Embed Size (px)
Citation preview
FISIOLOGI OTOT
Bagian Fisiologi
Departemen AFF FKH IPB
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
1
What muscle do FUNGSI OTOTVoluntary vs Involuntary
Pergerakan jalan lari mempertahankan posisi tegak tubuh dll
Respirasi pencernaan
Produksi panas (thermogenesis) ndash menggigil
30-40 tubuh adalah otot daging
KARAKTERISTIK OTOTEksitabilitas ndash mampu menerima amp menanggapi rangsangan luar
Kontraktilitas ndash mampu memendek
Ekstensibilitas ndash dapat diregang
Elastisitas ndash mampu kembali ke bentuk awal setelah diregang
2
TIPE OTOT
1 OTOT POLOS (involuntary)Umumnya digunakan pada kontraksi organ ( sal pencernaan
kantung kemih dan pembuluh darah) untuk pergerakan materi
ke dalam atau luar tubuh
2 OTOT LURIK (striated)1 Kerangka (voluntary) terdiri dari
a Tipe I
b Tipe IIa
c Tipe IIb
2 Jantung (involuntary)
3
OTOT SECARA MIKROSKOPIS
4Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 399
5
Sumber Clinical Anatomy and Physiology for Veterinary Technician 3rd Ed (2008) pp 218
Struktur Otot Rangka
bull Struktur Otot
o Kebanyakan otot rangka bertaut padatulang
bull Serabut otot - Perkembangan
o Beberapa ratus Myoblast bergabungmembentuk satu myotube banyakinti
o Myotube berkembang menjadiserabut otot myofiber dewasa dg diameter 5-100 microm dan panjangnyabeberapa cm
Kumpulan serat otot bergabung sebagaikesatuan yang disebut fasikulus
Epimisium mengelilingi otot secarakeseluruhan
Perimisium mengelilingi fasciculus
Endomosium mengelilingi sarkolema(membrane serabut otot)
Epimisium perimysium dan endomysium bergabung membentuk tendon
Myofibril terdiri dari sarcomer -subunit yang berulang dantersusun secara seri
Sarcomer adalah unit fungsional(komponen terkecil yg dapatmenyelenggarakan semua fungsiorgan) otot kerangka unit kontraktif terkecil
Setiap Sarcomere mengandungproteins panjang- Myofilaments Tebal - Myosin 16 microm Tipis - Actin 10 microm Filamen tipis dan tebal saling
menumpuk sebagianmembentuk pola pita
Protein pengatur tropomiosindan troponin
Protein tambahan titin dannebulin
Sarcomere menyebabkan polalurikstriation pada ototkerangka
Thin
Thick
6
bull Lempeng Z ldquozwischen antarardquo tempat melekatnya filament tipis aktin
bull Pita A ldquoanisotropicrdquo ndash Gelap ndashmeliputi seluruh panjang filament tebal miosin ada tumpeng tindih dengan filamen tipis
bull Pita I ldquoisotropicrdquo- Terang ndash Bagian dari yang hanya berisi filament tipis aktin
bull Zona H ldquohelles jernihrdquo ndash daerah yang hanya ditempati filament tebal
bull Garis M ldquomittel tengahrdquo = tempat melekatnya filament tebal
7
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
What muscle do FUNGSI OTOTVoluntary vs Involuntary
Pergerakan jalan lari mempertahankan posisi tegak tubuh dll
Respirasi pencernaan
Produksi panas (thermogenesis) ndash menggigil
30-40 tubuh adalah otot daging
KARAKTERISTIK OTOTEksitabilitas ndash mampu menerima amp menanggapi rangsangan luar
Kontraktilitas ndash mampu memendek
Ekstensibilitas ndash dapat diregang
Elastisitas ndash mampu kembali ke bentuk awal setelah diregang
2
TIPE OTOT
1 OTOT POLOS (involuntary)Umumnya digunakan pada kontraksi organ ( sal pencernaan
kantung kemih dan pembuluh darah) untuk pergerakan materi
ke dalam atau luar tubuh
2 OTOT LURIK (striated)1 Kerangka (voluntary) terdiri dari
a Tipe I
b Tipe IIa
c Tipe IIb
2 Jantung (involuntary)
3
OTOT SECARA MIKROSKOPIS
4Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 399
5
Sumber Clinical Anatomy and Physiology for Veterinary Technician 3rd Ed (2008) pp 218
Struktur Otot Rangka
bull Struktur Otot
o Kebanyakan otot rangka bertaut padatulang
bull Serabut otot - Perkembangan
o Beberapa ratus Myoblast bergabungmembentuk satu myotube banyakinti
o Myotube berkembang menjadiserabut otot myofiber dewasa dg diameter 5-100 microm dan panjangnyabeberapa cm
Kumpulan serat otot bergabung sebagaikesatuan yang disebut fasikulus
Epimisium mengelilingi otot secarakeseluruhan
Perimisium mengelilingi fasciculus
Endomosium mengelilingi sarkolema(membrane serabut otot)
Epimisium perimysium dan endomysium bergabung membentuk tendon
