KONTRAKSI OTOT GASTROKNEMUS DAN OTOT JANTUNG KATAK
Oleh :
Nama : Lina Wardatun Nikmah NIM : B1A021027
Kelompok : 1 Rombongan : A2
Asisten : Muhammad Falid Arya H.
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN II
KEMENTERIAN PENDIDIKAN, KEBUDAYAAN, RISET, DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS BIOLOGI PURWOKERTO
2023
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Otot merupakan suatu jaringan yang dapat dieksitasi yang kegiatannya berupa kontraksi, sehingga otot dapat digunakan untuk memindahkan bagian-bagian skelet yang berarti suatu gerakan dapat terjadi. Hal ini terjadi karena otot mempunyai kemampuan untuk ekstensibilitas, elastisitas, dan kontraktilitas.
Dalam tubuh manusia terdapat lebih dari 500 otot skeletal dan merupakan otot yang membentuk 40% tubuh. Otot ini terdiri dari serabut otot (muscle fiber) yang berdiameter sekitar 10-80 mikron dan panjang meliputi hampir seluruh panjang otot (berkisar sampai beberapa puluh centimeter) serta dipersarafi oleh satu saraf (Melanita, 2013). Sel-sel otot seperti juga neuron dapat dirangsang secara kimiawi, listrik, dan mekanik untuk membangkitkan potensial aksi yang dihantarkan sepanjang membran sel. Berbeda dengan neuron, otot memiliki mekanisme kontraktil yang digiatkan oleh potensial aksi. Protein kontraktil seperti aktin dan miosin yang menghasilkan kontraksi terdapat dalam jumlah yang sangat banyak di otot. Namun protein kontraktil juga ditemukan hampir disemua sel tubuh. Miosinadalah salah satu penggerak molekuler yang mengubah energi hasil hidrolisis ATP menjadi gerakan suatu komponen selular disepanjang komponen lainnya (Madri, 2017).
Jaringan otot pada vertebrata terbagi menjadi tiga jenis, yaitu otot rangka,otot jantung, dan otot polos. Otot rangka yang dilekatkan oleh tulang tendon, bertanggung jawab untuk melakukan pergerakan tubuh secara sadar. Otot jantungmembentuk dinding kontraktil jantung. Otot ini tampak lurik seperti otot rangka, akan tetapi sel otot jantung bercabang dan ujung sel-sel tersebut dihubungkandengan cakram berinterkalar yang merelai sinyal dari satu sel ke sel lain dalamwaktu satu denyutan jantung. Sedangkan otot polos adalah otot yang ditemukanditemukan dalam dinding saluran pencernaan, kandung kemih dan organ internallainnya. Sel-sel otot polos berbentuk gelendong. Otot polos berkontraksi lebihlambat dibandingkan dengan otot rangka, tetapi dapat berkontraksi dalam jangkawaktu yang lebih lama (Campbell et al.,2003). Otot rangka merupakan otot yang menempel pada tulang, berfungsi sebagai alat gerak aktif untuk membantu proses pergerakan tulang (1). Proses pergerakan tulang ini membutuhkan energi berupa adenosin trifosfat (ATP). Dengan demikian ATP
harus selalu disediakan agar kontraksi otot dapat terus berlanjut. ATP yang dibutuhkan untuk melakukan kontraksi otot didapatkan dari tiga jalur metabolisme, yaitu: 1) pemindahan fosfat berenergi tinggi dari kreatin fosfat ke adenosine difosfat (ADP) (sumber segera); 2) fosforilasi oksidatif (sumber utama apabila tersedia oksigen), jalur ini memerlukan glukosa yang berasal dari simpanan glikogen otot atau glukosa dan asam lemak yang tersedia di darah; dan 3) glikolisis anaerob (sumber utama apabila tidak tersedia oksigen) (Mudjihartini et al., 2023).
Otot gastroknemus katak merupakan otot yang sering digunakan katak untukmelompat. Katak memiliki kemampuan melompat yang mengesankan.
Katakmampu melompat melebihi 30 kali panjang tubuhnya dengan mempercepat posisiawal stasioner ke kecepatan tinggi saat lepas landas. Gerakan eksplosif sepertiitu, membutuhkan output daya yang tinggi dari otot tungkai belakang katak (Moo et al., 2018). Otot gastroknemus merupakan salah satu otot yang terdapat pada bagianekstremitas posterior katak yang memungkinkan katak untuk melompat. Ototgastroknemus ini terletak pada bagian tibia dan merupakan jenis otot rangka yangmelekat pada pertulangan dan bekerja secara voluntary (dibawah kontrolkesadaran). Otot gastroknemus katak memiliki respon yang sangat cepat terhadapstimulus dan mampu melompat sangat jauh dengan tenaga yang sangat kuatterutama ketika ada pemangsa (Villee et al., 1988). Otot gastroknemus, yakni otot betis yang paling menonjol yang letaknya ada di bagian belakang betis berbentukseperti intan (diamond). Sifat otot pasif bervariasi antar otot. Sebagai contoh, kekuatan pasif otot gastroknemus katak muncul pada bagian yang menanjak dari hubungan antara gaya dan panjang hingga mencapai sekitar 30%gaya isometrik maksimum (Fim) pada panjang otot yang optimal (Siebert et al., 2019).
