Lokomosi dan Pergerakan

BAB I

PENDAHULUAN

A.            Latar Belakang

Lokomosi pada hewan sangat beranekaragam. Sebagian besar filum hewan meliputi speises yang berenang, di darat, dan didasar laut dan danau, hewan merayap, berjalana, berlari atau melompat. Terbang aktif ( berbeda dengan meluncur ke bawah dari pohon tabah berbukit) telah dievoluisikan hanya pada beberapa kelompok hewan saja: sserangga, reptilian burung, beberapa mamalia, dan kelelawar.

Sekelompok besar reptilian terbang telah punah jutaan tahun silam, yang hanya menyisikan burung dan kelelawar sebagai vertebrata satu-satunya.
Dalam segala bentuk, lokomosi pada seeko hewan memerlukan energi untuk mengatasi dua gaya yang cendeerung mempertahankannya untuk tetap diam: fiksi dan gravitasi. Gaya yang diberikan memerlukan kerja seluler yang menghabiskan energi. 

            Air adalah medium yang jauh lebih rapat dibandingkan dengan udara, dengan demikian permasalahan tahanan (fiksi) merupakan permasalahan utama bagi hewan aquatic. Bentuk sepeerti torpedo dan licin merupakan adaptasi yang umum bagi perenang cepat, dan berenang cenderung menjadi cara lokomosi yang paling efisien secara energi. 
Hewan berenang dengan berbagai cara. Banyak serangga dan vertebrata berkaki empat menggunakan kakinya sebagai kayuh untuk mendorong air. Cumi-cumi, remis, dan beberapa cnidaria bergeerak dengan dorongan, yaitu mengambil air dan memencarkannya kel;uar dalam bentuk semburan. Ikan berenang dengan menggerakakn badan dan ekornya dari sisi ke sisi. Paus dan mamalia aquatic lainnya bergerak dengan menggerakakn dan melenggak-lenggokan badan dan ekornya keatas dan ke bawah. 

B.  Rumusan Masalah

1.  Apa Pengertian Lokomosi dan Pergerakan ?

2.  Apa Saja Tipe Otot dan Sistem Rangka?

3.  Apa Saja Jenis Lokomosi dan Contohnya ?

            4.  Bagaimana Otot Rangka Vertebrata?

            5.  Bagaimana Ongkos Energi Lokomosi ?

C.  Tujuan Pembahasan

            1. Untuk Mengetahui Tentang Lokomosi dan Pergerakan

            2. Untuk Mengetahui Tipe Otot dan Sistem Rangka

            3. Untuk Mengetahui Jenis Lokomosi dan Contohnya

            4. Untuk Mengetahui dan Memahami Otot Rangka Vertebrata

            5. Untuk Mengetahui Ongkos Energi Lokomosi

D.   Manfaat Penulisan

1.      Dapat menyelesaikan tugas Fisiologi Hewan

2.      Dapat mengetahui dan memahami lokomosi dan pergerakan

3.      Dapat mengetahui dan memahami tipe otot dan sistem rangka

4.      Dapat mengetahui dan memahami jenis lokomosi,contoh dan ongkos energinya

5.      Dapat mengetahui dan memahami otot rangka vertebrata

E.   Sistematika Penulisan

1.      Tinjauan Pustaka

Mencari bahan dengan sumber buku dan internet.

Menyajikan dalam bnetuk makalah tentang pergerakan dan lokomosi

BAB II

PEMBAHASAN

A.    INTERAKSI FISIK FILAMEN-FILAMEN PROTEIN DIBUTUHKAN BAGI FUNGSI OTOT

Otot merupakan . Fungsi dari otot yaitu untuk menghasilkan pergerakan; menyokong tubuh; dan menstabilkan sendi-sendi rangka.

Berbagai bentuk perilaku hewan misalnya, manuver melarikan diri dari ngengat yang mendeteksi sonar kelelawar; gerakan renang udang karang yang terbalik akibat statokista yang dimanipulasi, gerakan mencari makan hydra ketika mengecap glutation; dan pergerakan planaria yang menjauhi cahaya merupakan mekanisme-mekanisme fundamental yang umum terjadi. Terbang, berenang, makan, dan merayap, semua membutuhkan aktivitas otot sebagai respons terhadap masukan sistem saraf.

Fungsi sel otot bergantung pada mikrofilamen-mikrofilamen yang merupakan komponen-komponen aktin dari sitoskeleton yang berupa batang padat berdiameter sekitar 7 nm. Dengan bergabung dengan protein lain, mikrofilamen sering membentuk jalinan tiga dimensi persis di dalam membran plasma, yang membantu mendukung bentuk sel. Aktivitas mikrofilamen menyebabkan pergerakan seperti aliran sitoplasma dan gerak ameboid. (gerak sel tunggal protista, cendawan, dan hewan yang menggunakan protoplasmanya yang mengalir keluar dari sel unuk membentuk semacam kaki semu atau pseudopod, kemudian bagian sel yang tertinggal maju ke arah pseudopod hingga menghasilkan gerak sel di suatu permukaan.^[1]

Di otot, gerakan mikrofilamen yang ditenagai oleh energi kimiawi menyebabkan kontraksi; pemanjangan otot hanya berlangsung secara pasif.^[2]

B.     OTOT RANGKA VERTEBRATA

Otot rangka (skeletal muscle) vertebrata, yang melekat ke tulang dan bertanggung jawab terhadap pergerakannya, dicirikan oleh hierarki unit-unit yang semakin kecil. Sebagian besar otot rangka terdiri dari seberkas serat-serat panjang yang paralel terhadap panjang otot. Setiap serat adalah sel tunggal dengan nucleus ganda, yang mencerminkan pembentukannya melalui fusi berbagai sel embrionik. Satu serat otot mengandung seberkas miofibril (myofibril) yang lebih kecil dan tersusun secara longitudinal. Myofibril sendiri terdiri dari filamen tipis dan filamen tebal. Filamen tipis (thin filament) terdiri dari dua untai aktin dan dua untai protein regulasi yang melilit satu sama lain. Filamen tebal (thick filament) adalah susunan molekul-molekul myosin yang terputus-putus.