Myofibril terdiri dari sarcomer -subunit yang berulang dantersusun secara seri
Sarcomer adalah unit fungsional(komponen terkecil yg dapatmenyelenggarakan semua fungsiorgan) otot kerangka unit kontraktif terkecil
Setiap Sarcomere mengandungproteins panjang- Myofilaments Tebal - Myosin 16 microm Tipis - Actin 10 microm Filamen tipis dan tebal saling
menumpuk sebagianmembentuk pola pita
Protein pengatur tropomiosindan troponin
Protein tambahan titin dannebulin
Sarcomere menyebabkan polalurikstriation pada ototkerangka
Thin
Thick
6
bull Lempeng Z ldquozwischen antarardquo tempat melekatnya filament tipis aktin
bull Pita A ldquoanisotropicrdquo ndash Gelap ndashmeliputi seluruh panjang filament tebal miosin ada tumpeng tindih dengan filamen tipis
bull Pita I ldquoisotropicrdquo- Terang ndash Bagian dari yang hanya berisi filament tipis aktin
bull Zona H ldquohelles jernihrdquo ndash daerah yang hanya ditempati filament tebal
bull Garis M ldquomittel tengahrdquo = tempat melekatnya filament tebal
7
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
TIPE OTOT
1 OTOT POLOS (involuntary)Umumnya digunakan pada kontraksi organ ( sal pencernaan
kantung kemih dan pembuluh darah) untuk pergerakan materi
ke dalam atau luar tubuh
2 OTOT LURIK (striated)1 Kerangka (voluntary) terdiri dari
a Tipe I
b Tipe IIa
c Tipe IIb
2 Jantung (involuntary)
3
OTOT SECARA MIKROSKOPIS
4Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 399
5
Sumber Clinical Anatomy and Physiology for Veterinary Technician 3rd Ed (2008) pp 218
Struktur Otot Rangka
bull Struktur Otot
o Kebanyakan otot rangka bertaut padatulang
bull Serabut otot - Perkembangan
o Beberapa ratus Myoblast bergabungmembentuk satu myotube banyakinti
o Myotube berkembang menjadiserabut otot myofiber dewasa dg diameter 5-100 microm dan panjangnyabeberapa cm
Kumpulan serat otot bergabung sebagaikesatuan yang disebut fasikulus
Epimisium mengelilingi otot secarakeseluruhan
Perimisium mengelilingi fasciculus
Endomosium mengelilingi sarkolema(membrane serabut otot)
Epimisium perimysium dan endomysium bergabung membentuk tendon
Myofibril terdiri dari sarcomer -subunit yang berulang dantersusun secara seri
Sarcomer adalah unit fungsional(komponen terkecil yg dapatmenyelenggarakan semua fungsiorgan) otot kerangka unit kontraktif terkecil
Setiap Sarcomere mengandungproteins panjang- Myofilaments Tebal - Myosin 16 microm Tipis - Actin 10 microm Filamen tipis dan tebal saling
menumpuk sebagianmembentuk pola pita
Protein pengatur tropomiosindan troponin
Protein tambahan titin dannebulin
Sarcomere menyebabkan polalurikstriation pada ototkerangka
Thin
Thick
6
bull Lempeng Z ldquozwischen antarardquo tempat melekatnya filament tipis aktin
bull Pita A ldquoanisotropicrdquo ndash Gelap ndashmeliputi seluruh panjang filament tebal miosin ada tumpeng tindih dengan filamen tipis
bull Pita I ldquoisotropicrdquo- Terang ndash Bagian dari yang hanya berisi filament tipis aktin
bull Zona H ldquohelles jernihrdquo ndash daerah yang hanya ditempati filament tebal
bull Garis M ldquomittel tengahrdquo = tempat melekatnya filament tebal
7
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
OTOT SECARA MIKROSKOPIS
4Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 399
5
Sumber Clinical Anatomy and Physiology for Veterinary Technician 3rd Ed (2008) pp 218
Struktur Otot Rangka
bull Struktur Otot
o Kebanyakan otot rangka bertaut padatulang
bull Serabut otot - Perkembangan
o Beberapa ratus Myoblast bergabungmembentuk satu myotube banyakinti
o Myotube berkembang menjadiserabut otot myofiber dewasa dg diameter 5-100 microm dan panjangnyabeberapa cm
Kumpulan serat otot bergabung sebagaikesatuan yang disebut fasikulus
Epimisium mengelilingi otot secarakeseluruhan
Perimisium mengelilingi fasciculus
Endomosium mengelilingi sarkolema(membrane serabut otot)
Epimisium perimysium dan endomysium bergabung membentuk tendon
Myofibril terdiri dari sarcomer -subunit yang berulang dantersusun secara seri
Sarcomer adalah unit fungsional(komponen terkecil yg dapatmenyelenggarakan semua fungsiorgan) otot kerangka unit kontraktif terkecil
