FAAL NEUROMUSCULAR POTENSIAL MEMBRAN, AKSI POTENSIAL dan KONTRAKSI OTOT

FAAL NEUROMUSCULAR POTENSIAL MEMBRAN, AKSI POTENSIAL dan KONTRAKSI OTOT.

Tujuan Pembelajaran. Pemahaman komprehensif mengenai : Mekanisme timbulnya aksi potensial dan fase-fasenya Sumasi temporal dan spasial dalam potensial aksi Perbedaan hantaran aksi potensial pada akson bermielin dan tidak bermielin Transmisi impuls di neuromuscular junction otot skelet Mekanisme kontraksi otot skelet.

[Audio] Komunikasi sel berperan penting untuk proses homeostasis karena tubuh harus senantiasa memantau adanya perubahan-perubahan nilai berbagai parameter, lalu mengkoordinasikan respons yang sesuai sehingga perubahan yang terjadi dapat disesuaikan. Untuk itu sel-sel tubuh harus mampu berkomunikasi satu dengan lainnya. Seperti kita berkomunikasi dgn Bahasa, sel mampu berkomunikasi dgn bhn kimia dan sinyal elektrik. Komunikasi antar sel merupakan media yang menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh. Pengendalian yang paling sederhana terjadi secara lokal (intrinsik) yaitu dengan komunikasi antar sel yang berdekatan atau di dalam sel itu sendiri. Komunikasi ini dapat terjadi melalui bahan kimia contohnya spt neurotransmitter dan hormon serta mll sinyal listrik .Melalui bahan kimia yakni terjadi pada .Komunikasi intrasel yang merupakan proses pengubahan sinyal di dalam sel itu sendiri, sel A mengeluarkan bahan kimia b yg akan mempengaruhi kerja sel A itu sendiri.

DIRECT INTERCELLULAR COMMUNICATION Ions and small molecules O (a) Gap junctions O O (b) Transient linkup of cells' markers INDIRECT INTERCELLULAR COMMUNICATION VIA EXTRACELLULAR CHEMICAL MESSENGERS cell Paracrine (c) Paracrine sEretion Local target cell O Local target cell O signal Secreting cell (neuron) (d) Secreting cell æll) Oø:o Nontarget (no (e) Hormonal Blood ø—Hormone Distant target O Neurotransmitter secretion Neurohormone signal Secreting cell (neuron) Nontarget cell (no receptors) Distant target cell O (f) Neurohormone ucretion IFigure 4-19 Types of interæIILJIar communication. Gap junctions and transient direct linkup Of cells by means Of complementary surface markers are means of direct communication cells. paracrines, neurotranynitters. hormones, and neurohormones are all extracellular chemical messengers that accomplish indirect communication bet•ueen cells These cnemjcal messengers differ in their source and the distance they travel to reach their target cens.

Prinsip dasar Transport melalui Membran. Setiap molekul memiliki kecenderungan untuk menempati ruang dengan merata Molekul pada konsentrasi ↑ memiliki tekanan lebih besar Setiap molekul mempunyai kecenderungan untuk selalu bergerak karena mengandung energi kinetik.

Potensial Membran. Membran potensial merupakan potensial yang diakibatkan oleh adanya perbedaan muatan pada sisi dalam dan luar membran sel Proses yang berperan adalah difusi dan transport aktif.

Difusi. Concentrated stKJar solutim sugar molecules Dilute sugar solution permeable membrane Diffusion water molecules uniform distribution of water and sugar molecules.

Potensial Membran. Seluruh membran sel tubuh mampu menghantarkan potensial elektrik. Sel saraf dan otot mampu memunculkan perubahan impuls elektrokimia pada membrannya dengan cepat  untuk menghantarkan sinyal sepanjang saraf atau otot [sel-sel exitable ] S el -sel lain (sel kelenjar, makrofag , sel bersilia ), perubahan lokal potensial membran mengaktifkan fungsi2 sel..

Fisika Dasar Potensial Membran. Perbedaan konsentrasi ion menyebabkan Potensial Difusi / Potensial Membran.

Potensial Difusi. Gambar A : Konsentrasi Kalium banyak di intrasel  kalium cenderung difusi ke ekstrasel  intrasel menjadi elektronegatif dan ekstrasel menjadi elektropositif  perbedaan potensial/membran potensial (potensial difusi) sebesar -94 mV (di dalam lebih negatif)  memblok aliran kalium ke ekstrasel . G ambar B : Natrium lebih banyak di ekstrasel  Na cenderung difusi ke intrasel  ekstrasel menjadi elektronegatif dan intrasel menjadi elektropositif  perbedaan membran potensial (potensial difusi) sebesar +61 mV (di dalam lebihpositif )  memblok aliran Na ke intrasel ..