B. Tujuan
Tujuan praktikum kali ini yaitu untuk mengetahui efek perangsangan elektrik terhadap besarnya respon kontraksi otot gastroknemus dan efek perangsangan kimia terhadap kontraksi otot jantung katak.
II. MATERI DAN METODE A. Materi
Alat yang digunakan dalam acara praktikum ini adalah universal Kimograf, pipet tetes, jarum penusuk, benang, baki praktikum, gunting, pinset, alat bedah, millimeter block, dan beaker glass.
Bahan yang digunakan dalam acara praktikum ini adalah katak sawah (Fejervarya cancrivora), larutan ringer katak, dan Larutan pilokarpin 1% & 2%.
B. Metode
Metode yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut : B.1. Pengukuran Kontraksi Otot Gastroknemus
1. Universal kimograf disiapkan.
2. Katak dilemahkan dengan cara ditusuk otak dan tulang belakang.
3. Dibuat irisan kulit melingkar pada pergelangan kaki katak.
4. Kulit disingkap hingga terbuka sampai lutut.
5. Sediaan katak dipasang pada papan fiksasi yang terdapat sebagaiasesoris kimograf.
6. Tendon achiles diikat dengan benang, kemudian tendon achilesdipotong. Otot gastroknemus selalu dibasahi dengan larutan ringer.
7. Otot gastroknemus dipisahkan dengan otot lain pada tungkai bawah.
8. Besar skala atau tinggi skala pada kimograf dicatat untuk tiaprangsangan elektrik yang digunakan mulai dari 0, 5, 10, 15, 20, 25 V.
B.1. Pengukuran kontraksi otot jantung
1. Katak dilemahkan dengan cara dirusak otak dan sumsum tulangbelakang katak.
2. Dilakukan pembedahan bagian dada katak dimulai dari arah perut hinggajantung katak terlihat.
3. Dilakukan penyobekan selaput jantung katak atau pericardium.
4. Kontraksi otot jantung dihitung selama satu menit.
5. Diteteskan 2-3 tetes pilocarpin 1% dan diamati kontraksinya.
6. Kontraksi otot jantung dihitung lagi selama satu menit.
7. Percobaan diulangi dengan menggunakan pilocarpin 2 %
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Tabel 3.1 Hasil Pengamatan Kontraksi Otot Gastroknemus Katak (Fejervarya cancrivora)
Stimulus Elektrik Jumlah Gelombang Amplitudo
5 11 0,5 cm
10 18 1 cm
20 31 0,5 cm
B. Pembahasan
Berdasarkan tabel hasil pengamatan kontraksi otot gastroknemus katak, didapatkan bahwa pada stimulus elektrik 5 voltase, didapatkan jumlah gelombang 11 dan panjang amplitude 0,5 cm, pada stimulus elektrik 10 voltase didapatkan jumlah gelombang 18 dan panjang amplitude 1 cm, dan pada stimulus elektrik 20 voltase didapatkan jumlah gelombang 31 dan panjang amplitude 0,5 cm.
Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa stimulus elektrik 20 voltase menghasilkan jumlah gelombang paling tinggi yaitu 31 gelombang. Hasil tersebut sesuai dengan pernyataan Hidebrand (1974), bahwa voltase yang diberikan terhadap otot akan mempengaruhi besarnya respon dalam bentuk amplitudo.
Stimulus listrik yang diberikan pada otot akan menyebabkan otot berkontraksi secara simultan dan menggerakkan pin yang menggoreskan grafik pada kertas, sehingga semakin besar tegangan yang diberikan semakin jauh pula pin menyimpang. Kimball (1988), berpendapat bahwa kejutan yang terlalu lemah tidak akan berpengaruh sama sekali, bila tercapai ambang otot maka otot akan mengejang karena rangsangan ditingkatkan, kemudian jika kekuatan rangsang itu ditingkatkan banyaknya kontraksi otot meningkat sampai maksimum.