Setiap Sarcomere mengandungproteins panjang- Myofilaments Tebal - Myosin 16 microm Tipis - Actin 10 microm Filamen tipis dan tebal saling
menumpuk sebagianmembentuk pola pita
Protein pengatur tropomiosindan troponin
Protein tambahan titin dannebulin
Sarcomere menyebabkan polalurikstriation pada ototkerangka
Thin
Thick
6
bull Lempeng Z ldquozwischen antarardquo tempat melekatnya filament tipis aktin
bull Pita A ldquoanisotropicrdquo ndash Gelap ndashmeliputi seluruh panjang filament tebal miosin ada tumpeng tindih dengan filamen tipis
bull Pita I ldquoisotropicrdquo- Terang ndash Bagian dari yang hanya berisi filament tipis aktin
bull Zona H ldquohelles jernihrdquo ndash daerah yang hanya ditempati filament tebal
bull Garis M ldquomittel tengahrdquo = tempat melekatnya filament tebal
7
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
5
Sumber Clinical Anatomy and Physiology for Veterinary Technician 3rd Ed (2008) pp 218
Struktur Otot Rangka
bull Struktur Otot
o Kebanyakan otot rangka bertaut padatulang
bull Serabut otot - Perkembangan
o Beberapa ratus Myoblast bergabungmembentuk satu myotube banyakinti
o Myotube berkembang menjadiserabut otot myofiber dewasa dg diameter 5-100 microm dan panjangnyabeberapa cm
Kumpulan serat otot bergabung sebagaikesatuan yang disebut fasikulus
Epimisium mengelilingi otot secarakeseluruhan
Perimisium mengelilingi fasciculus
Endomosium mengelilingi sarkolema(membrane serabut otot)
Epimisium perimysium dan endomysium bergabung membentuk tendon
Myofibril terdiri dari sarcomer -subunit yang berulang dantersusun secara seri
Sarcomer adalah unit fungsional(komponen terkecil yg dapatmenyelenggarakan semua fungsiorgan) otot kerangka unit kontraktif terkecil
Setiap Sarcomere mengandungproteins panjang- Myofilaments Tebal - Myosin 16 microm Tipis - Actin 10 microm Filamen tipis dan tebal saling
menumpuk sebagianmembentuk pola pita
Protein pengatur tropomiosindan troponin
Protein tambahan titin dannebulin
Sarcomere menyebabkan polalurikstriation pada ototkerangka
Thin
Thick
6
bull Lempeng Z ldquozwischen antarardquo tempat melekatnya filament tipis aktin
bull Pita A ldquoanisotropicrdquo ndash Gelap ndashmeliputi seluruh panjang filament tebal miosin ada tumpeng tindih dengan filamen tipis
bull Pita I ldquoisotropicrdquo- Terang ndash Bagian dari yang hanya berisi filament tipis aktin
bull Zona H ldquohelles jernihrdquo ndash daerah yang hanya ditempati filament tebal
bull Garis M ldquomittel tengahrdquo = tempat melekatnya filament tebal
7
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Myofibril terdiri dari sarcomer -subunit yang berulang dantersusun secara seri
Sarcomer adalah unit fungsional(komponen terkecil yg dapatmenyelenggarakan semua fungsiorgan) otot kerangka unit kontraktif terkecil
Setiap Sarcomere mengandungproteins panjang- Myofilaments Tebal - Myosin 16 microm Tipis - Actin 10 microm Filamen tipis dan tebal saling
menumpuk sebagianmembentuk pola pita
Protein pengatur tropomiosindan troponin
Protein tambahan titin dannebulin
Sarcomere menyebabkan polalurikstriation pada ototkerangka
Thin
Thick
6
bull Lempeng Z ldquozwischen antarardquo tempat melekatnya filament tipis aktin
bull Pita A ldquoanisotropicrdquo ndash Gelap ndashmeliputi seluruh panjang filament tebal miosin ada tumpeng tindih dengan filamen tipis
bull Pita I ldquoisotropicrdquo- Terang ndash Bagian dari yang hanya berisi filament tipis aktin
bull Zona H ldquohelles jernihrdquo ndash daerah yang hanya ditempati filament tebal
bull Garis M ldquomittel tengahrdquo = tempat melekatnya filament tebal
7
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Lempeng Z ldquozwischen antarardquo tempat melekatnya filament tipis aktin
bull Pita A ldquoanisotropicrdquo ndash Gelap ndashmeliputi seluruh panjang filament tebal miosin ada tumpeng tindih dengan filamen tipis
bull Pita I ldquoisotropicrdquo- Terang ndash Bagian dari yang hanya berisi filament tipis aktin
bull Zona H ldquohelles jernihrdquo ndash daerah yang hanya ditempati filament tebal
bull Garis M ldquomittel tengahrdquo = tempat melekatnya filament tebal
7
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
8Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 405
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
9
Filamen ditunjang oleh titin dan nebulin
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 406
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Miosin rangkaian panjang (Myosin Heavy Chains) ndash Seperti 2 tongkat golf dengan ekornya saling melilit dan kepala bengkok keluar
bull Miosin rangkaian pendek (Myosin Light Chains) terdiri dari essential light chains and regulatory light chains
10
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Bila heavy chain dipotong dengan enzyme maka structure daerah S1 (head) ygdikaitkan dengan light chain dpt ditentukan
bull Heavy chain mengandung actin binding siteand myosin ATPase site
11
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
12
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
13
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
14
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
neurotransmitter
NEURO-MUSCULAR JUNCTION
15
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
16
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
17
TUBULUS T
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed PP 404
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
18
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Intraseluler Ekstraseluler
K+ 124 23
Na+ 36 1088
Ca2+ 49 21
Mg2+ 14 13
Cl- 15 779
HCO3- 124 266
Phosphocreatine 352 -
Organic anion 45 14
19
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Somatic motor meuron releases Ach
at neuro-muscular junction1
Net entry of Na+ through Ach
receptor-channel initiates a muscle
action potential2
Action potential in T-tubule alters
conformation of DHP receptor3
DHP receptor opens Ca2+ release
channels in sarcoplasmic reticulum
and Ca2= enter cytoplasm4
Ca2+ bind to Troponin allowing
strong actin-myosin binding5
Myosin head execute power stroke6
Actin filament slides toward center of
sarcomere7
20
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
KONTRAKSI OTOT
Observationsbull Kontraksi Otot adalah hasil kontraksi sarkomer
bull Lebar Pita A tetap saat kontraksi
bull Pita I dan zona H memendek shorter
Sliding Filament Theory (Teori pergeseran filamen)bull Panjang filamin aktin dan miosin tidak berubah selama kontraksi (hanya bergeser)
bull Lebar daerah tumpang tindih semakin melebar (H zones and I bands are regions of non-overlap
bull Filaments tipis bergeser sepanjang filamen tebal
bull Karena filamen tipis terikat pada lempeng Z maka sarcomer memendek 21
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
ATP amp KONTRASI
1 Pemutusan Ikatan silang
Pada tahap ini ATP berikatan dengan Miosin
A-M + ATP A + M-ATP
disosiasi
Saat ini ATP terikat pada kepala miosin terjadi
penurunan afinitasnya kepala miosin terhadap
aktin sisi lainnya Contoh Allosteric Regulation
2 Memberi energi (Energising) Miosin
ATP dihidrolisis untuk memberi Miosin (kepala
miosin seperti ATPase) energi agar dapat
menempel kembali ke aktin sisi lainnya
A + M-ATP A + M-ADP-Pi
hidolisa ATP
Note Pi belum meninggalkan ADP
22
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
ATP amp KONTRASI
3 Penempelan Cross Bridge
Miosin masih mengikat ADP dan Pi and situasi ini disebut ldquoberenergirdquo sehingga kepala miosin berikatan dengan aktin
A + M-ADP-Pi A-M-ADP-Pi
berikatan
4 Pergerakan Cross Bridge
Pada keadaan berenersi ini M menyebabkan pergerakan antara filamen actin and myosin melalui pelepasan Pi ADP akan terlepas karena miosin tidak memiliki kemampuan mengikat ADP
A-M-ADP-Pi A-M + ADP + Pi
pergerakan
Pada tahap ini ikatan Actin and Myosin sangat kuat dan memerlukan enersi tambahan untuk memutuskan yaitu input ATP
23
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
DEPOLARISASI SAMPAI KE
DAERAH TRIAD
CA2+ DISEKRESIKAN OLEH Ca2+
CHANNEL
TERJADI PENYERAPAN SECARA
AKTIF Ca2+
24
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
1 Impuls syaraf me-depolar-kan sarcolemma
2 SR merangsang pelepasan Ca2+ dari terminal cisternae (SR
segera memulai pengumpulan kembali Ca++)
3 Ca2+ terikat di troponin menggerakkan tropomyosin dan bagian
aktive sites on actin
