Diedit oleh Dr. Gianfranco De Angelis
Sungguh "mengecewakan melihat instruktur dan pelatih pribadi di gym memberikan" penjelasan "empiris" tentang berbagai topik: massa otot (hipertrofi), peningkatan kekuatan, daya tahan, dll., tanpa memiliki pengetahuan kasar tentang struktur histologis dan fisiologi otot. .
Sedikit yang hanya memiliki pengetahuan yang kurang lebih mendalam tentang anatomi makroskopis, seolah-olah cukup untuk mengetahui di mana bisep atau dada, mengabaikan struktur histologis dan apalagi biokimia dan fisiologi otot. subjek, dapat diakses bahkan oleh orang awam dari ilmu biologi.
Struktur histologis
Jaringan otot berbeda dari jaringan lain (saraf, tulang, ikat), karena karakteristik yang jelas: kontraktilitas, yaitu, jaringan otot mampu berkontraksi, atau memendekkan panjangnya. Sebelum melihat bagaimana memperpendek dan untuk mekanisme apa, mari kita bicara tentang strukturnya. Kami memiliki tiga jenis jaringan otot, berbeda baik secara histologis dan fungsional: jaringan otot lurik rangka, jaringan otot polos dan jaringan otot jantung. Perbedaan fungsional utama antara yang pertama dan dua lainnya adalah bahwa sementara yang pertama diatur oleh kehendak, dua lainnya tidak tergantung pada kehendak. Yang pertama adalah otot yang menggerakkan tulang, otot yang kita latih dengan barbel, dumbel dan mesin. Jenis kedua diberikan oleh otot-otot visera, seperti otot perut, usus, dll yang, seperti yang kita lihat setiap hari, tidak dikendalikan oleh kehendak.Jenis ketiga adalah jantung: jantung adalah juga terbuat dari otot, pada kenyataannya, ia mampu berkontraksi; khususnya, otot jantung juga lurik, oleh karena itu mirip dengan otot rangka, namun perbedaan penting, kontraksi ritmiknya tidak tergantung pada kehendak.
Otot lurik rangka adalah yang bertanggung jawab untuk aktivitas motorik sukarela, oleh karena itu untuk aktivitas olahraga. Otot lurik terdiri dari sel, seperti semua struktur dan sistem organisme lainnya; sel adalah unit terkecil yang mampu hidup secara otonom. Dalam organisme manusia ada miliaran sel dan hampir semuanya memiliki bagian sentral yang disebut nukleus, dikelilingi oleh zat agar-agar yang disebut sitoplasma. Sel-sel yang membentuk otot disebut serat otot: mereka adalah elemen memanjang, diatur secara longitudinal ke sumbu otot dan dikumpulkan dalam pita.Ciri utama serat otot lurik ada tiga:
- Ini sangat besar, panjangnya bisa mencapai beberapa sentimeter, diameternya 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm.) Sel-sel lain dari organisme, dengan beberapa pengecualian, memiliki dimensi mikroskopis.
- Ia memiliki banyak inti (hampir semua sel hanya memiliki satu) dan karena itu disebut "sinsitium polinuklear".
- Ini lurik melintang, yaitu, menyajikan pergantian pita gelap dan terang. Serabut otot memiliki formasi memanjang dalam sitoplasmanya, tersusun membujur terhadap sumbu serat dan oleh karena itu juga terhadap sumbu otot, yang disebut miofibril, kita dapat menganggapnya sebagai tali memanjang yang ditempatkan di dalam sel dari garis-garis seluruh serat.
Mari kita ambil miofibril dan mempelajarinya: ia memiliki pita gelap, yang disebut pita A, dan pita terang yang disebut I, di tengah pita I c "adalah garis gelap yang disebut garis Z. Ruang antara satu garis Z dan yang lainnya disebut sarkomer , yang mewakili elemen kontraktil dan unit fungsional terkecil otot; dalam praktiknya, serat memendek karena sarkomernya memendek.
Sekarang mari kita lihat bagaimana miofibril dibuat, itulah yang disebut ultrastruktur otot. Itu terbuat dari filamen, beberapa besar disebut filamen miosin, yang lain tipis disebut filamen aktin. Yang besar cocok dengan yang tipis sedemikian rupa sehingga pita A dibentuk oleh filamen besar (itulah sebabnya lebih gelap), pita I itu malah dibentuk oleh bagian filamen tipis yang tidak menempel pada filamen berat (dibentuk oleh filamen tipis lebih ringan).