Otot rangka disebut juga otot lurik (striated muscle) karena susunan filamen-filamen yang teratur menciptakan suatu pola pita terang dan gelap. Setiap unit yang berulang disebut sarkomer (sarcomere), unit kontraktil dasar otot. Perbatasan sarkomer berjejer pada myofibril terdekat dan berkontribusi terhadap penampakan lurik yang terlihat dibawah mikroskop cahaya. Filamen-filamen tipis melekat di garis Z dan menjulur ke  tengah sarkomer, sementara filamen-filamen tebal melekat di garis M di tengah sarkomer. Dalam serat otot pada kondisi istirahat, filamen tebal dan tipis hanya tumpang-tindih sebagian. Di dekat tepi sarkomer hanya terdapat filamen tipis, sementara zona di bagian tengah hanya mengandung filamen tebal. Susunan ini merupakan kunci bagaimana sarkomer, dan dengan demikian keseluruhan otot berkontraksi.^[3]

Peraga 50.25 Struktur Otot Rangka.

1.      MODEL FILAMEN LUNCUR DARI KONTRAKSI OTOT

            Berdasarkan model filamen-luncur (sliding-filament model) dari kontraksi otot, panjang filamen-filamen tipis atau filamen-filamen tebal tidak berubah ketika sarkomer memendek; sebagai gantinya, filamen-filamen saling meluncur melewati satu sama lain secara longitudinal, sehingga meningkatkan tumpang-tindih terhadap filamen tipis dan filamen tebal.

            Peluncuran filamen didasarkan pada interaksi antara myosin dan molekul-molekul aktin yang menyusun filamen tipis dan tebal. Setiap molekul myosin terdiri dari wilayah “ekor” yang panjang dan wilayah “kepala” membulat yang membentang ke samping. Ekor melekat ke ekor dari molekul myosin lain yang membentuk filamen tebal. Kepala merupakan pusat reaksi bioenergetik yang memberi tenaga bagi kontraksi otot. Kepala dapat mengikat dan menghidrolisis ATP menjadi ADP dan fosfat anorganik. Seperti yang ditunjukkan pada peraga 50.27, hidrolisis ATP mengubah myosin menjadi bentuk bernergi-tinggi yang dapat berikatan dengan aktin, membentuk jembatan-silang, dan menarik filamen tipis ke arah pusat sarkomer. Jembatan-silang itu patah ketika molekul ATP baru berikatan ke kepala myosin. Dalam siklus yang berulang-ulang, kepala yang bebas menyibak ATP baru dan melekat ke situs pengikatan baru pada molekul aktin lain yang terletak lebih jauh di sepanjang filamen tipis. Masing-masing dari sekitar 350 kepala filamen tebal membentuk dan membentuk kembali sekitar lima jembatan-silang per detik, mendorong filamen-filamen melewati satu sama lain.

            Serat otot yang khas saat istirahat mengandung ATP yang hanya cukup untuk beberapa kontraksi. Energi yang dibutuhkan untuk kontraksi berulang-ulang disimpan dalam dua senyawa yang lain: keratin fosfat dan glikogen. Keratin fosfat dapat mentransfer gugus fosfat ke ADP untuk menyintesis ATP tambahan. Suplai keratin fosfat saat istirahat cukup untuk mempertahankan kontraksi selama sekitar 15 detik. Glikogen dipecah menjadi glukosa, yang dapat digunakan untuk menghasilkan ATP melalui respirasi aerobik atau glukolisis (dan fermentasi asam laktat). Dengan menggunakan glukosa dari simpanan glikogen serat otot yang khas, glikolisis dapat mendukung sekitar 1 menit kontraksi yang dipertahankan, sementara respirasi aerobik dapat memberi tenaga untuk kontraksi selama hampir satu jam.^[4]

Peraga 50.26 Model filamen-luncur dari kontraksi otot.

Peraga 50.27 Interaksi myosin-aktin yang mendasari kontraksi serat otot.

2.      Peran Kalsium dan Protein-protein  Regulasi

Ion kalsium (Ca²⁺) dan protein-protein yang terikat ke aktin berperan sangat penting dalam kontraksi dan relaksasi sel otot. Tropomiosin, suatu protein regulasi dan kompleks troponin (tropinin kompleks), seperangkat protein regulasi tambahan,terikat ke untaian aktin dari filamen tipis. Dalam serta otot yang sedang beristirahat, tropomiosin menutupi situs pengikatan miosin di sepanajang filamen tipis, mencegah aktin dan miosin berinteraksi (Peraga 50.28a). Ketika Ca²⁺ terakumulasi di dalam sitosol, ia beriakta dengan kompleks troponin, menyebabkan protein-protein yang terikat di sepanjang untaian aktin menggeser posis dan memaparkan situs pengikatan miosin di filamen tipis (Peraga 50.28b). Dengan demikian, ketika konsentrasi Ca²⁺ naik di sitosol, filamen tipis dan tebal meluncur melewati satu sama lain, dan serat otot bekontraksi. Ketika konsentrasi  Ca²⁺ menurun, situs pengikatan menjadi tertutup dan kontraksi berhenti.

