Biologi SMA/MA Kelas XI SISTEM GERAK Biologi SMA/MA Kelas XI

KOMPETENSI DASAR Menganalisis hubungan antara struktur jaringan penyusun organ pada sistem gerak dan mengaitkan dengan bioprosesnya sehingga dapat menjelaskan mekanisme gerak serta gangguan fungsi yang mungkin terjadi pada sistem gerak manusia melalui studi literatur, pengamatan, percobaan, dan simulasi. Menyajikan hasil analisis tentang kelainan pada struktur dan fungsi jaringan gerak yang menyebabkan gangguan sistem gerak manusia melalui berbagai bentuk media presentasi.

TUJUAN PEMBELAJARAN AFEKTIF Siswa dapat mengubah sikap untuk menyadari dan mengagumi pola pikir ilmiah dalam mengamati bioproses pada sistem gerak. Siswa dapat menunjukkan perilaku peduli tergadap keselamatan diri dan lingkungan dengan menerapkan prinsip keselamatan kerja saat melakukan kegiatan pengamatan dan percobaan tentang sistem gerak di laboratorium dan di lingkungan sekitar.

TUJUAN PEMBELAJARAN KOGNITIF Siswa dapat menggolongkan bentuk-bentuk tulang penyusun rangka manusia dengan menggunakan torso. Siswa dapat menjelaskan fungsi rangka pada manusia. Siswa dapat menjelaskan macam-macam tulang penyusun rangka tubuh. Siswa dapat menghitung jumlah tulang penyusun bagian- bagian tubuh. Siswa dapat membandingkan struktur tulang rawan dengan tulang keras. Siswa dapat menganalisis struktur penyusun tulang berdasarkan hasil percobaan.

TUJUAN PEMBELAJARAN KOGNITIF (lanj.) Siswa dapat menjelaskan anatomi tulang dengan menggunakan gambar. Siswa dapat mengemukakan proses pembentukan tulang (osifikasi). Siswa dapat mengaitkan faktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan tulang dengan fakta-fakta dalam kehidupan. Siswa dapat menjelaskan mekanisme kerja otot. Siswa dapat menganalisis jenis gerakan yang berfungsi dalam kegiatan sehari-hari.

TUJUAN PEMBELAJARAN PSIKOMOTORIK Siswa dapat membuat awetan rangka hewan vertebrata. Siswa dapat menggambar ilustrasi struktur tulang dan otot rangka. Siswa dapat mendemonstrasikan berbagai gerakan persendian. Siswa dapat mendemonstrasikan gerakan antagonis dan sinergis. Siswa dapat menggunakan media presentasi untuk menyajikan data hasil analisis ganggguan sistem gerak.

Menurut pendapat Anda, mengapa tulang manusia bisa patah seperti gambar di bawah ini?

I. RANGKA TUBUH Rangka manusia merupakan alat gerak pasif yang akan digerakkan oleh otot. Mendukung terjadinya gerakan. Hematopoesis. Tempat penyimpanan mineral. Tempat penyimpanan energi. Fungsi imunologis. Fungsi rangka: Memberi bentuk dan postur tubuh. Melindungi organ-organ yang lunak. Penyangga berat badan. Tempat melekatnya otot rangka. Dibedakan menjadi 2 jenis: rangka aksial dan rangka apendikular.

Rangka tubuh pada manusia

A. Rangka Aksial (Rangka Sumbu Tubuh) Tulang Tengkorak Befungsi melindungi otak, organ pendengaran, dan organ penglihatan. Terdiri atas tulang kranial (tulang tempurung kepala) dan tulang fasial (tulang wajah).

Tulang Telinga Dalam dan Tulang Hioid Tulang telinga dalam dan tulang hioid terletak di dalam tengkorak. Tulang telinga dalam berfungsi menerima dan mentransmisikan impuls suara. Tulang hioid berfungsi sebagai tempat melekatnya otot mulut dan lidah sehingga dapat membantu proses menelan.

Tulang Belakang (Kolumna Vertebra) Tersusun dari 26 ruas yang yang dihubungkan oleh cakram tulang rawan fibrosa. Fungsi: Menopang kepala dan bagian tubuh lainnya. Melindungi organ dalam tubuh. Tempat melekatnya tulang rusuk. Menentukan sikap tubuh.

