Jaringan Peka Ransangan Saraf
Sel Saraf Sel Saraf terdiri dari sel tubuh yang mengeluarkan dendrit-dendrit. Sel tubuh memiliki sisi yang lebih tebal untuk penyambungan akson yang disebut axon hillock . Segmen pertama akson disebut initial segment . Akson diselubungi oleh selubung mielin, yang terdiri dari banyak lapisan membran sel Schwann. Pada beberapa segmen akson, selubung mielin terpisah, dan bagian akson yang tidak terselubungi disebut nodus Ranvier. Antara satu akson dengan akson yang lain,
oligodendrogliocytes oligodendrogliocytes bertugas untuk menghubungkannya.
Sedangkan ujung-ujung akson disebut dengan terminal buttons buttons atau axon telodendria. telodendria. Fungsi dari dendrit adalah sebagai membran reseptor saraf. Beberapa dendrit memiliki bentuk khusus sesuai dengan fungsinya, seperti dendrit sel saraf pada mata berbeda dengan dendrit sel saraf pada p ada telinga. Ukuran dan panjang untuk beberapa sel saraf berbeda. Gangguan fisikokimia ada dua tipe yaitu gangguan lokal atau nonpropagated potensials potensials yang bergantung pada lokasi, sinaps, generator, potensial elektrik, dan gangguan yang menyebar yaitu ilmpuls saraf. Impuls secara normal bersifat menghantarkan sepanjang akson menuju ujung akson atau terminal buttons. buttons. Setiap saraf tidak terhubung secara fisik yang menghantarkan impuls secara pasif. Penghantaran impuls dilakukan secara cepat, tetapi lebih lambat dari pada electricity. electricity. Impuls berjalan dengan amplitudo dan kecepatan konstan.
Fenomena Elektrik pada Sel Saraf Kegiatan penghantaran impuls ini sangatlah sulit untuk diamati karena terjadi dalam waktu millisekon dan perubahan potensial millivolt. Cathode-ray oscilloscope oscilloscope (CRO) digunakan untuk mengukur kegiatan tersebut dalam jaringan makhluk hidup.
Ketika 2 elektroda dihubungkan melalui amplifier ke CRO dan ditempatkan pada permukaan satu akson, tidak ada perbedaan potensial yang terukur. Peristiwa ini disebut membran potensial istirahat.
Gambar sebelumnya adalah aksi potensial yang dihubungkan pada satu elektron. Pergerakan impuls pada akson bermielin dan tidak berbeda. Pada akson bermielin, impuls bergerak 50x lebih cepat dari jalur nodus ranvier. Penghantaran impuls pada akson bermielin disebut Saltatory Conduction. Selain itu, impuls dihantarkan dari reseptor kepada ujung, kondisi ini disebutkan orthodromik. Sedangkan kondisi yang berlawanan ini adalah antidromik.
GLIA Sistem saraf juga mengandung sel GLIA yang lebih banyak sekitar 10-50x sel saraf.
Sel
GLIA
tersebut
adalah
sel
schwann,
mikroglia,
oligodendrogliocytes, dan astrosit. Sedangkan fungsinya adalah menghasilkan zat yang merangsang neuron, mempertahankan konsentrasi ion dan transmitter, serta memperbaiki sel saraf yang rusak.
Jaringan Peka Rangsang Otot Otot memiliki mekanisme kontraksi yang diaktifkan oleh potensial aksi. Protein kontraktil yang berperan antara lain aktin dan myosin. Otot secara umum dibagi tiga jenis, otot rangka, otot jaunting dan otot polos.
Otot rangka Otot rangka merupakan masa terbesar penyusun jaringan otot somatik. Otot ini biasanya tidak berkontraksi tanpa rangsangan dari syaraf, tidak memiliki hubungan anatomik dan fungsional diantara serabut ototnya, umumnya dibawah kendali volunteer. Mekanisme kontraktil otot rangka bergantung pada protein miosin-II, aktin, tropomiosin, dan troponin. Miosin memiliki dua kepala globular dan ekor yang panjang, pada kepala globular ini terdapat tempat-tempat yang dapat berikatan dengan aktin dan tempat yang bersifat katalik yang dapat menghidrolisis ATP.