Neuron motorik menyebabkan kontraksi otot dengan memicu pelepasan Ca²⁺ ke dalam sitosol sel otot yang membentuk sinapsis dengan neuron tersebut. Regulasi konsentrasi Ca²⁺ ini merupakan proses multi langkah yag melibatkan jejaring membran dan kompartemen di dalam sel otot (Peraga 50.29)

Kedatangan potensi aksi di terminal sinapsis suatu neuron motorik menyebabkan pelepasan neurotransmiter asetilkolin. Pengikatana asetilkolin ke reseptor di serat otot menyebabkan depolarisasi, yang memicu potensial aksi. Didalam serat otot, potensial aksi menyebar jauh kedalam interior,mengikuti pelipatan membran plasma ke dalam yang disebut tubulus transversal (transverse [T] tubule). Tubulus T memiliki hubungan yang dekat dengan retikulum sarkoplasmik (RS, sarcoplasmikc reticulum), suatu retikulum endoplasma yang terspealisasi. Penyebaran potensial aksi disepanjang tubulus T memicu perubahan dalam RS, sehingga membuka saluran Ca²⁺. Ion-ion kalsium yang tersimpan dalam interior RS mengalir melalui saluran yang terbuka ke dalam sitosol dan berikatan ke kompleks troponin, sehingga memulai kontraksi serat otot.

Ketika masukan neuron berhenti, sel otot berlaksasi. Saat berlaksasi, filamen-filamen meluncur kembali ke posisi awal. Selama fase ini, protein-protein di dalam sel menyetel ulang otot untuk siklus kontraksi berikutnya. Relaksasi dimulai saat protein transpor dalam RS memompa Ca²⁺ keluar dari sitosol. Ketika konsentrasi Ca²⁺ dalam sitosol rendah, protein-protein regulasi yang berikatan ke filamen tipis bergeser kembali ke posisi awal, sekali lagi menghalangi situs pengikatan miosin. Pada saat yang sama, Ca²⁺ meyediakan simpanan yang diperlukan untuk merespon potensial aksi berikutnya.

Sejumlah penyakit menyebabkan paralisis dengan menggangu eksitasi serat otot rangka oleh neuron motorik. Dalam sklerosis lateral amiotrfik (amyotrophic lateral sclerosis, ALS), juga disebut penyakit Lou Gehrig, neuron-neuron motorik dalam sumsum tulang belakang dan batang otak berdegenerasi, dan serat-serat otot yang bersinapsis dengan neuron-neuron motorik tersebut mengalami atrofi. ALS bersifat progresif dan biasanya berakibat fatal dalam waktu lima tahun setelah gejala-gejala muncul; saat ini tidak ada penyembuhan atau pengobatan bagi penyakit ini. Myastenia gravis adalah penyakit autoimun yang terjadi ketika seseorang memproduksi antibodi terhadap reseptor asetilkolin di serat otot rangka. Seiring berkurangnya jumlah reseptor ini, transmisi sinapsis antara neuron motorik dan serat otot menurun. Untungnya, pengobatan efektif tersedia untuk penyakit ini.

3.      Kontrol Saraf dari Tegangan Otot

Otot adalah spesialis kontraksi pada tubuh. Otot rangka melekat ke tulang. Kontraksi otot rangka menyebabkan tulang tempat otot tersebut melekat bergerak, yang memungkinkan tubuh melaksanakan berbagai aktivitas motorik. 

  Otot rangka adalah organ peka-rangsang yang dipersarafi oleh saraf motorik somatik dalam kesatuan yang disebut unit motorik (motor unit).  Sebuah sel otot rangka dikenal sebagai serat otot. Ciri struktural yang paling menonjol adalah adanya banyaknya miofibril, miofibril terdiri dari filamen tebal yang susunannya khusus dari protein myosin dan filamen tipis yang dibentuk oleh protein aktin. 

Ada 2 mekanisme dasar saat system saraf memproduksi kontraksi yang bergradasi dari keseluruhan otot :

1).   Dengan memvariasikan jumlah serat otot yang berkontraksi

2).   Dengan memvariasikan laju perangsangan serat otot.

      Dalam otot rangka vertebrata, setiap serat otot dikontrol hanya oleh satu neuron motorik, namun setiap ujung motorik bercabang-cabang bisa membentuk sinapsis dengan banyak serat otot.

      Suatu unit motorik(motor unit) terdiri dari satu neuron motorik dan semua serat otot yang dikontrolnya.Ketika suatu neuron motorik menghasilkan potensial aksi, semua serat otot dalam unit motoriknya berkontraksi sebagai satu kelompok.

Gambar 50.30 Unit Motorik dalam otot rangka vertebrata. Setiap serat(sel) otot memiliki sinanpsis tunggal dengan satu neuron motorik biasanya bersinapsis dengan banyak serat otot.Semua neuron motorik dan semua serat otot yang dikontrolnya menyusun satu unit motorik.

Mekanisme  kesatu, Kekuatan kontraksi yang dihasilkan bergantung pada seberapa banyak serat otot yang dikontrol oleh neuron motorik tersebut. Gaya tegangan yang dihasilkan oleh suatu otot meningkat secara progresif seiring semakin banyaknya neuron motorik pengontrol yang diaktivasi suatu proses yang disebut perekrutan(recruitment) neuron motorik.

Dari Gambar tersebut tentu neuron motoriknya berbeda.Gaya tegangan(kontraksi) yang kuat atau progresif akan banyak neuron motorik yang mengontrol.

Mekanisme kedua, ketika system saraf memproduksi kontraksi keseluruhan otot yang bergradasi adalah dengan memvariasikan laju perangsangan serat otot.Potensial aksi tunggal menghasilkan sentakan yang bertahan selama kira-kira 100 mdetik atau kurang.Jika potensial aksi kedua tiba sebelum serat otot relaksasi sepenuhnya, kedua sentakan itu dijumlahkan, sehingga menghasilkan tegangan yang lebih besar.