[Audio] Misalnya EMF ion Kalium Ion kalium di ekstrasel 1 sedangkan di intrasel 10 maka ion kalium cenderung ke ekstraselular menghasilkan potensial membran 61 mV. Tanda negatif digunakan karena karena yang berdifusi dari intrasel menuju ekstrasel adalah kalium ion bermuatan positif..

[Audio] Dari rumus tersebut nampak bahwa: Ion Na,K,Cl berperan dalam menentukan poteinsial membran di serabut saraf dan otot. Gradien konsentrasi masing2 ion tersebut menentukan voltase potensial membran yang sebanding dengan permiabilitas membran terhadap ion tersebut. Gradient konsentrasi ion dari bagian dalam ke bagian luar membran menyebabkan elektronegatifitas di bagian dalam membran. Hal ini terjadi karena keluarnya ion positif keluar sel meninggalkan anion negatif tetap di dalam sel. Hal ini berlawanan jika yang berdifusi adalah ion negatif yaitu CL- dari luar ke dalam, membawa ion negatif ke dalam sel dan meninggalkan ion positif di luar sel. Permiabilitas Na dan K lah yang paling berpengaruh untuk transmisi sinyal di neuron, karena pada keadaan tersebut yang paling cepat perubahannya adalah kanal2 ion tersebut..

[Audio] Mikropipet berisi cairan elektrolit ditusukkan ke membran sel dan indifferent elektroda di ekstrasel lalu dihubungkan dengan voltmeter. Perbedaan potensial antara intra dan ekstrasel diukur dengan voltmeter..

Resting Membrane Potential (RMP)/ Potensial Membran Istirahat (PMI).

[Audio] Pada serabut saraf yang normal difusi kalium sebesar 100 kali lipat daripada natrium sehingga diperoleh potensial akhir sebesar -86 mV yang mendekati potensial membran akibat difusi ion kalium..

[Audio] Summary : hanya difusi ion natrium dan kalium saja akan memberikan potensial membran -86mV dengan peran ion kalium yang utama, dengan pompa ion Natrium Kalium diperoleh membran potensial -90mV.

[Audio] Awal mula aksi potensial : Perubahan mendadak negativitas MPI menjadi positif pada onsetnya dan berakhir menjadi negatif kembali. Untuk mentransmisikan sinyal saraf, aksi potensial merambat hingga ujung saraf..

[Audio] Tahap Depolarisasi Pada tahap ini, membran secara tiba-tiba menjadi sangat permeabel terhadap ion natrium. Hal ini menyebabkan kanal ion natrium terbuka dengan cepat dan sejumlah besar ion natrium yang bermuatan positif berdifusi masuk ke dalam akson. Keadaan membran yang awalnya terpolarisasi dengan nilai -90 milivolt secara cepat menjadi semakin positif. Tahap Repolarisasi Tahapan ini berlangsung setelah tahap depolarisasi berakhir, dan membran menjadi lebih permeabel terhadap ion kalium. Berakhirnya tahap depolarisasi adalah ketika kanal ion natrium tertutup dengan cepat yang diikuti oleh pembukaan kanal ion kalium secara lambat..

[Audio] Saat istirahat gerbang aktivasi menutup, Natrium tidak dapat masuk ke dalam. Saat membran potensial meningkat (menjadi -70 hingga -50) gerbang aktivasi terbuka sehingga meningkatkan permeabilitas natrium dan natrium masuk ke dalam (500 – 5000 kali lipat). Seiring dengan peningkatan membran potensial, pada 1/10.000 detik setelah gerbang aktivasi terbuka, gerbang inaktivasi mulai menutup tetapi lebih pelan daripada proses gerbang terbukanya gerbang aktivasi. Akibatnya ion natrium tidak dapat masuk kembali sehingga pada titik ini membran potensial kembali negatif ke keadaan istirahat,disebut proses repolarisasi. Gerbang inaktivasi tidak akan terbuka kembali sampai membran potensial kembali pada keadaan resting sehingga biasanya tidak mungkin kanal bisa terbuka lagi tanpa adanya repolarisasi.

[Audio] Saat resting, gerbang kalium tertutup sehingga ion Kalium tidak dapat keluar Saat membran potensial meningkat hingga nol, gerbang kalium terbuka sehingga ion kalium keluar.

[Audio] Transport kalsium ada 2 macam : Pompa Calsium yang selalu memompa kalsium ke ekstrasel Kanal bergerbang voltase yang terbuka pada saat depolarisasi, sehingga kalsium masuk ke dalam sel. Gerbang ini terbuka 20 kali lebih lambat dari pada Natrium sehingga depolarisasi yang dihasilkan lebih terjaga..