Serat lintang pada otot rangka amat jelas, bagian pola serat lintang umumnya ditandai dengan huruf. Sarkomer merupakan daerah diantara dua garis z yang bersebelahan. Fibril otot dikelilingi oleh struktur vesikel dan tubulus yang membentuk sistem sarkotubulus, yang terditi atas sistem T dan reticulum sarkoplasma. Sistem T tubulus tranversus membentuk jaringan berlubang oleh fibril-fibril otot da berperan dalam menghantarkan potensial aksi dengan kecepatan tinggi dari membran ke seluruh fibril di otot, sedangkan retikulum sarkoplasma membentuk yang tirai yang tidak beratur disekeliling setiap fibril, melebarkan sistem terminalis dan berperan dalam proses perpindahan ion Ca2+ dan metabolisme otot. Kompleks distrofin-glikoprotein pada otot rangka berperan dalam menambah kekuatan otot dengan membentuk lipatan fibril dan menghubungkannnya ke lingkungan ekstrasel. Terkait sifat listrik otot rangka, besar potensial aksi yang terekam dari sediaan berkas otot utuh berbeda-beda sesuai dengan kekuatan rangsang yang diberikan,
antara
intensitas
ambang
sampai
rangsangan
maksimal.
Depolarisasi membran serabut otot dalam keadaan normal dimulai di lempeng ujung otot rangka. Potensial aksi dihantarkan disepanjang serabut otot dan kemudian membangkitkan respon kontraktil. Kontraksi kedutan pada otot rangka timbul kira-kira 2 mdet setelah depolarisasi membran dimulai hingga sebelum repolarisasi selesai. Serabut otot cepat mengalami kedutan 7,5
mdet sedangkan serabut otot lambat
hingga 100 mdet. Proses yang mendasari pemendekan elemen kontraktil adalah pergeseran filament tipis pada filament tebal. Pergeseran selama kontraksi otot terjadi bila kepala miosin berikatan erat dengan aktin, menekuk ditaut kepala dan leher, dan kemudian terlepas.
Proses ketika depolasrisasi serabut otot
memicu kontraksi disebut dengan penggabungan eksitasi-kontraksi. Potensial aksi yang dihantarkan ke seluruh fibril terdapat diserabut otot melalui sistem T.
Sedangkan
kompleks troponin-tropomiosin membentuk “protein
relaksasi” yang menghambat interaksi aktin dengan miosin. Depolarisasi
membrane tubulus T akan mengaktifkan retikulum sarkoplasma melalui reseptor dihidropiridin. Jenis kontraksi pada otot rangka antara lain kontraksi isometric yaitu kontraksi yang dapat terjadi tanpa pemendekan berarti diseluruh berkas otot, dan juga kontraksi isotonic, yaitu kontraksi yang melawan beban tetap dan diertai dengan pemendekan otot. Pemnjumlahan kontraksi sendiri disebabkan oleh mekanisme kontraktil yang tidak memiliki masa refrakter, sehingga rangsangan diberikan berulang sebelum masa relaksasi dan menyebabkan penambahan aktivasi elemen kontraktil. Tiap-tiap respon tersebut nantinya bergabung menjadi satu dan disebut dengan tetanus atau kontraksi tetani. Disebut tetanus sempurna jika tidak ada relaksasi diantara rangsangan. Frekuensi yang dibutuhkan untuk menimbulkan penjumlahan kontraksi ditentukan lama waktu kontraksi kedutan otot. Bila rangsangan yang di berikan maksimal maka tegangan otot yang terbentuk juga akan meningkat hingga tercapai tegangan yang sama untuk tiap kontraksi. Fenomena treppe disebabkan peningkatan kemapuan Ca2+ untuk berikatan dengan troponin C. Hubungan panjang tegangan yang tampak pada otot rangka dapat dijelaskan dengan mekanisme pergeseran filamen sewaktu otot berkontraksi. Kecepatan kontraksi otot berbanding terbalik dengan besar beban pada otot. Jenis serabut pada otot rangka ada 2 yaitu jenis I seperti otot merah dan jenis II seperti pada otot putih, perbedaan serabut terdapat pada protein penyusunnya. Perbandiingan isoform pada orang dewasa memnentukan sifat fungsional setiap otot. Kontraksi otot membutuhkan energi, dan otot disebut sebagai “mesin pengubah energy kimia menjadi energy mekanis”. Sumber energy yang dapat segera digunakan adalah ATP. Dan zat ini diperoleh dari metabolisme karbohidrat dan lemak. Sumber dan metabolisme energy lainnya pada otot rangka yaitu fosforilkreatin dan oksigen (dengan mekanisme utang oksigen). Bila serabut otot kehabisan ATP dan fosforilkreatin akan terjadi kekakuan otot hebat yang dinamakan rigor. Efisiensi mekanis otot rangka secara menyeluruh berkisar samapai 50% ketika mengangkat beban selama kontraksi isotonic, dan hanya 0% selama kontraksi isometric. Panas pemulihan otot kira-kira hamper setara denga
