat pada otot dapat dipecah menjadi glukosa dan asam laktat. Secara normal sel memerlukan oksigen untuk memecah karbohidrat dan menyintesis ATP. Namun, pemecahan glikogen dapat terjadi tanpa oksigen, yaitu melalui proses fermentasi asam laktat. Selama latihan keras, asam laktat terakumulasi di otot. Asam laktat di otot dapat menyebabkan otot lelah dan sakit. Namun, asam laktat secara berkala terbawa aliran darah menuju hati. Kemudian, asam laktat diubah menjadi asam piruvat oleh sel hati. Proses fermentasi asam laktat untuk menghasilkan ATP ini disebut juga respirasi anaerob (berasal dari bahasa Yunani, an artinya tanpa; aer artinya udara; bios artinya hidup). Ketika detak jantung dan napas bertambah kencang, hal ini memberikan lebih banyak udara pada sel otot sehingga sel otot mampu melakukan respirasi secara normal (respirasi aerob). Sebagian besar ATP yang dihasilkan mitokondria melalui proses fosforilasi oksidatif. Proses ini menggunakan energi kimia yang berasal dari katabolisme karbohidrat, lemak, atau protein. Jika Anda berhenti berolahraga, Anda akan tetap bernapas kencang beberapa saat. Oksigen tambahan ini digunakan untuk mengubah banyak asam laktat menjadi glikogen kembali.