4 Crossbridge cycling begins
5 Ketika stimulus berhenti [Ca2+] di sarcoplasm cepat turun dan
otot relaksasi
25
Video
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
26
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN CA2+
bull Regulasi ndash diperlukan agar otot dpt kontrasi and relaksasi Serabut otot akan gagal kontraksi bila konsentrasi Ca2+ dari simpanan internal ditekan
bull Skinned serabut otot hasilkan tonus jika diberi ATP and Ca2+ tapi tidak akan tejadi bila hanya diberi ATP tanpa Ca2+
bull Kekuatan yg dibangkitkan padaskinned serabut otot proposional dg konsentrasi Ca2+
27
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
REGULATION OF MUSCLE CONTRACTION
PERAN Ca2+
bull Ca2+ and ATP diperlukan oleh ototuntuk laksanakan sikluscontractionrelaxation
bull Ca2+ tanpa ada ATP akan terjadi Rigor
bull Ca2+ memodulasi ATP-ase activity dari fragmen S1 miosin yg diamati + actin ndash tp hanya dg keberadaantroponin and tropomyosin
28
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
SERABUT SLOW-OXIDATIVE DAN FAST-GLYCOLITIC
Fast Twitch
bull glycolytic muscles
bull larger diameter fibers pale
color Easily fatigued
bull intermediate speed
bull anaerobic amp aerobic
Slow Twitch Aerobic less fatigue
bull Smaller diameter fibers
bull More mitochondria
bull More capillaries
bull Dark color due to myoglobin
bull Endurance activities
bull Postural muscles 29
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
SIFAT SERABUT KERUT PADA OTOT KERANGKA MAMALIA
SIFAT Slow oxidative
(Tipe I)
Fast oxidative
(Tipe IIa)
Fast Glycolytic
(Tipe IIb)
Diameter serabut
Kekuatan per area potongan melintang
Kecepatan kontraksi
Aktifitas miosin ATPase
Resistensi terhadap kelelahan
Jumlah mitokondria
Kapasitas oksidasi fosforilasi
Enzim untuk glikolisis anaerobik
sedang rendah tinggi
30
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
PERBANDINGAN OTOT PUTIH DAN MERAH
31
Tipe Otot Putih Otot Merah
Ukuran Besar (banyak unit
kontraksi)
Kecil
Warna Pucat ( miskin mioglobin) Merah (kaya mioglobin ndash
O2)
Aliran Darah
Mitokondria
Sedikit kapiler
Sedikit mitokondria
Banyak kapiler
Banyak mitokondria
Sumber ATP Glikogen - asam laktat Oksidasi fosforilisasi
(terutama dari siklus
Krebrsquos)
Kegunaan fungsional Kecepatan dan tenaga Endurance (bertahan
lama) kurang bertenaga
Kekurangan Cepat lelah Tenaga kurang
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
TRADE-OFFS BETWEEN
FAST-TWITCH AND SLOW-TWITCH
MUSCLE FIBERS
bull Serabut dg kec maksimum yg tinggi Vmax
(kerut cepatfast twitch) dpt menghasilkan lebih
kerja kekuatan mekanik(A) dan mechanical
power (B) tp menggunakan lebih banyak dari
serabut dg Vmax lebih rendah (kerut lambat)
bull Serabut dg Vmax rendah menggunakan energi
lebih efisien pg lambat
bull Serabut dg Vmax tinggi lebih efisien pd
kecepatan pemendekan yg tinggi
bull Jika hewan ingin meghasilkan baik gerakan
cepat maupun lambat secara efisien hewan itu
hrs memiliki kedua tipe otot tersebut
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Semua serabut otot dari 1 unit motorik
dapat ditemukan serabut-serabut
ototnya menyebar di otot tersebut
bull Syaraf motorik 1 menstimulasi serabut
otot dalam unitnya saja sementara
staraf motorik 2 merangsang serabut
otot di unitnya
bull Peningkatan jumlah serabut otot yang
terlibat kontarksi melalui peningkatan
keterlibatan unit motorik di otot
tersebut
bull Akan diperoleh respon bertingkat dalam
kontraksi otot
33
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
All or noneldquo
Fine touch
11 nerve to
Fiber
Finger tips
Big muscles
1 2000
Leg muscles
Weak stimulus
1048708 Lowest threshold fibers
1048708 Slow twitch typically
Moderate adds Fast
Oxidative
High stimulus all fibers
Asynchronous
1048708 Units take turns
1048708 Prevents fatigue 34
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Twitch respons otot kerangka terhadap rangsangan tunggal atau potensial aksi
bullPeriode latent - no change in length time during which impulse is traveling along
sarcolemma amp down t-tubules to sarcoplasmic reticulum calcium is being released
and so on (in other words muscle cannot contract instantaneously)