panas awal; artinya panas yang dihasilkan selama pemulihan setara dengan panas yang dihasilkan selama kontraksi. Kerusakan saraf motorik dapat menyebabkan atrofi otot yang mengakibatkan eksitabilitas otot menjadi abnormal dan meningkatkan kepekaan terhadap asetilkolin yang bersirkulasi. Secara umum, umit motorik lambat dipersarafi oleh neuron motorik kecil penghantar lambat, sedangkan unit cepat oleh neuron motorik besar penghantar cepat. Pengaktifan unit motorik dapat dipelajaro dengan elektromiograf. Proses perekaman aktivitas listrik pada osiloskop sinar katoda. Pada saat istirahat hanya ada sedikit aktivitas spontan di otot rangka sedangkan pada aktivitas volunteer yang meningkat terdapat semakin banyak unit motorik yang berperan. Otot rangka manusia dapat menahan 3-4 kg tegangan per cm2. Otot yang melekat ke tubuh memiliki panjang awal yang sama dengan atau mendekati panjang istirahatnya ketika otot akan mengawali kontraksinya. Pada otot yang mencakup lebih dari satu sendi, gerakan pada satu sendi akan mengompensasi gerakan pada sendi lain.gerakan maksi mal tubuh dipengaruhi oleh momentum dan keseimbangan. Distrofi otot merupakan kelemahan progresif otot rangka yang disebabkan oleh mutasi di gen yang menyandi protein otot seperti distrofin dan glikoprotein. Distrofi otot duchenne merupakan salah satu distrofi yang cukup serius karena otot tidak mengandung protein distrofin. Sedangkan pada distrofi otot becker , distrofin ada tapi jumlahnya berkurang. Perkembangan otot dipengaruhi miogenin yang merangsang fibroblast menjadi sel otot dan mencit yang dibuat menjadi homozigot.
Otot jantung Otot jantung memiliki pola serat lintang, membentuk sinsitium fungsional serta berkontraksi secara ritmik walaupun tanpa persarafan eksternal karena memiliki sell-sel pemacu (pacemaker) dimiokardium yang mencetuskan impuls spontan. Serabut otot bercabang dan saling menjalin, tapi masingmasing merupakan unit lengkap yang dikelilingi oleh membrane sel. Diskus intekalatus merupakan daerah yangmembentuk ikatan antarserabut yang kuat,
mempertahankan kohesi antarsel sehingga tarikan satu unit kontraktil dapat diteruskan sepanjang sumbunya ke unit sebelumnya. Potensial membrane istirahat sel otot jantung mamalia kira-kira -90mV. Seperti pada jaringan peka rangsang lain, perubahan konsentrasi K+ mempengaruhi potensial membrane istirahat otot jantung, sedangkan perubahan konsentrasi Na+ mmempengaruhi besarnya potensial aksi. Respon kontraktil otot jantung dimulai segera setelah mulainya depolarisasi dan berlangsung kira-kira 1,5 kali kali lama potensial aksi. Peran Ca2+ dalam proses penggabungan eksitasi – kontraksi serupa dengan perannya pada otot rangka. Namun, oleh pengaktifan kanal dihidropiridin disistem T memicu influks Ca2+ ekstrasel dan bukan depolarisasi per se, yang memicu pelepasan simpanan Ca2+ dari retikulum sarkoplasma. Otot jantung manusia mengandung isoform alfa dan beta rantai berat miosin. Hubungan antara panjang serabut otot dan tegangan sama pada otot jantung sama seperti otot rangaka , yaitu terdapat panjang istirahat di saat tegangan terbentuk akibat perangsangan maksimal. Tegangan yang terbentuk meningkat seiring dengan meningkatnya volume diastolic samapai peningkatannya mencapai titik maksimal. Penurunan tegangan bukan disebabkan penurunan jumlah jembatan silang antara aktin dan miosin tetapi lebih karena gangguan serabut otot jantung. Hipertrofi pada jantung terjadi apabila beban yang disandang meningkat secara kronis contohnya hipertrofi. Selain itu juga dapat terjadi hipertrofi ketika mutasi gen yang mengode berbagai protein pembentuk perangkat kontraktil, yang melemahkan kekuatan kontraksi dan menyebabkan kardiomiopati hipertrofik. Jantung tetap berdenyut walau seluruh persarafannya dipotong karena adanya pacemaker yang memnyebabkan jantung dapat mencetuskan potensial aksi berulang-ulang.