Gambar 50.31 Sumasi sentakan.Grafik ini membandingkan tegangan yang terbangun dalam serat otot sebagai respons terhadap potensial aksi tunggal dalam neuron motorik, sepasang potensial aksi dan serangkaian potensi aksi.Garis putus-putus menunjukkan tegangan yang terbangun hanya jika potensial aksi pertama telah terjadi. Sumasi yang lebih lanjut terjadi seiring peningkatan laju perangsangan. Ketika laju tinggi sehingga serat otot tidak bisa berelaksasi sama sekali diantara 2 rangsangan,sentakan itu berfungsi menjadi satu dan berkelanjutan disebut tetanus(namun jangan diartikan penyakit).Neuron motorik menghantarkan  potensial aksi yang cepat dan sumasi tegangan mengakibatkan kontraksi yang mulus tidak terputus.

C.    Tipe-tipe Otot Rangka

Unit Struktural jaringan otot ialah serat otot.Serat otot rangka berdiamater 0,01-0,1 mm dengan panjang 1-40mm.Besar dan jumlah jaringan, terutama jaringan elastic akan mengikat sejalan dengan penambahan usia. [5]

Tipe serat-serat otot Rangka

Serat Oksidatif dan Glikolitik

Serat Sentakan Cepat dan Sentakan Lambat

1.      Serat Oksidatif dan Glikolitik

Serat Oksidatif yaitu serat yang mengandalkan respirasi aerobic.Memiliki banyak mitokondria, suplai darah yang kaya dan protein penyimpan O₂ dalam jumlah besar(mioglobin). Serat Glikolitik yaitu glikolisis sebagai sumber utama ATP.Memiliki diameter lebih besar dan mioglobin yang sedikit.

2.      Serat Sentakan-cepat dan serat sentakan lambat

a). Serat Sentakan-cepat(Fast-twitch fiber)

•      Membangun tegangan hingga 3 X  lebih cepat

•      Digunakan untuk kontraksi singkat,cepat dan kuat.

•      Memiliki banyak retikulum endoplasma & memompa Ca2+ lebih cepat

•      Dapat bersifat glikolitik & oksidatif

•      dihub dgn sistem saraf besar, kec rangsangan 8-40m/dt

b). Serat Sentakan-lambat(Slow-twicth fiber)

•      Ditemukan dalam otot yang menjaga postur tubuh, dapat mempertahankan kontraksi yg lama.

•      Memiliki sedikit retikulum endoplasma & memompa Ca2+ lebih lambat

•      Bersifat oksidatif

•      dihub dgn sistem saraf kecil, kec rangsangan 2-8m/dt [6]

     

Dari gambar ini tentu berbeda serat sentakan ototnya.

D.    Tipe-Tipe Otot Lain

Walaupun semua otot memiliki mekanisme fundamental yang sama untuk kontraksi, ada berbagai tipe otot yang berbeda. Contohnya pada vertebrata yang memiliki otot jantung dan otot polos selain otot rangka.

Otot jantung (cardiac muscle) vertebrata ditemukan hanya di satu tempat yaitu jantung. Seperti otot rangka, otot jantung bersifat lurik. Akan tetapi, perbedaan struktural antara serat otot rangka dan otot jantung menghasilkan perbedaan pada sifat-sifat listrik dan membran. Sementara serat otot rangka tidak menghasilkan potensial aksi kecuali dirangsang oleh neuron motorik, sel otot jantung memiliki saluran ion di membran plasma yang menyebabkan depolarisasi ritmis, memicu potensial aksi tanpa masukan dari sistem saraf. Potensial aksi sel otot jantung bertahan 20 kali lebih lama daripada serat otot rangka. Membran plasma sel-sel otot jantung di sebelahnya saling mengunci pada wilayah terspesialisasi yang disebut cakram interkalar (intercalated disk), tempat sambungan celah memberikan pengopelan listrik langsung di antara sel-sel. Dengan demikian, potensial aksi yang dibangkitkan oleh sel-sel terspesialisasi di satu bagian jantung menyebar ke semua sel otot jantung yang lain, sehingga seluruh jantung berkontraksi. Periode refraksi yang lama mencegah sumasi dan tetanus.

Otot polos (smooth muscle) pada vertebrata terutama ditemukan di dinding organ yang berongga, misalnya pembuluh darah dan organ-organ saluran pencernaan. Sel-sel otot polos tidak berlurik karena filamen aktin dan miosin tidak tersusun teratur di sepanjang sel. Sebagai gantinya, filamen tersebar di seluruh sitoplasma, dan filamen tipis meekat ke struktur yang disebut badan padat, beberapa di antaranya terikat ke memberan plasma. Ada sedikit miosin daripada di dalam serat otot lurik, dan miosin tidak terasosiasi dengan untai aktin spesifik. Beberapa sel otot polos berkontraksi hanya jika dirangsang oleh neuron dari sistem saraf otonom. Yang lain dapat membangkitkan potensial aksi tanpa masukan dari neuron, mereka terkopel secara elektris satu sama lain. Otot polos berkontraksi dan berelaksasi lebih lambat daripada otot lurik.[7]

Walaupun kontaksi otot polos diregulasi oleh Ca²⁺, mekanisme untuk regulasi berbeda dari otot rangka dan otot jantung. Sel otot polos tidak memiliki kompleks troponin atau tublus T, dan retikulum sarkoplasmanya tidak berkembang dengan baik. Selama potensial aksi, Ca²⁺ ion kalsium menyebabkan kontraksi melalui pengikatan ke protein kalmodulin, yang mengaktifkan sejenis enzim yang memfosforilasi  kepala miosin, sehingga memungkinkan aktivitas jembatan-silang.