Inisiasi Aksi Potensial. Tanpa stimulus, membran tetap dalam keadaan istirahat Siklus Umpan Balik Positif yang membuka Kanal Natrium Stimulus yang meningkatkan potensial membran akan membuka kanal Na  potensial membran makin naik  membuka makin banyak kanal Na lain  siklus berulang hingga semua kanal Na terbuka*  1/10.000 detik kemudian peningkatan potensial membran  kanal Na menutup dan kanal K terbuka  aksi potensial berakhir * Threshold /Ambang batas untuk Inisiasi Aksi Potensial Peningkatan potensial membran 15-30 mV mampu membuka kanal Na  -65 mV disebut ambang batas stimulus..

Eksitasi – Proses menghasilkan Aksi Potensial. S eluruh faktor yang dapat menyebabkan difusi Na+ ke intrasel yang cukup, dapat membuka kanal Na secara spontan. Mekanik: tekanan mekanik mengeksitasi saraf sensoris kulit K imiawi : neurotransmiter kimiawi yang menjalarkan sinyal dari neuron ke neuron lain di otak A liran listrik: muatan listrik yang menjalarkan sinyal pada otot jantung atau usus..

[Audio] B. Ion Natrium masuk ke intrasel menyebabkan potensial membran menjadi positif.

Hukum All or None. Sekali terjadi aksi potensial di suatu titik membran maka proses depolarisasi akan tersebar ke seluruh area membran (jika kondisi tepat) atau tidak sama sekali. Pada suatu saat, aksi potensial tidak memenuhi ambang batas voltase untuk menstimulasi membran di sebelahnya maka penyebaran depolarisasi akan berhenti . *U ntuk dapat melanjutkan penyebarannya, rasio aksi potensial dengan threshold exsitasi harus > 1 yang disebut safety factor.

Mengembalikan Gradien Ion Natrium dan Kalium Post Aksi Potensial.

Plateau Pada Beberapa Aksi Potensial. T erjadi pada otot jantung Disebabkan oleh : 2 macam kanal yang berperan dalam depolarisasi : Voltage-activated Na channel ( fast channel ): depolarisasi cepat Voltage-activated Ca-Na channel ( slow channel ) : plateau 0.2-0.3” 2) Kemungkinan Voltaged-gated K Channel yang lambat terbuka..

Ritmisitas Beberapa Jaringan Eksitabel – Repetitive Discharge.

[Audio] Pada sel jantung, dmn potensial istirahat nya lebh tinggim yakni -60-70. Hiperpolarisasi perlahan menghilang, sehingga potensial membran dapat kembali mencapai threshold untuk terexitasi Kembali cepat dalam periode 1 milidetik.

[Audio] Selubung myelin mengitari axon. Selubung myelin dibentuk oleh sel schwan yang lapis demi lapis menyelubungi akson sehingga terbentuk tumpukan membran sel saraf yang mengandung substansi lemak sphyngomyelin..

[Audio] Meskipun ion tidak bisa melewati axon bermyelin, ion dapat menyebrangi nodus ranvier..

[Audio] Periode Refrakter pada Otot jantung Refrakter Absolut: Refrakter relatif.

-40 50 7 -60 -60 mV —4 -40 -50 60 Figure 46-11. -70—75 Stimulation of a neuron by presynaptic terminals located on dendrites, showing, decremental conduction of excitatory (E) electrotonic in the two dendrites to the left and inhibition (I) of dendritic excitation in the dendrite that is A powerful Of inhibitory synapses at the initial segment of the axon is also shown..

Penghambat Eksitabilitas. Membrane –stabilizing factor yang menurunkan eksitabilitas misalnya konsentrasi ion Ca ekstraselular yang tinggi  menurunkan permeabilitas Na. Anestesi Lokal misal Procain dan tetracain langsung menghambat terbukanya kanal Na  sinyal saraf gagal melewati saraf yang teranestesi..

Transmisi Neuromuskular & Kontraksi Otot. dr. Novita Titis Harbiyanti Sp.S Departemen Fisiologi FKUB.

Neuromuskular. Neuromuscular junction adalah daerah pertemuan atau sinaps antara membran sel saraf dan membran otot Muskuler ( otot ) fungsinya memendek / kontraksi . Dalam kontraksi perlu dirangsang oleh syaraf ( neuron ) Tiap akson bercabang , tiap cabang mempersarafi 1 serabut otot Pada akhir cabang akson kehilangan selubung mielin dan berhubungan dengan motor end plate.