bullPeriode kontraksi - tension increases (cross-bridges are swivelling)
bullPeriode relaksasi - muscle relaxes (tension decreases) amp tends to return to its
original length 35
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
36
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
1 isotonic - tension or force generated by the muscle
is greater than the load amp the muscle shortens
2 isometric - load is greater than the tension or force
generated by the muscle amp the muscle does not
shorten
37
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
38
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
39
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
UJI DAYA KONSENTRASI ANDA SEKARANG Who is he
Tampilkan 30 detik
40
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Berdasarkan lokasi
Vaskular Gastrointestinal Uninarius Respirasi Reproduksi Okular
bull Pola kontraksi
41
OTOT POLOS
Sumber DU Silverthorn Human Physiology An Integrated Approach 6th Ed pp 426
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Pola koordinasi
42
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
PERBANDINGAN SINGLE UNIT AND MULTI UNIT
Single-Unit smooth muscle ndash serabut kontraksi bersama dan bekerja sebagai satu unit (single unit)
Seperti serabut jantung kecil memanjang and pipih pd tiap ujungnya
Dihubungkan dengan lainnya melalui gap junctions
Depolarisasi spontan (myogenic) ndash disebarkan ke sel dekatnya secara aktif
Kontraksi peristaltik ndash gelombang aktifitas yang bergerak sepanjang saluran pencernaan mendorong makanan Juga ditemukan di urinary bladder ureters dan uterus
Rangsangan syaraf memodulasi kekuatan frekwensi kontraksi tapi tidak menginisiasinya seperti pada otot jantung
Multi-Unit Smooth Muscle ndash serabut bekerja secara independen dan hanya kontraksi jika dirangsang oleh neurons or hormones (neurogenic)
Umumnya otonom dan involunter Kecuali Bladder
Tidak ada motor end plate - transmitter dilepas dar beberapa varicosities sepanjang akson - receptors tidak terkonsentrasi tapi difuse
Serabut otot tidak dihubungkan oleh Gap Junctions
Iris mata - regulasi diameter pupil
Otot polos pada dinding pembuluh darah
43
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Dapat ditemukan pada dinding organ digestive
tract urinary bladder uterus
bull Fungsi viseral - gerakan peristaltik untuk
mendorong isi atau squeezing to expel contents
ndash inervasi oleh sistim syaraf otonom ndash beberapa
otot polos dapat juga berfungsi secara
independent (myogenic)
bull Heterogenous - banyak subtipe
bull Tidak ada Sarkomer shg tidak nampak lurik
bull Berinti satu
bull Retikulum sarkoplasma tidak berkembang
bull Tidak ada tubulus T
bull Memiliki filamen tipis dan tebal tapi tidak
tersusun dalam sarkomer
bull Bundel filamen tipis melekat pada Dense Bodies atau Attachment Plaques ndash
dihubungkan dgn penghubung khusus yg juga mengikat sel tetangga - mengandung
alpha-actinin (seperti lempeng Z pd otot kerangka) dan vinculin - khusus pada otot
polos
bull Bundel Bundles of Thin Filaments are interdigitated with the thin filaments
bull Gap junctions pada otot polos single-unit - kontraksi bersama-sama
44
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
PERBANDINGAN MIKROSKOPISOTOT KERANGKA DAN POLOS
45
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
REGULASI KONTRAKSI OTOT POLOS
Beberapa otot polos kontraksi dan relaksasi sangat lambat
Mekanisme Eksitasi-kontraktion berbeda dari otot kerangka tapi masih
tergantung pada [Ca2+] dlm sarkoplasma
Retikulum sarcoplasmic tidak berkembang - Ca2+ datang dari
ekstraseluler dengan cara
Depolarisasi
Voltage gated Ca2+ channels pada sarkolema terbuka
Ca2+ masuk ndash mendorong kontraksi
Relaksasi jika permeabilitas Ca2+ kembali normal and pompa Ca2+
pada sarkolema menurunkan level Ca2+ intraseluler
Some Smooth muscle cells have Ca2+ spikes - inward current carried
by Ca2+ - quick rise in Ca2+ levels
46
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Otot polos tdk punya troponin tapi punya mekanisme pengaturan untuk aktin
bull Protein Caldesmon berikatan dg filamen halus mencegah ikatan dg myosin