Invertebrata memiliki sel otot yang serupa dengan sel otot rangka dan sel otot polos vertebrata, sementara otot rangka artropoda nyaris identik dengan vertebrata. Akan tetapi, otot terbang serangga mampu melakukan kontraksi ritmis dan mandiri, sehingga sayap dari beberapa serangga bisa benar-benar mengepak lebih cepat daripada potensial aksi yang datang dari sistem saraf pusat. Adaptasi evolusioner menarik yang lain ditemukan pada otot ini mengandung suatu protein bernama paramiosin yang memungkinkan otot tetap berkontraksi selama sebulan dengan laju konsumsi energi yang rendah.[8]

E.     Sistem Rangka Mentransformasi Kontraksi Otot menjadi Lokomosi

Sejauh ini telah diketahui bahwa otot merupakan efektor untuk keluaran sistem saraf. Untuk menggerakan sebagian atau seluruh tubuh hewan, otot-otot harus bekerja secara bersamaan dengan rangka. Tidak seperti jaringan yang lebih lunak dalam tubuh hewan, rangka memberikan struktur kaku yang dapat dilekati oleh otot. Karena otot mengeluarkan gaya hanya selama kontraksi menggerakan bagian tubuh maju dan mundur biasanya memerlukan dua otot yang melekat ke bagian rangka yang sama. Kita dapat melihat susunan otot semacam itu di bagian atas lengan manusia atau tungkai belalang.

Peraga 50.32  Interaksi otot dan rangka dalam pergerakan. Gerakan maju-mundur dari bagian tubuh umummnya dilakukan oleh otot-otot antagonistik. Susunan ini berlaku pada rangka internal, misalnya pada mamalia atau rangka eksternal pada serangga.

Walaupun kita menyebut otot-otot semacam itu sebagai pasangan yang antagonistik, fungsinya sebenarnya kooperatif, dikoordinasikan oleh sistem saraf. Misalnya, ketika Anda meluruskan lengan, neuron-neuron motorik memicu otot trisep Anda untuk berkontraksi, sementara ketiadaan masukan neuronal memungkinkan bisep Anda berelaksasi.

Rangka berfungsi sebagai pendukung dan pelindung serta pergerakan. Sebagian besar hewan darat akan terkulai karena berat tubuhnya sendiri jika tidak memiliki rangka sebagai pendukung. Bahkan hewan yang hidup di air akan menjadi massa yang tak berbentuk tanpa rangka yang mempertahankan bentuknya. Pada kebanyakan hewan, rangka yang keras juga melindungi jaringan yang lunak. Misalnya, tengkorak vertebrata melindungi otak, sementara rusuk vertebrata darat membentu snagkar di sekitar jantung, paru-paru, dan organ-organ internal yang lain.[9]

F.     Tipe-tipe Sistem Rangka

Rangka sebenarnya memiliki banyak bentuk yang berbeda bukan seperti yang dibayangkan selama ini, bahwa rangka merupakan seperangkat tulang yang saling berhubungan. Struktur-struktur pendukung yang mengeras bisa menjadi eksternal (seperti pada eksoskeleton), internal (seperti pada endoskeleton), atau bahkan tidak ada (seperti pada rangka hidrostatik berbasis-cairan).

Rangka Hidrostatik

Rangka hidostatik (hydosrtatic skeleton) terdiri dari cairan yang berada di bawah tekanan dalam kompartemen tubuh yang tertutup. Ini adalah tipe rangka utama pada sebagian besar knidaria, cacing pipih, nematoda, dan anelida. Hewan-hewan ini mengontrol bentuk dan pergerakannya meggunakan otot-otot untuk mengubah bentuk kompartemen yang tersisi cairan. Di antara knidaria, misalnya hidra memanjang dengan menutup mulutnya dan menggunakan sel-sel kontraktil pada dinding tubuhnya untuk menyempitan rongga gastrovaskular sentral. Karena air tidak bisa terlalu terkompresi, penurunan diameter rongga memaksa rongga itu menjadi lebih panjang.

Cacing menggunakan rangka hidrostatik dalam berbagai cara untuk bergerak dalam lingkungannya. Pada planaria dan cacing pipih lainnya, cairan interstisial tetap tertekan dan berfungsi sebagai rangka hidrostatik utama. Gerakan planaria terutama dihasilkan dari otot-otot di dinding tubuh yang memberikan gaya lokal melawan rangka dalam rongga tubuhnya, yang merupakan peudoselom. Kontraksi otot-otot longitudinal menggerakan hewan maju melalui undulasi, atau gerakan mirip gelombang pada tubuhnya. Pada cacing tanah dan anelida yang lain, cairan selomik berfungsi sebagai rangka hidrostatik. Rongga selom pada banyak anelida dibagi oleh septa di antara segmen-segmen, memungkinkan hewan tersebut mengubah bentuk setiap segmen secra individual, menggunakan otot-otot sirkular maupun longitudinal. Anelida semacam itu menggunakan rangka hidrostatiknya untuk peristalsis, suatu tipe gerakan yang dihasilkan oleh gelombang ritmis kontraksi otot yang merambat dari depan ke belakang.

Peraga 50.33  Merayap melalui peristalsis. Kontraksi otot-otot longitudinal mempertebal dan memperpendek cacing tanah; kontraksi otot-otot sirkular mempersempit dan memperpanjang cacing tersebut.