Otot Polos Otot polos tidak memiliki serta lintang. Jenis otot ini ditemukan hamper disemua organ visera dan berongga, membentuk sinsitium fungsional dan memiliki sel pemacu yang melepaskan impuls secara tidak teratur. Otot ini
memiliki aktin dan myosin II yang bergeser satu sama lain untuk menghasilkan kontraksi, selain itu juga terdapat tropomiosin. Otot polos mempunyai sedikit mitokondria dan sangat bergantung pada proses glikolisis. Otot polos ada dua macam yaitu pertama otot multi unit , otot yang tidak mempunyai sinsitium dan kontraksinya tidak menyebar melalui sinsitium, sangat peka terhadap zat-zat kimia darah dan iasanya diaktifkan oleh neurotransmitter, kontraksi kedutannya menyerupai otot rangka namun 10x lebih lama. Yang kedua adalah otot polos visceral, ditandai oleh ketidakstabilan
potensial
membrannya
dan
terdapat
kontraksi
yang
berkesinambungan tidak teratur, yang tidak tergantung pada persarafannya. Keadaan berkontraksi secara parsial yang terus menerus disebut tonus. Penggabunga eksitasi-kontraksi di otot jenis ini adalah proses yang sangat lambat dibandingkan dengan yang terjadi di otot rangka danotot jantung. Retikulum
sarkoplasma
konsentrasi
Ca2+
kurang
intrasel
yang
berkembang
sehingga
membangkitkan
peningkatan
kontraksi
terutama
disebabkan influks Ca2+ dari CES. Ca2+ berikatanpada kalmodulin dan kompleks yang terbentuk akan mengaktifkan myosin kinase rantai ringan yang bergantung pada kalmodulin. Perbedaan antara otot polos jantung dan vascular anatara lain, di jantung responnya bersifat fasik, yaitu kontraksi bergantian dangan relaksasi sedangkan pada otot polos bersifat tonik karena mekanisme latch bridge. Pengaruh asetilkolin dan norepinefrin pada otot ini berfungsi untuk aktivitas spontan tanpa perangsangan saraf dan kepekaan terhadap bahan kimia yang dilepaskan saraf setempat atau yang dialitkan darah. Bila sebagian otot polos diregangkan mula-mula akan terjadi peningkatan tegangan. Namun, bila ditarik lebih panjang lagi setelah diregangkan maka tegangan akan berangsur angsur menurun.sifat platisitas otot polos contohnya dapat dilihat pada kandung kemih manusia.
Transmisi Sinaps
Transmisi impuls dari satu sel saraf ke sel saraf lainnya terjadi di sinaps. Sinaps adalah taut (sambungan) antara akson atau bagian lain satu sel saraf (sel prasinaps) dengan dendrit, soma atau akson dari sel saraf lainnya (sel pascasinaps). Sebagian besar transmisi sinaps bersifat kimiawi : impuls di akson prasinaps mengeluarkan neurotransmiter yang kemudian berikatan dengan reseptor dipermukaan sel pascasinaps. Ujung serabut prasinaps umumnya melebar membentuk tonjolan sinaps (synaptic knob). Jenis sinaps berdasarkan letak ada 3, yaitu : (1) sinaps aksodendritik, (2) sinaps aksosoamtik dan (3) sinaps aksoaksonik.