Jantung merupakan suatu organ yang berdenyut dengan irama tertentu (kontraksi ritmik). Fungsi utama jantung adalah memompa darah ke arah sirkulasi sistemik maupun pulmoner. Jantung terletak dalam mediastinum di rongga dada, yaitu di antara kedua paru-paru. Lapisan yang mengitari jantung (pericardium) terdiri dari dua bagian: lapisan sebelah dalam atau "pericardium visceral" dan lapisan sebelah luar atau "pericardium parietal". Kedua lapisan pericardium ini dipisahkan oleh sedikit cairan pelumas, yang berfungsi mengurangi gesekan pada
gerakan memompa dari jantung itu sendiri. Bagian depan dari pericardium itu melekat pada tulang dada (sternum) bagian bawahnya melekat pada tulang punggung, sedangkan bagian bawah pada diafragma. Pericardium visceral mempunyai hubungan langsung dengan permukaan jantung. Jaringan otot jantung terdiri atas sinsitium serabut-serabut otot yang satu dengan yang lain yang terpisahkan. Setiap impuls yang timbul di jantung akan disebar ke seluruh otot jantung. Dengan demikian kontraksinya selalu bersifat "all-or none". Selain itu, kuat kontraksi otot sangat ditentukan oleh panjang awal dari serabut-serabutnya (Hukum Starling). Sifat otot jantung adalah mampu membangkitkan sendiri impuls irama denyut jantung (otomasi jantung). Otot jantung peka terhadap perubahan metabolik, kimia dan suhu seperti pada jantung katak (Rana sp.).
Kenaikan suhu meningkatkan metabolisme dan frekuensi denyut jantung (Purnamasari, 2019). Pada sel otot jantung terdapat tiga komponen potensial aksi yaitu fase istirahat, depolarisasi, dan repolarisasi. Fase istirahat adalah periode antara satu potensial aksi dan potensial aksi berikutnya. Selama fase istirahat kebanyakan sel otot jantung tidak memiliki pergerakan ion melintasi membran sel. Perbedaan tegangan listrik pada membran sel pada saat sel sedang istirahat dikenal sebagai resting potential (RP). Besarnya tegangan RP ini ditentukan oleh perbedaan konsentrasi dari berbagai ion yang terdapat di intra dan ekstrasel, serta bergantung pada jenis kanal ion yang terbuka saat istirahat. Keseimbangan antara berbagai ion ini menimbulkan tegangan RP sekitar - 90mV pada miosit ventrikel.
Kondisi RP ini disebut sebagai fase 4 dari potensial aksi. Ketika suatu saat terjadi perubahan tegangan pada membran sel, maka konsekuensinya akan terjadi perubahan permeabilitas sel terhadap berbagai ion oleh karena sifat voltage sensitive gating ion channel pada berbagai kanal ion di membran sel (Handayani, 2017).
Otot betis merupakan anggota gerak bawah yang tersusun dari kelompok- kelompok penting dalam pergerakan. Otot ini bertujuan terhadap aktivitas berjalan. Kebanyakan masyarakat melakukan aktivitas berjalan dan aktivitas lain sebagainya. Otot betis atau otot gastrocnemius merupakan otot tipe slow twitch (tipe 1). Otot gastrocnemius ini adalah satu kelompok dengan otot soleus yaitu masuk kedalam kelompok otot betis (Qid, 2001). Otot gastrocnemius berkontraksi pada saat berjalan, naik turun tangga dan berlari. Misalkan saja dalam aktifitas berjalan dan berlari jalan merupakan salah satu dari ambulasi, pada manusia ini
dilakukan dengan cara bipedal (dua kaki) (Putra, 2015). Otot gastroknemus, yakni otot betis yang paling menonjol yang letaknya ada di bagian belakang betis berbentuk seperti intan. Tugasnya adalah untuk menggerakkan telapak kaki dan sangat berperan saat otot betis merupakan otot yang paling bandel untuk dilatih.
Akan tetapi tidak ada fisik yang lengkap tanpa otot betis yang berkembang dengan baik (Guyton, 1991). Penggunaan otot gastroknemus katak sebagai bahan dalam praktikum kali ini karena katak mudah diperoleh, proses membedah dan menemukan otot gastroknemus juga tidak memakan waktu lama, selain itu otot gastroknemus termasuk kedalam otot rangka yang memiliki karakter eksitabilitas.
Menurut McGowan (2013), hubungan antara pemendekan otot dan kekuatan otot ditandai dengan kerja mekanik, hubungan antara peregangan otot dan peningkatan kekuatan yang lebih kompleks. Pengaruh perubahan panjang otot pada kemampuannya untuk menghasilkan kekuatan isometrik didokumentasikan dengan baik. Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa kekuatan isometrik yang dihasilkan oleh otot yang memendek, dan kurang relatif terhadap kontraksi isometrik pada otot yang memanjang. penelitian telah menunjukkan bahwa ketika terjadi tekanan maka terjadi korelasi otot yang memendek.