Mekanisme kontraksi
Sekarang setelah kita mengetahui struktur histologis dan ultrastrukturnya, kita dapat mengisyaratkan mekanisme kontraksi. Dalam kontraksi filamen ringan mengalir di antara filamen berat, sehingga pita I berkurang panjangnya; dengan demikian sarkomer juga berkurang panjangnya, yaitu jarak antara satu pita Z dan yang lain: oleh karena itu kontraksi terjadi bukan karena filamen memendek, tetapi karena mereka telah mengurangi panjang sarkomer dengan menggeser panjang miofibril, oleh karena itu karena miofibril merupakan serat, panjang serat berkurang, akibatnya otot, yang terbuat dari serat, memendek. Jelas, agar filamen ini mengalir, diperlukan energi dan ini diberikan oleh suatu zat: l " ATP ( adenosine triphosphate), yang merupakan mata uang energi organisme.ATP terbentuk dari oksidasi makanan: energi yang dimiliki makanan diteruskan ke ATP yang kemudian mentransfernya ke filamen untuk membuatnya mengalir.Kontraksi terjadi juga diperlukan elemen lain , ion Ca ++ (Kalsium). Sel otot menyimpan cadangannya yang besar di dalam dan membuatnya tersedia untuk sarkomer ketika kontraksi harus terjadi.
Kontraksi otot dari sudut pandang makroskopik
Kita telah melihat bahwa elemen kontraktil adalah sarkomer, sekarang mari kita periksa seluruh otot dan mempelajarinya dari sudut pandang fisiologis, tetapi secara makroskopis Agar otot berkontraksi, stimulus listrik harus tiba: stimulus ini berasal dari motor saraf, mulai dari sumsum tulang belakang (seperti yang terjadi secara alami); atau bisa berasal dari saraf motorik yang direseksi dan dirangsang secara elektrik, atau dengan langsung merangsang otot secara elektrik. ; pada titik ini kita merangsangnya secara elektrik; otot akan berkontraksi, yaitu akan memendek dengan mengangkat beban; kontraksi ini disebut kontraksi isotonik. Sebaliknya, jika kita mengikat otot dengan kedua ujungnya ke dua penyangga yang kaku, ketika kita merangsangnya, ketegangan otot akan meningkat tanpa memendek: ini disebut kontraksi isometrik. Dalam praktiknya, jika kita mengambil barbel dari tanah dan mengangkatnya, ini akan menjadi kontraksi isotonik; jika kita memuatnya dengan beban yang sangat berat dan ketika mencoba mengangkatnya, oleh karena itu sambil mengkontraksikan otot secara maksimal, kita tidak menggerakkannya, ini akan disebut kontraksi isometrik. Dalam kontraksi isotonik, kita telah melakukan kerja mekanis (usaha = gaya x perpindahan); dalam kontraksi isometrik kerja mekanik adalah nol, karena: kerja = gaya x perpindahan = 0, perpindahan = 0, usaha = gaya x 0 = 0
Jika kita merangsang otot dengan frekuensi yang sangat tinggi (yaitu banyak impuls per detik), itu akan mengembangkan kekuatan yang sangat tinggi dan akan tetap berkontraksi secara maksimal: otot dalam kondisi ini dikatakan dalam keadaan tetanus, oleh karena itu kontraksi tetanik berarti maksimal. dan kontraksi terus menerus. Otot dapat berkontraksi sedikit atau banyak, sesuka hati; ini dimungkinkan melalui dua mekanisme: 1) Bila otot tidak berkontraksi sedikit, hanya beberapa serat yang berkontraksi; meningkatkan intensitas kontraksi, serat lain ditambahkan 2) Sebuah serat dapat berkontraksi dengan kekuatan yang lebih kecil atau lebih besar tergantung pada frekuensi pelepasan, yaitu jumlah impuls listrik yang mencapai otot dalam satuan waktu. Dengan memodulasi kedua variabel ini, sistem saraf pusat mengontrol seberapa kuat otot harus berkontraksi. Ketika otot memerintahkan kontraksi yang kuat, hampir semua serat otot tidak hanya memendek, tetapi semua akan memendek dengan banyak kekuatan: ketika memerintahkan kontraksi yang lemah hanya beberapa serat yang memendek dan dengan kekuatan yang lebih rendah.
Sekarang mari kita bahas aspek penting lain dari fisiologi otot: tonus otot. Tonus otot dapat didefinisikan sebagai keadaan kontraksi otot ringan yang terus menerus, yang terjadi secara independen dari kehendak. Faktor apa yang menyebabkan keadaan kontraksi ini? Sebelum lahir, otot sama panjangnya dengan tulang, kemudian, saat berkembang, tulang meregang lebih banyak daripada otot, sehingga yang terakhir diregangkan. Ketika otot diregangkan, karena refleks tulang belakang (refleks miotatik) otot itu berkontraksi, oleh karena itu peregangan terus-menerus yang dialami otot menentukan keadaan kontraksi yang ringan tetapi terus-menerus. Penyebabnya adalah refleks dan karena ciri utama refleks adalah ketidaksukaan, nada tidak diatur oleh kehendak. Nada adalah fenomena berdasarkan refleks saraf, jadi jika saya memotong saraf yang berpindah dari sistem saraf pusat ke otot, ia menjadi lembek, benar-benar kehilangan nadanya.
Gaya kontraksi otot tergantung pada penampangnya dan sama dengan 4-6 kg.cm2. Tetapi prinsip ini berlaku pada prinsipnya, tidak ada rasio proporsionalitas langsung yang tepat: pada seorang atlet, otot yang sedikit lebih kecil dari otot lain dapat menjadi lebih kuat. Otot meningkatkan volumenya jika dilatih. dengan peningkatan resistensi (ini adalah prinsip yang menjadi dasar senam beban); harus ditekankan bahwa volume setiap serat otot meningkat, sementara jumlah serat otot tetap konstan. Fenomena ini disebut hipertrofi otot.