bull Caldesmon dihilangkan dg
1 Calmodulin - Ca2+ berikatan dg calmodulin and kompleks calmodulinCa2+ berikatan dg caldesmon pembebasan daerah pengikatan kepala miosin pd aktin
2 Foforilasi caldesmon by Protein Kinase C Phosphorylated caldesmon does not bind to actin so myosin does bind actin
47
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Smooth muscles lack troponin Have other regulatory mechanisms - for myosin
ndash Binding of Ca2+ directly to myosin regulatory light chains changes myosin conformation allowing it to bind actin
ndash phosphorylation of myosin light chains by Myosin Light Chain Kinase Myosin LC Kinase is activated by Ca2+calmodulin
ndash Phosphorylation of another site on the myosin regulatory light chain by Protein Kinase C induces a conformational change that prevents actin myosin binding -relaxation
bull Slow action of kinases and slow changes of Ca2+ levels - slow rate of contraction of smooth muscle
48
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Homeostatic role
1048708 Control fluid
1048708 Sphincters
Tonic contractions
1048708 Support tubes
1048708 Move products
Slow contractions
1048708 Little fatigue
1048708 Low O2 use
Duration of muscle contraction in three types of muscle
Two Types of Smooth Muscle
bull Single-unit smooth muscle
Connected by gap junctions Sheet of muscle contracts a unit
eg small intestines
bull Multi-unit smooth muscle
Cells are not electrically connected each cell is stimulated independently
eg Iris and ciliary body of the eye 49
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
50
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
51
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
52
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
53
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Actin + Myosin Actin + MyosinP-ATP
Myosin Light ChainPhosphatase
Ca4++-Calmodulin-MLCKactive
CrossBridgeCycling
Power Stroke
ADP + Pi
ATP
Actin-MyosinP-ADP-P
(Relaxed) Head DetachmentRecock Head 90o
Stimulation
(Latched)
SlowDetachment
Phosphatase
+
(low ATPase
activity)
(high ATPase
activity)
ATP
Actin-Myosin-ADP-P
54
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Central1048708 Feeling
1048708 Lactic acid
Peripheral1048708 Glycogen depletion
1048708 Ca2+ interference
1048708 High Pi levels
1048708 ECF high K+
1048708 ACh depletion
55
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
MUSCLE HYPERTROPHY AND ATROPHY
A Repeated exhaustive stimulation of a muscle will tend to result in an increase in muscle mass Hypertrophy
1 addition of more myofibrils (ie an increase in diameter)2 increase in the machinery for energy production
ndash more mitochondriandash more glycolytic enzymes
note Hypertrophy does not involve the addition of new muscle fibers
The synthesis of new mass is stimulated by androgen (male) hormones (eg testosterone)
Consequently males tend to get bigger muscles That is also why the so-called lsquoanabolic steroidsrsquo are effective - but the benefits of increased muscle growth do not out weight to many substantial health risks of using these agents
B A decrease in stimulation leads to a loss of muscle mass -Atrophy
if prolonged it can result in the irreversible loss (death) of muscle fibers
56
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
57
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Perbandingan Otot Jantung dgn Kerangka
Skeletal Muscle
Large and Multinuclear Fibers
Fibers contract separately - small groups innervated by the same neuron
Under voluntary control - motor neurons
Surrounded by connective tissue and coupled to bones with tendons
Cardiac Muscle
Small fibers with Single Nuclei
Connected by Gap Junctions - Fibers contract all at once
Involuntary control - intrinsically active autonomic nerves
Connected to each other with Desmosomes - special intracellular adhesions
58
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Contractile Fibers (shown here)Striated appearance - actin and myosin
arranged in sarcomeres in myofibrils
T tubules associated with Z-disks of
sarcomeres
extensive sarcoplasmic reticulum
Intercalated disks - specialized places of