Tulang belakang (vertebrae)

Tulang dada (Sternum) dan Tulang Rusuk (Kosta) Berfungsi melindungi paru-paru dan jantung Tulang dada terdiri atas 3 bagian: manusbrium sterni, korpus sterni, dan prosesus xifoid. Tulang rusuk dibedakan menjadi 3 macam: Tulang rusuk sejati: ujung depan melekat pada tulang dada (7 pasang). Tulang rusuk palsu: ujung depan melekat pada tulang rusuk di atasnya (3 pasang). Tulang rusuk melayang: ujung depan tidak melekat pada tulang manapun (2 pasang).

Tulang dada dan tulang rusuk

A. Rangka Apendikuler (Rangka Pekengkap atau Anggota Gerak Tubuh) Gelang Bahu (Pektoral) Merupakan persendian yang menghubungkan lengan dengan badan. Terdiri atas tulang skapula (belikat) dan tulang klavikula (selangka)

Anggota Gerak Atas Terdiri atas humerus(tulang pangkal lengan), radius (tulang pengumpil), ulna (tulang hasta), karpal (tulang pergelangan tangan), metakarpal (tulang telapak tangan), dan falangus (tulang jari tangan). Gelang Panggul (Pelvis) Berfungsi menyangga berat tubuh dan melindungi bagian dalam rongga pelvis Terdiri atas ilium (tulang usus), pubis (tulang kemaluan), dan iskium (tulang duduk)

Tulang anggota gerak atas Tulang gelang panggul (pelvis)

Anggota Gerak Bawah Terdiri atas femur (tulang paha), tibia (tulang kering), fibula (tulang betis), patela (tulang tempurung lutut), tarsal (tulang pergelangan kaki), metatarsal (tulang telapak kaki), dan falangus (tulang jari kaki)

II. TULANG A. Struktur Tulang Lapisan tulang dari arah luar ke dalam tersusun atas lapisan-lapisan berikut. Perosteum. Terdiri atas jaringan ikat fibrosa dan selapis osteoblas. Fungsi: tempat melekat otot rangka, memberi nutrisi untuk pertumbuhan tulang, dan perbaikan jaringan tulang yang rusak. Tulang kompak. Lapisan yang teksturnya halus, padat, sedikit berongga, dan sangat kuat. Mengandung zat kapur kalsium fosfat dan kalsium karbonat

Tulang spons. Lapisan yang teksturnya berongga dan berisi sumsum merah. Endosteum. Jaringan ikat areolar vaskuler yang melapisi rongga sumsum. Sumsum tulang. Lapisan paling dalam dan berbentuk jeli. Fungsi: produksi sel darah merah, sel darah putih, dan keping darah.

B. Bentuk Tulang Tulang pipa. Bentuknya silindris panjang. Contoh: tulang pangkal lengan (humerus), tulang hasta (ulna), tulang paha (femur), dll. Tulang pendek. Berukuran pendek dan berbentuk kubus. Contoh: tulang pergelangan tangan (karpal) dan tulang pergelangan kaki (tarsal). Tupang pipih. Berbentuk lempengan. Contoh: tulang tengkorak, tulang rusuk, dan tulang dada.

Tulang tidak beraturan. Bentuknya tidak beraturan Tulang tidak beraturan. Bentuknya tidak beraturan. Contoh: tulang-tulang penyusun tulang belakang (vertebrae). Tulang sesamoid. Berukuran kecil dan bulat yang terdapat pada formasi persendian. Bersambungan dengan kartilago, ligamen, atau tulang lainnya. Contoh: tulang tempurung lutut (patela).

Bentuk-bentuk tulang pada manusia

C. Proses Pembentukan dan Perkembangan Tulang Proses pembentukan tulang disebut osifikasi. Cara pembentukan tulang: Osifikasi intramembran Yaitu proses pembentukan tulang secara langsung, dengan cara mengganti jaringan penyambung padat dengan simpanan garam-garam kalsium untuk membentuk tulang. Prosesnya terjadi hanya sekali. Proses: sel mesenkim  osteoblas  sekresi matriks organik (osteoid)  pengapuran osteoid  pembentukan lapisan matriks baru  tulang semakin tebal

Osifikasi endokondium (intrakartilago) Yaitu proses ketika tulang rawan digantikan oleh tulang keras. Prosesnya dimulai sejak perkembangan embrio. Seluruh tulang rawan pada anak-anak akan digantikan oleh tulang keras hingga usia 18 – 25 tahun. Proses: Perikondium meningkatkan jumlah pembuluh darah. Sel-sel kartilago (kondrosit) melakukan proliferasi menjadi osteoblas. Matriks kartilago mengalami pengapuran (kalsifikasi).