Rangka hidrostatik cocok sekali untuk kehidupan di lingkungan akuatik. Rangka itu juga bisa membantali organ-organ internal dari guncangan dan menyediakan dukungan bagi gerakan merayap dan meliang pada hewan darat. Akan tetapi, rangka hidrostatik tidak dapat mendukung aktivitas darat yang menjaga tubuh hewan menjauhi tanah, misalnya berjalan atau berlari.

Eksoskeleton

Eksoskeleton (exoskeleton) adalah pembungkus yang terdeposit di permukaan hewan. Biasanya dimiliki oleh hewan avertebrata. Contohnya pada sebagian besar moluska memiliki cangkang yang mengandung kalsium karbonat (CaCo₃). Selama pertumbuhan dan perkembangan tubuh dari moluska bercangkang ini akan memperbesar pula ukuran cangkangnya dengan cara mensekresikan kalsium karbonat oleh mantel dan menambahkannya dibagian tepi luar cangkang. Untuk bivalvia cara menutuo cangkang berengselnya menggunakan otot yang menempel pada bagian dalam dari eksoskeleton (cangkang) tersebut.

Eksoskeleton yang dimiliki oleh artropoda adalah kutikula. Kutikula ini 30-50% mengandung zat kitin. Pada kutikula juga terdapat otot yang melekat pada lempeng kutikula yang membentang ke dalam interior tubuh. Kutikula diperkeras dengan senyawa-senyawa organik yang bertautan dengan protein-protein eksoskeleton. Artropoda juga harus membuang eksoskeletonnya dan menggantinya dengan yang lebih besar. Salah satu kelas dari artropoda yaitu krustasea yang eksoskeletonnya berupa kutikula. Beberapa jenis krustasea seperti lobster memperkeras bagian eksoskeletonnya dengan menambahkan garam-garam kalsium. Sebaliknya hanya sedikit menggunakan pertautan protein atau penumpukan garam anorganik.[10]

Endoskeleton

Endoskeleton adalah struktur dukungan internal dari hewan. Endoskeleton terdiri dari unsur-unsur pendukung yang keras. Contohnya tulang yang tertanam pada hewan lunak, seperti spons yang diperkuat oleh struktur mirip jarum-jarum dan materi organik. Pada echinodermata endoskeleton terdiri dari lempeng keras yang disebut osikel, terletak dibawah kulit. Osikel ini tersusun dari Kristal magnesium karbonat dan kalsium karbonat yang biasanya bersatu dengan serat protein. Sementara itu pada bulu babi dan bintang laut osikelnya lebih longgar, fungsinya untuk memungkinkan mereka mengubah bentuk lengannya.

Chordata juga memiliki endoskeletonnya terdiri dari tulang rawan (kartilago) dan tulang sejati (osteon). Rangka pada mamalia tersusun dari 200 tulang. Ada tulang yang menyatu, adapula yang dihubungkan dengan persendian.

Ukuran dan skala rangka

Ukuran dan skala rangka penting untuk menentukan bentuk tubuh dari makhluk hidup. Dianalogikan seperti insinyur yang mendisain bangunan. Missal kekuatan bangunan bergantung pada pondasinya, yang berkaitan dengan diameternya. Sebaliknya, regangan pada bangunan tergantung pada bobot bangunannya. Untuk itu, struktur tubuh hewan harus mendukung ukurannya. Sebagai akibatnya, hewan yang besar memiliki proporsi yang berbeda dengan hewan kecil.

Dengan analogi bangunan tadi, kita dapat memprediksi bahwa ukuran tulang tungkai hewan berbanding lurus dengan regangan yang dihasilkan oleh bobot tubuh. Ternyata postur tubuh posisi tungkai terhadap tubuh lebih penting dalam menyokong bobot tubuh. Seperti pada mamalia dan aves. Otot yang melekat pada tulang yang menahan tungkai hewan besar agar relative lurus dan tedpat di tubuh bagian bawah untuk menahan sebagian bobot tubuh.

G.    Tipe-tipe Lokomosi

Pergerakan adalah ciri khas hewan.Untuk memperoleh makanan, seekor hewan harus bergerak dalam lingkungannya atau menggerakkan  air atau udara di sekelilingnya.Hewan yang sesil tetap diam menempel, namun melambaikan tentakel yang dapat menangkap mangsa atau menggerakkkan silia yangbergetar untuk membuat aliran air yang menarik dan menjerat partikel makanan kecil.Akan tetapi sebagian besar hewan adalah mobil dan menghabiskan banyak waktu dan energinya secara aktif mencari makanan, dan untuk melarikan diri dari bahaya serta mencari pasangan kawin.Lokomosi atau perjalanan aktif dari suatu tempat ke tempat lain.

Lokomosi memerlukan energi untuk mengatasi friksi dan gravitasi

Modus lokomosi hewan sangat beraneka ragam.Sebagian besar filum hewan meliputi spesies yang berenang.Di darat dan di dasar laut atau danau, hewan merayap, berjalan, berlari, atau melompat.Terbang aktif (yang berbeda dengan meluncur kebawah dari pohon atau tanah berbukit) telah dievolusikan hanya pada beberapa kelompok hewan: serangga,reptilia,burung, beberapa mamalia, dan kelelawar.Sekelompok besar reptilia terbang telah punah jutaan tahun silam, yang hanya menyisakan burung dan kelelawar sebagai vertebrata terbang satu-satunya.

Dalam segala bentuknya, lokomosi pada seekor hewan memerlukan energi untuk mengatasi dua gaya yang cenderung mempertahankannya untuk tetap diam: friksi dan gravitasi.Gaya yang diberikan memerlukan kerja seluler yang menghabiskan energi.Dengan demikian, kajian lokomosi akan mengembalikan kita pada tema bioenergetika hewan.