contact between muscle fibers - gap junctions
are located here
Conducting Fibers - PacemakersTidak ada Actin atau Myosin ndash tidak kontrasi
Banyak punya gap junctions dengan yg
lainnya dan serabut kontraktif berfungsi sbg
sistim transmisi signal
59
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Kontraksi Otot Jantung
bull Myogenic ndash dimulai dari otot itu sendiri (berlawanan dg neurogenic)
ndash Bioeletrisitas muncul secara spontan pada pacemaker Mereka menimbulkan potensial aktion secara ritmis
ndash PA menyebar melalui gap junction yang ada di serabut otot
ndash serabut otot jantung kontraksi secara bersama-sama
bull Inervasi oleh sistim syaraf sympatis dan parasympatis
ndash Tidak menghasilkan potensial aksi pada sinaps
ndash Berperan sebagai modulator
ndash Syaraf symphatis meningkatkan kekuatan amp kecepatan kontraksi
bull Parasympathis menurunkan kecepatan dan kekuatan kontraksi
60
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Action Potensial
bull Durasi potensial aksi pada otot
jantung jauh lebih lama dibanding
otot kerangka
bull Tahap plateau ratusan
milliseconds
ndash Tergantung pada influx of Ca2+ yg
melalui voltage gated Ca2+
channels
bull Rise in tension overlaps the
action potential
bull Periode refractory panjang jadi
ndash mencegah kontraksi tetani
ndash Otot dapat relax di antara denyut
ndash Menghasilkan pengaturan denyut
janjtung
61
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
bull Peningkatan Ca2+ intraseluler memicu kontraksi
Tubulus T mengalirkan potensial aksi jauh di dalam serabut otot
Depolarisasi mengaktifkan reseptor dihydropyridine pada Tubulus T
Influx of Ca2+ dari ruang extrasellular melalui reseptor dihydropyridine ndash tidak seperti otot kerangka dimana yang penting adalah aktivasi mekanis dari reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic Tidak ada aktivasi mekanis pada serabut otot jantung
Ca2+ dari ruang extrasellular memicu reseptor ryanodine pada retikulum sarcoplasmic untuk terbuka melepas Ca2+ dari simpanan intrasellular - Ca2+ yang tergantung dari Ca2+ release
Ca2+ dikeluarkan melalui Pompa Ca2+ pada retikulum sarkoplasmadan melalui pertukaran Na+ Ca2+ di membran plasma
bull Kekuatan kontraksi proposional dengan konsentrasi Ca2+ intraseluler
bull Ca2+ dari ruang extracellular and dari simpanan intracellular bervariasi antara species ndash pada hewan (mis kodok) with serabut otot yang kecil (larger surfacevolume ratio) pada umumnya Ca2+ berasal dari ruang extrasellular sedikit daridari SR yang berkembang jelek
62
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Tension in isolated frog muscle as a function of
depolarization The greater the depolarization the
greater the tension
Tension also depends on extracellular Ca2+
concentration With greater extracellular Ca2+ more
Ca2+ enters the cell at any level of depolarization
(greater driving force)
Little or no change seen with changing extracellular
Ca2+ in mammalian heart where Ca2+ comes from
intracellular stores
Increase in contraction strength by sympathetic
nervous system stimulation Catecholamines
bull stimulate release of Ca2+ from SR (a-adrenergic
receptor and innositol phospholipid 2nd
messenger)
bull Increase Ca2+ conductance of plasma membrane
(b-adrenergic receptors and adenylate cyclase
2nd messenger)63
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Creatine Phosphate
Intermediate
Limited store
Rapidly Depleted
Glycolysis
(Glucose)
Krebs Cycle
Oxidative Phosphorylation
Dari Darah atau
Glycogen
ADP + Creatine Phosphate
ATP + Creatine
Glycolysis
2 ATP + Asam Piruvat
Anaerobik
Asam Laktat
Aerobic
Acetyl Co-A
36 ATP
CO2
Water
64
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
65
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
66
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
67
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
68
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
69
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
70
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Calcium effectsAction potential process
71
Ryanodine receptor
72
Ryanodine receptor
72