Osifikasi dan pertumbuhan tulang pipa

D. Faktor Pertumbuhan Tulang Faktor herediter (genetik) Faktor nutrisi Faktor endokrin. Pertumbuhan tulang dipengaruhi oleh hormon-hormon, seperti hormon paratiroid (PTH), hormon tirokalsitonin, hormon somatotrofin, hormon tiroksin, dan hormon kelamin. Faktor sistem saraf

III. PERSENDIAN (ARTIKULASI) Persendian adalah hubungan antara dua tulang atau lebih, baik yang dapat digerakkan maupun yang tidak dapat digerakkan. A. Struktur Persendian Ligamen, berfungsi mencegah pergerakan sendi secara berlebihan dan membantu mengembalikan tulang ke posisi asalnya. Kapsul sendi, yaitu struktur tipis kuat untuk menahan ligamen.

Cairan sinovial, yaitu cairan pelumas agar gesekan berjalan lancar, halus, dan tidak menimbulkan rasa nyeri atau sakit. Tulang rawan hialin, terdapat di ujung tulang sebagai bantalan sendi agar nyeri saat bergerak. Bursa, berupa kantung tertutup yang dilapisi membran sinovial.

Diagram persendian sinartrosis pada tulang belakang Diagram persendian amfiartrosis pada tulang belakang

B. Tipe Persendian Sendi berdasarkan struktur: Persendian fibrosa, tidak memiliki rongga sendi dan diperkokoh oleh jaringan ikat fibrosa. Persendian kartilago, tidak memiliki rongga sendi dan diperkokoh oleh jaringan kartilago. Persendian sinovial, memiliki rongga sendi dan diperkokoh oleh jaringan ikat ligamen dan kapsul sendi

Sendi berdasarkan gerakan: Sendi sinartrosis (sendi mati), tidak dapat digerakkan. Jenis sendi sinartrosis: sinartrosis sinfibrosis (dihubungkan dengan jaringan ikat fibrosa) dan sinartrosis sinkondrosis (dihubungkan dengan jaringan tulang rawan hialin). Sendi amfiartrosis, pergerakannya terbatas akibat tekanan. Jenis sendi amfiartrosis: simfisis (dihubungkan oleh kartilago), sindemosis (dihubungkan oleh serabut dan ligamen), dan gomposis (sendu pada tulang bentuk kerucut)

Sendi diartrosis (sendi sinovial), sendi yang dapt bergerak bebas Sendi diartrosis (sendi sinovial), sendi yang dapt bergerak bebas. Jenis sendi diartrosis: Sendi engsel, bergerak ke satu arah. Sendi peluru, bergerak bebas ke segala arah. Sendi pelana (sendi timbal balik), bergerak ke dua arah. Sendu putar, bergerak dengan pola rotasi. Sendi luncur (sendi geser), gerakan menggeser. Sendi kondiloid (sendi ellipsoid), gerakan kiri- kanan atau depan-belakang, dua arah.

Diagram beberapa jenis persendian diartrosis

IV. OTOT RANGKA Otot rangka adalah otot yang melekat pada tulang dan dapat bergerak secara aktif untuk menggerakkan tulang sehingga disebut alat gerak aktif. Fungsi: Pergerakan Menopang dan mempertahankan postur tubuh Produksi panas

Sifat otot rangka: Kontraktilitas (kemampuan berkontraksi dan meregang) Eksitabilitas (mampu merespon dika distimulasi oleh saraf) Ekstensibilitas (kemampuan meregang melebihi panjang otot saat relaksasi) Elastisitas (kembali ke ukuran semula)

Otot rangka pada tubuh

A. Struktur Otot Rangka Area otot rangka: Kepala dan ekor otot (tendon), merupakan jaringan ikat padat kuat. Empal otot, merupakan area bagian tengah otot yang menggembung dan aktif dalam kontraksi. Pengorganisasian jaringan otot rangka: Epimisium = fasikulus dibungkus perimisium Fasikulus = susunan sel serat otot (miofibril) + sarkolema, dibungkus endomisium Miofibril = miofilamen tebal (protein miosin) + miofilamen tipis (protein aktin)

Struktur otot rangka

Mioibril penyusun otot rangka

Diagram struktur filamen penyusun miofibril

B. Mekanisme Kerja otot Komponen struktur otot yang berperan dalam kerja otot: miofibril, sarkomer, aktin, miosin, tropomiosin, dan troponin. Sumber energi untuk gerak otot: ATP (Adenosin Tri Fosfat), kreatin fosfat, dan glikogen (gula otot).