Biokimia otot
Sekarang mari kita bahas masalah reaksi yang terjadi pada otot. Kami telah mengatakan bahwa energi diperlukan untuk terjadinya kontraksi; sel menyimpan energi ini dalam apa yang disebut ATP (adenosin trifosfat), yang, ketika memberikan energi ke otot, diubah menjadi ADP (adenosin difosfat) + Pi (fosfat anorganik): reaksinya terdiri dari pelepasan fosfat. Jadi reaksi yang berlangsung di otot adalah ATP → ADP + Pi + energi. Namun, stok ATP sedikit dan perlu untuk mensintesis ulang elemen ini. Oleh karena itu, agar otot berkontraksi, harus terjadi juga reaksi sebaliknya (ADP + Pi + energi > ATP), sehingga otot selalu memiliki ATP yang tersedia.Energi untuk membuat resintesis ATP berlangsung diberikan kepada kita melalui makanan: ini, setelah dicerna dan diserap, mencapai otot melalui darah, di mana mereka melepaskan energinya, tepatnya untuk membuat bentuk ATP.
Zat energi par excellence diberikan oleh gula, khususnya glukosa. Glukosa dapat dipecah dengan adanya oksigen (dalam aerobiosis) dan, seperti yang mereka katakan tidak benar, "dibakar"; energi yang dilepaskan diambil oleh ATP, sementara semua yang tersisa dari glukosa adalah air dan karbon dioksida. 36 molekul ATP diperoleh dari satu molekul glukosa. Tetapi glukosa juga dapat diserang tanpa adanya oksigen, dalam hal ini glukosa berubah menjadi asam laktat dan hanya dua molekul ATP yang terbentuk; asam laktat kemudian, masuk ke dalam darah, pergi ke hati di mana ia kembali diubah menjadi glukosa.Siklus asam laktat ini disebut siklus Cori. Apa yang praktis terjadi ketika otot berkontraksi? Pada awalnya, ketika otot mulai berkontraksi, ATP segera habis dan, karena belum ada adaptasi kardiosirkulasi dan pernapasan yang akan terjadi kemudian, oksigen yang mencapai otot tidak mencukupi, sehingga glukosa terurai menjadi tidak adanya oksigen. oksigen membentuk asam laktat Dalam kedua kalinya kita dapat memiliki dua situasi: 1) Jika upaya terus ringan, oksigen cukup, maka glukosa akan teroksidasi dalam air dan karbon dioksida: asam laktat tidak akan menumpuk dan olahraga dapat berlangsung berjam-jam (karena itu jenis usaha ini disebut aerobik; misalnya lari lintas alam) 2) Jika usaha terus dilakukan secara intensif, meskipun banyak oksigen yang mencapai otot, banyak glukosa akan terpecah tanpa adanya oksigen; oleh karena itu banyak asam laktat yang akan menyebabkan kelelahan (kita berbicara tentang upaya anaerobik, misalnya lari cepat, seperti 100 meter).Saat istirahat, asam laktat, dengan adanya oksigen, akan berubah kembali menjadi glukosa. Pada awalnya, bahkan dalam upaya aerobik, kita kekurangan oksigen: kita berbicara tentang hutang oksigen, yang akan dibayar saat kita beristirahat; oksigen ini akan digunakan untuk mensintesis kembali glukosa dari asam laktat; nyatanya, segera setelah aktivitas, kita mengonsumsi lebih banyak oksigen daripada biasanya: kita melunasi hutang. Seperti yang Anda lihat, kami telah mengutip glukosa sebagai contoh bahan bakar, karena itu mewakili otot yang paling penting, bahkan jika lemak memiliki jumlah energi yang lebih besar, untuk mengoksidasi mereka sejumlah glisida dan lebih banyak oksigen selalu dibutuhkan.Dengan tidak adanya ini ada gangguan yang cukup besar (ketosis dan asidosis) Protein dapat digunakan sebagai bahan bakar, tetapi karena protein adalah satu-satunya yang digunakan untuk melatih otot, fungsi plastis berlaku di dalamnya. Lipid memiliki karakteristik bahwa, untuk berat yang sama, mereka memiliki lebih banyak energi daripada gula dan protein: mereka idealnya digunakan sebagai Jadi glisida adalah bahan bakar, protein adalah bahan baku, lipid adalah cadangan.
Saya telah mencoba dalam artikel ini tentang fisiologi otot untuk menjadi sejelas mungkin, tanpa mengabaikan ketelitian ilmiah sedikit pun: Saya percaya bahwa saya akan mencapai hasil yang sangat baik jika saya telah merangsang para profesional kebugaran untuk mengambil minat yang lebih serius dalam fisiologi, karena Saya percaya bahwa gagasan mendasar tentang fisiologi dan anatomi harus menjadi warisan budaya yang tak tergantikan untuk mencoba memahami tubuh manusia yang luar biasa ini dengan cara tertentu.