[Audio] Serabut otot skeletal dipersarafi oleh serabut saraf yang besar dan bermyelin berasal dari motoneuron cornu anterior medulla spinalis. Ketika mencapai perut otot, serabut saraf akan bercabang – cabang dan menginervasi 3 hingga ratusan serabut otot. Setiap ujung serabut saraf akan membuat taut dengan serabut otot disebut taut neuromuskular. Hanya sekitar 2% satu serabut saraf memnginervasi satu serabut otot. Potensial aksi dari serabut saraf akan berjalan menuju ujung serabut saraf kemudian menyebar ke dua arah sepanjang serabut otot..

Bagian – bagian Neuro muskular juction. Synaptic gutter /Palung Sinaps t.a mitokondria penghasil ATP untuk produksi asetilkolin di sitoplasma, lalu disimpan dalam vesikel Synaptic cleft /Celah sinaps terdapat enzim asetilkolinesterase yang memecah Ach Subneural cleft /Celah subneural untuk memperluas permukaan kerja asetilkolin..

branch of motor nerve fit»r axon terminal synaptic vesicle myofbril mitochondria nucleus folded neurotransmitter receptor axon terminal synaptic cleft.

[Audio] Ion Ca diduga mengaktifkan Ca2+ calmodulin dependent protein kinase yang kemudian menfosforilasi protein synapsin yang mengkaitkan vesikel Ach pada sitoskeleton terminal presinaptik. Sehingga vesikel bisa bebas dari sitoskeletonnya dan dapat bergerak ke zona aktif di preneural dekat dense bar hingga menenpati tempat pengeluaran dan mengeluarkan Ach ke ruang sinaptik melalui eksositosis..

[Audio] Lebih banyak ion Na yang masuk karena: Ion Na yang paling banyak di ECF Negativitas bagian dalam menarik ion positif Na yang secara simultan mencegah efflux K.

END PLATE POTENTIAL. +20 -100 o Threshold c 15 30 45 MillisEonds 60 75 Figure 7-4. End plate potentials (in millivolts). A, Weakened end plate potential recorded in a curarized muscle that is too weak to elicit an action potential. B, Normal end plate potential eliciting a muscle action potential. C, Weakened end plate potential caused by botulinum toxin that decreases end plate release of acetylcholine, again too weak to elicit a muscle action potential..

Destruksi Asetilkolin oleh Asetilkolinesterase. Agar tidak mengaktivasi reseptor terus menerus Ach segera dibersihkan dari celah sinaps dgn mekanisme : D estruksi enzim asetilkolinesterase Berdifusi keluar sinaptic cleft.

Biologi Molekular Pembentukan dan Pelepasan Asetilkolin.

Obat-obatan yang Menghambat Transmisi di NMJ. Curariform : D- tubocurrarine Blok Ach di reseptor Ach serabut otot  menghambat peningkatan permiabilitas kanal membran  menghambat aksi potensial.

Struktur Organisasi Otot Skelet. Fasikulus otot berisi serat otot Serat otot disebut 1 sel otot Didalam serat otot terdapat myofibril Myofibril tersusun dari filamen aktin dan miosin.

Masing-masing myofibril memiliki pita A Gelap dan Pita I terang Pita A : terdapat 2 filament yakni filament tebal dan tipis  yang membuat warna gelap  tersusun dari myosin  myosin terbagi menjadi kepala dan ekor miosin Pita I : terdapat filament tipis saja  yang membuat warna terang  tersusun dari aktin , troponin dan tropomiosin.

Pada aktin ada sisi aktif ( kepala aktin ) yang ditutupi oleh tropomyosin Ketika otot dalam kondisi tidak kontraksi . Ketika otot berkontraksi troponin dan tropomyosin menggeser sehingga sisi aktif aktin terbuka , sehingga kepala myosin menempel ke sisi aktif aktin Garis M : menyangga filamen tebal Garis Z : menyangga filamen tipis Garis Z-Z  sarkomer Zona H : zona pada pita A yang hanya terdapat myosin saja Sarkomer adalah unit fungsional terkecil dari otot.

Transmisi impuls dari saraf ke otot. Spinal cord Motor unit Muscle Somatic motor neuron Motor unit Somatic motor axon Motor unit Neuromuscular junctions Skeletal muscle fibers Figure 6-14. A motor unit consists of a motor neuron and the group of skeletal muscle fibers it innervates. A single motor axon may branch tc innervate several muscle fibers that function together as a group. Although each muscle fiber is innervated by a single motor neuron, en entire muscle may receive input from hundreds of differ- ent motcy neurons..