Berenang

Karena sebagian besar hewan mengembang dalam air, mengatasi gravitasi bukanlah masalah yang terlalu berarti bagi hewan yang berenang dibandingkan dengan spesies yang bergerak di darat atau udara.Air adalah medium yang jauh lebih rapat dibandingkan dengan udara, dengan demikian permasalahan tahanan (friksi) merupakan permasalahan utama bagi hewan akuatik.Bentuk seperti torpedo dan licin adalah adaptasi yang umum bagi perenang cepat, dan berenang cenderung menjadi cara lokomosi yang paling efisisen secara energi.

Hewan berenang dalam berbagai cara.Sebagai contoh, banyak serangga dan vertebrata berkaki empat menggunakan kakinya sebagai kayuh untuk mendorong air.Cumi-cumi, remis, dan beberapa cnidaria bergerak dengan dorongan, yaitu mengambil air dan memancarkannya keluar dalam bentuk semburan.Ikan berenang dengan cara menggerakkan badan dan ekornya dari sisi ke sisi.Paus dan mamalia akuatik lainnya bergerak dengan menggerak-gerakkan dan melenggak-lenggokan badan dan ekornya ke atas dan ke bawah.

1.                     Lokomosi di Darat

Secara umum, lokomosi di darat adalah lawan dari permasalahan yang ditemukan di air.Di darat, hewan yang berjalan, berlari, melompat, atau merambat harus mampu menopang dirinya sendiri dan bergerak melawan gravitasi, akan tetapi, paling tidak pada kecepatan sedang, udara mempunyai tahanan yang relatif kecil.Ketika seekor hewan darat sedang berjalan, berlari, atau melompat, otot kakinya menghabiskan energi baik untuk mendorongnya maupun untuk menjaganya supaya tidak jatuh.Pada setiap langkah otot kakinya juga harus mengatasi inersia (kelembaman) dengan cara mempercepat kaki dari titik berdiri.Untuk bergerak di darat, otot yang bertenaga dan kerangka pendukung yang kuat sangat penting dibandingkan dengan sekedar bentuk yang streamline.

Kanguru mempunyai otot yang besar, yang membangkitkan banyak kekuatan di kaki belakangnya untuk berpindah tempat dengan melompat.Ketika seekor kanguru  mendarat (dari lompatannya), tendon di kaki belakangnya menyimpan energi untuk sementara.Semakin tinggi kanguru melompat, semkin banyak energi yang disimpan dalam tendon tersebut.Analog dengan tegangan sebuah pegas pada sebuah pogo stick, energi yang tersimpen tersebut digunakan untuk lompatan berikutnya dan menjai tambahan energi gratis yang mengurangi total jumlah energi yang harus dikeluarkan, seperti yang dikatakan oleh Terry Dawson pada wawancara di hal 1-3.Analogi pogo stick berlaku bagi banyak hewan darat; kaki seekor serangga, anjing, atau manusia, misalnya, mempertahankan sejumlah pegas ketika sedang berjalan atau berlari, meskipun jauh lebih kecil dibandingkan dengan pegas kanguru yang sedang melompat.

Menjaga keseimbangan merupakan persyaratan lain untuk berjalan, berlari, atau melompat.Ekor kanguru yang besar membantu menyeimbangkan  tubuhnya selama melompat dan membentuk tripoda (kaki tiga) yang stabil dengan kaki belakangnya ketika duduk atau bergerak secara lambat.Dengan prinsip yang sama, seekor kucing, anjing, atau kuda yang berjalan menjaga supaya tiga kaki tetap menyentuh tanah.Hewan bipedal, seperti manusia dan burung, mempertahankan paling tidak satu kaki berada pada tanah ketika sedang berjalan.Ketika berlari, keempat kaki (atau kedua kaki pada hewan bipedal) bisa lepas dari tanah untuk sementara waktu, akan tetapi pada saat berlari momentum kecepatan yang lebih besar dari sentuhan kaki menjaga tubuh agar tetap tegak.

Merayap merupakan situasi yang sangat berbeda.Sebagian besar dari tubuh hewan yang merayap bersentuhan dengan tanah, dan hewan itu harus menggunakan banyak upaya untuk mengatasi friksi (gerakan).Cacing tanah merayap secara peristaltis, suatu jeni s lokomosi yang bergantung pada kerangka hidrostatik, yang akan kita bahas kemudian.Kebanyakan ular merayap dengan meliuk-liukan keseluruhan tubuhnya dari sisi ke sisi.Dibantu oleh sisik yang besar dan dapat di gerakkan pada bagian bawah tubuhnya, tubuh seekor ular mendorong melawan tanah, yang menggerakkan hewan itu ke arah depan.

Ular boa constrictor dan ular piton merangkak lurus maju, di gerakkan oleh otot yang mengangkat sisik perutnya menjauh dari tanah, memiringkan sisik itu ke arah depan, dan kemudian mendorongnya ke arah belakang kembali melawan tanah.

2.            Terbang

Gravitasi menjadi permasalahan utama bagi seekor hewan yang terbang.Supaya hewan tetap terbang di udara, sayapnya harus mengembangkan cukup daya angkat untuk mengatasi gaya tarik gravitasi ke bawah.Kunci terbang itu adalah bentuk sayap.Semua jenis sayap, termasuk sayap pesawat udara, adalah airfoil struktur yang bentuknya mengubah aliran udara dengan cara yang menciptakan daya angkat.