Tahapan mekanisme kerja otot: Penerimaan impuls: ion kalsium (ca2+0 keluar dari retikulum sarkoplasma. Ion Ca2+ terikat pada troponin  daerah aktif tropomiosin terbuka. Pembebasan energi dari ATP  miosin menarik aktin melalui daerah aktif tropomiosin  otot memendek. Tidak ada impuls  Ca2+ kembali ke retikulum sarkoplasma, troponin menutupi tropomiosin, otot relaksasi

C. Sifat Kerja otot Otot antagonis, adalah otot yang bekerja saling berlawanan, sehingga menghasilkan gerakan yang berlawanan (berbeda arah). Otot sinergis, adalah otot yang saling mendukung kerja satu sama lain, sehingga menghasilkan gerakan satu arah. Contohnya yaitu kerjasama kerja sama otot-otot antartulang rusuk saat menarik napas.

Gerak antagonis pada tubuh

Gerak antagonis pada tubuh

V. GANGGUAN SISTEM GERAK A. Gangguan pada Tulang Fraktur, adalah patah tulang, terjadi jika tenaga yang melawan tulang lebih besat daripada kekuatan tulang. Gangguan tulang belakang, jenisnya: Kifosis, tulang belakang melengkung ke arah belakang Lordosis, tulang belakang melengkung ke arah depan Skoliosis, tulang belakang melengkung ke samping kiri atau kanan Sublubrikasi, kelainan bagian leher yang menyebabkan kepala bergeser ke kiri atau kanan

Kelainan tulang belakang

Gangguan fisiologis tulang, jenisnya: Osteoporosis, tulang rapuh, keropos, dan mudah patah, dapat terjadi karena kekurangan hormon dan kalsium. Rakitis, pelunakan tulang pada anak-anak karena kekurangan atau gangguan metabolisme vitamin D, magnesium, fosfor, dan kalsium. Mikrosefalus, kelainan pertumbuhan tengkorak sehingga ukuran kepala lebih kecil. Hidrosefalus, gangguan aliran cairan dalam otak menyebabkan pelebaran rongga tempurung otak sehingga otak membesar. Layu (semu), tulang tidak bertenaga akibat infeksi.

B. Gangguan pada Sendi Terkilir, gangguan sendi akibat gerakan yang tidak biasa, dipaksakan, atau tiba-tiba. Dislokasi, pergeseran tulang penyusun sendi dari posisi normal. Osteoartritis, kerusakan tulang rawan yang berfungsi sebagai bantalan pada sendi. Ankilosis, sendi tidak dapat digerakkan. Urai sendi, selaput sendi robek, menyebabkan tulang sendi terlepas. Artritis, peradangan pada sendi.

C. Gangguan pada Otot Hipertrofi, gangguan akibat otot yang berkembang menjadi lebih besar. Atrofi, gangguan akibat otot yang mengecil. Distrofi otot, penurunan kemampuan otot karena kelainan genetik. Tetanus, penyakit kejang otot karena berkontraksi terus-menerus sehingga tidak mampu lagi berkontraksi. Kram, keadaan saat otot tiba-tiba terasa tegang, sulit digerakkan, disertai rasa nyeri.

Miastenia gravis, keetidakmampuan otot berkontraksi sehingga penderita mengalami kelimpuhan. Otot robek, robeknya serabut otot yang mengakibatkan bengkak, nyeri, dan pendarahan. Otot terkilir, tendon otot robek karena teregang melebihi batas normal.

VI.TEKNOLOGI SISTEM GERAK Penyembuhan patah tulang: pemasangan gips, pembidaian, pembedahan internal, dan penarikan (traksi). Penyembuhan kanker/tumor tulang: kemoterapi, radioterapi, dan operasi. Penggantian sendi, yaitu pembedahan untuk mengganti sendi yang rusak dengan campuran logam. Transplantasi sumsum, yaitu sumsum merah dari seseorang ditransplantasikan ke orang lain.

Penanggulangan skoliosis kongenitalis, yaitu pemasangan penyangga pada kelainan lengkung tulang belakang bayi yang baru lahir. Implan, yaitu pemasangan materi dari benda kaku pada tulang. Tangan dan kaki bionik, tangan dan kaki buatan. Kursi roda Penanggulangan kaki O Viskosuplementasi, penyuntikan asam hialuronat ke sendi. Pencangkokan tulang rawan