Menurut Frandson (1992), kontraksi otot jantung dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :
1. Treppe atau staircase effect adalah meningkatnya kekuatan kontraksi berulang kali pada suatu serabut otot karena stimulasi berurutan berseling beberapa detik. Pengaruh ini disebabkan karena konsentrasi ion Ca2+ didalam serabut otot yang meningkatkan aktivitas miofibril.
2. Summasi berbeda dengan treppe, pada summasi tiap otot berkontraksi dengan kekuatan yang berbeda yang merupakan hasil penjumlahan kontraksi dua jalan (summasi unit motor berganda dan summasi bergelombang).
3. Tetani yaitu peningkatan frekuensi stimulus dengan cepat sehingga tidak ada peningkatan frekuensi.
4. Fatique adalah menurunnya kapasitas bekerja karena pekerjaan itu sendiri.
5. Rigor dan rigor mortis adalah apabila sebagian besar ATP dalam otot telah dihabiskan, sehingga kalsium tidak ada lagi dapat dikembalikan ke RE sarkoplasma.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dan pembahasan praktikum kontraksi otot gastroknemus dan otot jantung pada katak, maka dapat diambil kesimpulan bahwa amplitudo otot gastroknemus katak pada tegangan 10V, 20V dan 30 V berturut-turut adalah 0,5 cm, 1 cm, dan 0,5 cm. Hal ini menunjukkan bahwa rangsangan elektrik berupa voltase dapat meningkatkan besarnya amplitudo yang berarti semakin besar pula kontraksi otot gastroknemus katak.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, N. A. & Reece, J. B., 2003. Biologi. Jakarta : Erlangga.
Frandson, R., D. 1992. Anatomi dan Fisiologi Ternak Edisi ke-4. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Guyton. 1991. Buku Teks Fisiologi Kedokteran. Jakarta : EGC.
Handayani, A., 2017. Sistem Konduksi Jantung. Buletin Farmatera, 2(3), pp. 116.
Hidebrand, M. 1974. Analysis of Vertebrae Structur. Canada: John Willey and Sons Inc.
Kimball, J., W. 1988. Biologi Jilid II. Jakarta: Erlangga.
Madri., 2017. Kontraksi Otot Skelet. Jurnal Mensana, 2(2), pp. 8.
McGowan, Cp., Neptune, & Herzoge, W. 2013. A Phenomenological Muscle Model to Assess History Dependent Effects in Human Movement. Journal of Biomechanics. 46, pp. 152-157.
Melanita, R. & Hardjono, J., 2013. Perbedaan Pengaruh Pemberian Latihan Metode De lorme Dengan Latihan Metode Oxford Terhadap Peningkatan Kekuatan Otot Quadriceps. Jurnal Fisioterapi Indonesia, 5(2), pp. 1.
Moo. Eng Kuan., Daniel R. Peterson., Timothy R. Leonard., Motoshi Kaya. & Walter Herzog., 2018. In Vivo Muscle Force And Muscle Power During Nearmaximal Frog Jumps. PLoS ONE, 12 (3), pp. 1-15.
Mudjihartini, N., Harmelia, D. & Widia, S., 2023. Efek Hipoksia Sistemik Kronik Terhadap Aktivitas Spesifik Enzim Kreatin Kinase dan Kadar Kreatinin Otot Rangka Tikus. Muhammadiyah Journal of Geriatric, 4(1), pp. 2.
Purnamasari, S. & Setiyadi, M. W., 2019. Pengaruh Zat Kimia Pada Berbagai Suhu Terhadap Denyut Jantung Katak (Rana Sp.) Dalam Upaya Pengembangan Buku Petunjuk Praktikum Fisiologi Hewan. Jurnal Ilmiah Biologi, 7(2), pp.
123.
Putra, S. S., 2015. Calf Raises Exercise Dan Ankle Hops Sama Baiknya Terhadap Peningkatan Daya Tahan Otot Gastrocnemius. Esa Unggul, 1(1), pp. 3, Qid, Milton. 2001. Fitness For Dummies. Australia: Wiley Publishing
Siebert, T., Leichsenring, K., Rode, C. & Wick, C., 2019. Three-Dimensional MuscleArchitecture and Comprehensive Dynamic Properties of RabbitGastrocnemius, Plantaris and Soleus: Input for Simulation Studies.
PLoS ONE, 10(6), pp. 1-20.
Villee, C. A., Walker, W. F. & Barnes, R. D., 1988. General Zoology. Philadelphia:
Saunders Compan