Dasar seluler dan kerangka pada lokomosi

Yang mendasari bentuk lokomosi  yang beragam adalah mekanisme fundamentalyang sama bagi semua hewan.Pada tingkat seluler, semua pergerakan hewan didasari oleh salah satu dari dua sistem kontraktil dasar, yang keduanya mengkonsumsi energi untuk menggerakkan untai protein satu sama lain.Kedua sistem motilitas 

sel ini mikrotubula dan mikrofilamen dibahas pada bab 7.Mikrotubula bertanggung jawab atas pergerakan silia (rambut getar) dan gerakkan meliuk-liuk pada flagela.Mikrofilamen memainkan peranan penting dalam pergerakan amoeboid, dan menjadi elemen kontraktil sel otot. Kontraksi otot inilah yang menjadi perhtian pada bab ini, akan tetapi kerja otot itu sendiri tidak dapat diterjemahkan sebagai pergerakan hewan.Berenang, merayap, berlari, melompat, dan terbang semuanya dihasilkan oleh kerja otot terhadap beberapa jenis kerangka. 

H.    Ongkos Energi Lokomosi

Selama tahun 1960-an, tiga saintis di Duke University tertari terhadap penelitian tetntang bioenergetika lokomosi. Para ahli fisiologi biasanya menentukan laju penggunaan energi seekor hewan selama lokomosi dengan mengukur konsumsi oksigen atau produksi karbon dioksida. Onkos energi digunakan sebagai istilah jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk mentranspor bobot tubuh tertentu sejauh jarak tertentu.

Kalkulasi Schmid-Nielsen menunjukkn bahwa biaya energi lokomosi bergantung pada mode lokomosi dan lingkungan. Hewan yang berlari umumnya menghabiskan lebih banyak energi permeter yang ditempuh daripada hewan berukuran sebanding yang berenang, sebagian karena berlari dan berjalan membutuhkan energi untuk melawan gravitasi. Berenang adalah mode lokomosi ang paling efisien(dengan asumsi bahwa hewan itu terspesialisasi untuk berenang. Jika kita membandingkan konsumsi energi permenit, bukan permeter kita menemukan bahwa hewan yang terbang menggunakan lebih banyak energi daripada hewan yang berenang atau berlari dengan massa tubuh yang sama.

Pada gambar, dapat disimpulkan bahwa bagi sebagian besar hewan dengan massa tubuh tertentu, berenang adalah mode lokomosi yang paling efisien, sementara lari adalah yang paling boros energi. Selain itu, hewa kecil biasanya menhhabiskan lebih banyak energi perkilogram massa tubuh daripada hewan besar, terlepas dari tipe lokomosi yang digunakan.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

      Dari makalah mengenai Lokomosi dan Pergerakan.Maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1.      Dalam otot rangka vertebrata, setiap serat otot dikontrol hanya oleh satu neuron motorik, namun setiap ujung motorik bercabang-cabang bisa membentuk sinapsis dengan banyak serat otot.

2.      Tipe Serat-serat otot diantaranya serat oksidatif , glikolitik, sentakan cepat(fast-twitch fiber) dan sentakan lambat(slow-twich fiber) masing-masing teradaptasi untuk seperangkat fungsi tertentu.

3.      Rangka berfungsi sebagai pendukung dan pelindung serta pergerakan. Sebagian besar hewan darat akan terkulai karena berat tubuhnya sendiri jika tidak memiliki rangka sebagai pendukung.

4.      Sebagian besar hewan dengan massa tubuh tertentu, berenang adalah mode lokomosi yang paling efisien, sementara lari adalah yang paling boros energi.

B.     Saran

Pendidik sebaiknya mengetahui tentang lokomosi dan pergerakan.Karena pentingnya pergerakan pada mahkluk hidup dengan mengaitkan lokomosi pergerakan pada kehidupan sehari-hari yang pasti hidup akan selalu bergerak. Pendidik mampu menangani peserta didiknya dalam proses pembelajaran.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, A. Neil and Reece. 2008. Biologi Jilid 3 Edisi Kelima. Jakarta:Erlangga

Campbell, A. Neil and Reece. 2010. Biologi Jilid 3 Edisi Kedelapan. Jakarta:Erlangga

Salisbury FB. Ross CW. 1995. Fisiologi Hewan, Jilid Satu. terjemahan Lukman DR, Sumaryono.
       Bandung: Penerbit ITB

Anonim. Movement and Locomotion.2014.      
      http://wps.pearsoncustom.com/wps/media/objects/5697/5834441/ebook/htm/ch30_1.htm.
      Diakses pada tanggal 24 Oktober 2014 pukul 20.07 WIB.

Benjamin,Pearson.SensoryandMotorMechanisms.2008.http://slideplayer.us/slide/273822/.
     Diakses pada tanggal 24 Oktober 2014 pukul19.53WIB.

Kintarti. Sistem Saraf Motorik
    Otot.2010.http://staff.ui.ac.id/sites/default/files/Kintarti/S.kp/SistemSaraf Motorik.Pdf  

    Diakses 22 Oktober 2014 Pukul 20.30 WIB

---

[1] Salisbury FB. Ross CW. 1995. Fisiologi Hewan, Jilid Satu. terjemahan Lukman DR, Sumaryono. Hal: 18-19. Bandung: Penerbit ITB. ISBN 979-8591-20-8

[2] Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. 2008. Biologi, Edisi Kelima, Jilid III. Jakarta: Erlangga. Hal: 279.

[3] Ibid.,279.

[4] Ibid.,280.

[5] http://staff.ui.ac.id/sites/default/files/Kintarti/S.kp/SistemSaraf Motorik.Pdf/2014/09/22/Sistem Saraf Motorik

[6] Ibid., 282-284

[7] Ibid., 285

[8] Ibid, hlm. 285

[9] Ibid, hlm. 286

[10] Ibid, hlm 286-287