Struktur dan fungsi Pra- dan Pascasinaps Antara prasinaps dan pascasinaps dipisahkan oleh celah sinaps yang terdapat banyak reseptor neurotransmiter di membran pascasinaps. Di bagian pascasinaps biasanya terjadi penebalan atau densitas pascasinaps yang terdiri dari berbagai reseptor, protein pengikat yang diinduksi oleh pengaruh pascasinaps. Di dalam ujung prasinaps terdapat banyak mitokondria dan vesikel terbungkus membran yang mengandung neurotransmiter. Vesikel terdiri dari 3 jenis ; 1. Vesikel sinaps kecil jernih yang mengandung asetilkolin, glisin, GABA, atau glutamat 2. Vesikel kecil dengan inti padat yang mengandung katekolamin 3. Vesikel besar dengan inti padat yang mengandung neuropeptida. Neuropeptida diproduksi di badan sel. Di ujung saraf, vesikel kecil jernih dan vesikel kecil berinti padat yang dipenuhi oleh transmiter, menyatu dengan membran sel dan melepaskan transmiter melalui eksositosis dan diambil kembali melalui endositosis sehingga terjadi daur ulang.
Potensial pascasinaps eksitatorik (EPSP) EPSP yaitu potensial yang terjadi ketika eksitabilitas neuron terhadap rangsangan lain meningkat. EPSP ditimbulkan oleh depolarisasi membran sel pascasinaps yang terletak tepat di bawah ujung prasinaps. Transmiter eksitatorik membuka kanal ion Na + dan Ca2+ di membran pascasinaps dan menghasilkan arus yang mengarah ke dalam.
Perlambatan sinaps (synaptic delay) Perlambatan sinaps terjadi ketika impuls mencapai ujung prasinaps sebelum diperoleh respon di pascasinaps, disebabkan oleh waktu yang dibutuhkan oleh mediator sinaps untuk dilepaskan dan bekerja pada membran sel pascasinaps.
Potensial Pasca Sinaps Inhibitorik (IPSP) IPSP yaitu potensial yang terjadi ketika eksitabilitas neuron terhadap rangsangan lain menurun. Pada neuron motorik, bagian sel yang memiliki ambang terendah untuk menghasilkan potensial aksi sel yang penuh disebut segmen inisial, yaitu bagian akson di atau tepat di balik axon hillock. Segmen ini tidak bermielin dan merupakan bagian pertama neuron yang melepaskan impuls.
Fungsi dendrit yaitu sebagai penampungan arus yang secara elektronik mengubah potensial membran di segmen inisial, memperluas daerah integrasi untuk memungkinkan aktivitas inhibisi dan eksitasi, merekam potensial aksi, tiap-tiap untaian dendrit dapat berikatan dengan ribosom dan menghasilkan protein.
Inhibisi di SSP dapat terjadi pascasinaps atau prasinaps. Inhibisi pascasinaps selama berlangsungnya IPSP disebut inhibisi langsung karena bukan merupakan akibat pelepasan muatan neuron pascasinaps sebelumnya. Inhibisi tidak langsung yaitu inhibisi yang berikatan dengan pelepasan muatan neuron pascasinaps sebelumnya.
Inhibisi prasinaps, yaitu proses yang diperantarai oleh neuron yang berakhir di ujung akson eksitasi membentuk sinaps aksoaksonal. Fasilitas prasinaps terjadi saat potensial aksi memanjang dan kanal Ca 2+ terbuka lebih lama.
Neuromodulasi : efek nonsinaptik zat pada neuron yang mengubah kepekaan neuron terhadap stimulasi atau inhibisi sinaps. Sering ditimbulkan oleh neuropeptida dan steroid yang bersirkulasi.
Neurotransmiter dibagi menjadi beberapa kategori berdasarkan struktur kimianya ; sebagian merupakan amin, asam amino, purin, gas seperti NO dan CO, dan kebanyakan merupakan polipeptida. Beberapa derivat asam arakhidonat
mingkin
adalah
transmiter.
Reseptor
neurotransmiter
kebanyakan merupakan reseptor serpentin yang bekerja melalui protein G trimetrik dn protein kinase.
Asetilkolin berupa ester asetil dan kolin, sebagian besar terdapat dalam vesikel kecil jernih yang tertutup. Terbentuk melalui reaksi kolin dengan asetat dan dikatalis oleh enzim kolin asetiltransferase. Kolin disintesis di dalam neuron, asetat diaktifkan melalui penggabungan antara gugus asetat dengan koenzim A tereduksi. Asetilkolin harus dihilangkan dari sinaps melalui
hidrolisis
menjadi
kolin
dan
asetat
dengan
katalis
enzim
asetilkolinesterase agar repolarisasi dapat terjadi. Reseptor asetilkolin diantaranya ; reseptor kolinergik muskarinik dan reseptor kolinergik nikotinik.
