Manusia mempunyai kemampuan bergerak dan berpindah tempat. Gerak terjadi oleh adanya kerja sama antara rangka dan otot. Rangka manusia disusun oleh lebih dari 200 buah tulang. Beberapa tulang saling menyatu, dan tulang-tulang yang lainnya terhubung dengan sendi oleh ligamen yang memungkinkan terjadinya pergerakan. Otot menempel pada tulang dan menghubungkan tulang yang  satu dengan tulang  lainnya.  Otot  mempunyai  kemampuan  berkontraksi yang  dapat  menggerakkan  tulang  dengan mekanisme  tertentu  sehingga  otot disebut alat gerak aktif, sedang tulang disebut alat gerak pasif 

Gambar   Kerjasama antara Rangka dan Otot Menghasilkan Gerakan

Manusia memiliki rangka dalam yang disusun oleh tulang keras (disebut juga tulang rangka atau tulang) dan tulang rawan. Rangka manusia dibentuk dari tulang tunggal atau gabungan tulang (seperti tengkorak) yang ditunjang oleh struktur lain, seperti ligamen (jaringan ikat yang menghubungkan antara tulang yang satu dengan tulang lainnya), tendon (jaringan ikat yang menghubungkan otot dengan tulang), dan otot.

a. Fungsi dan Kegunaan Sistem Rangka

Sistem rangka memiliki lima fungsi utama yaitu:

1) Penopang/Penegak Tubuh

Sistem rangka menyediakan struktur yang mampu menopang seluruh tubuh. Tulang-tulang penyusun rangka secara sendiri atau dalam  kelompok menyediakan tempat sangkutan bagi berbagai jaringan lunak dan organ.

2) Tempat Penyimpanan Kalsium dan Lemak 

Di dalam tulang terdapat berbagai mineral seperti kalsium, kalium, dan natrium. Kalsium (zat kapur) merupakan mineral utama pembentuk tulang. Apabila tubuh kekurangan kalsium, tubuh akan mengambilnya dari tulang dan jika terjadi terus menerus, tulang dapat menjadi tipis, rapuh, dan mudah patah. Selain sebagai cadangan mineral, tulang rangka menyimpan cadangan energi dalam bentuk lemak yang disimpan pada sumsum tulang kuning.

3) Penghasil Sel-Sel Darah

Sel darah merah, sel darah putih, dan komponen darah lainnya dihasilkan pada sumsum  tulang  merah  yang  mengisi  ruangan  dalam  kebanyakan     tulang, terutama  pada  tulang  pendek,  tulang  pipih,  tulang  tak  beraturan,  jaringan kanselus (tulang berbentuk spons) pada ujung tulang pipa, tulang rusuk, dan tulang dada.

4) Pelindung Alat-Alat Tubuh Penting

Jaringan  dan  organ  lunak  dikelilingi  dan  dilindungi  rangka.  Sebagai  contoh, tulang rusuk melindungi jantung dan paru-paru; tengkorak melindungi otak; ruas- ruas tulang belakang melindungi sumsum tulang belakang; gelang panggul melindungi sistem reproduksi dan sistem pencernaan.

5) Alat Pergerakan

Tulang-tulang bertindak sebagai pengungkit apabila otot-otot yang melekat pada tulang itu berkontraksi menghasilkan gerakan yang bertumpu pada sendi.

b. Perkembangan dan Pertumbuhan Tulang

Tulang pada bayi sebagian besar disusun oleh tulang rawan. Tulang rawan, sebagian besar terdiri atas kolagen, bersifat pejal dan lentur. Dengan tumbuhnya bayi, sel-sel tulang rawan digantikan dengan tulang keras yang memiliki struktur lingkaran  konsentris  dari  kalsium  dan fosfat  di  antara  sel-sel  tulang.  Proses perubahan dari tulang rawan ke sel tulang keras dinamakan penulangan (osifikasi). Proses penulangan berlanjut hingga remaja dan dewasa. 

Epifisis adalah area bagi pertumbuhan secara memanjang bagi tulang-tulang panjang sewaktu kanak-kanak. Pada masa pertumbuhan ini sel-sel pada epifisis membelah dan memanjangkan tulang.  Ketika kita  tumbuh, tulang  bertambah keras dan bertambah berat, tetapi kelenturannya berkurang. Hal itu berarti tulang bertambah kuat tetapi mudah patah. 

pembentukan  tulang  dari  tulang  rawan. Sewaktu embrio, semua tulang pipa pada mulanya berupa batang tulang rawan yang diselubungi oleh suatu membran (perikondrium). Sebuah pusat penulangan pertama  disebut  diafisis  tampak  di  tengah  jaringan  yang  kemudian   menjadi tulang pipa. Kalsium ditimbun dalam matriks dan sel-sel tulang berkembang. Perikondrium menjadi periosteum, selanjutnya tulang tumbuh baik secara melingkar maupun memanjang. Selanjutnya tulang yang sedang tumbuh terdiri atas batang (diafisis) dan ujung (epifisis).

c. Struktur Tulang

Tulang (osteon), terdiri atas sel-sel tulang yang banyak mengandung senyawa kapur dan fosfat. Senyawa kapur dan fosfat yang terkandung alam tulang mengakibatkan tulang menjadi keras.

Macam-Macam Tulang Berdasarkan Bentuk Tulang:

1. Tulang panjang atau tulang pipa.

Kelompok tulang ini secara umum lebih panjang, lebar, berbentuk silinder dan berfungsi sebagai pengungkit. Tulang panjang terletak pada  lengan atas, lengan bawah, paha, betis, telapak kaki, jari, dan ibu jari. Tulang paha merupakan tulang panjang terbesar dan terberat pada tubuh.

2. Tulang pendek

Tulang pendek bentuknya mirip kubus, contohnya  adalah tulang-tulang  pada pergelangan tangan dan tulang-tulang pada pergelangan kaki, berperan memindahkan daya. Tulang bentuk ini sebagian   besar disusun oleh jaringan tulang jarang (berbentuk spons). 

3. Tulang pipih

Tulang pipih bentuknya tipis dan lengkung terdiri atas dua lapisan tulang kompak (tulang keras), di tengahnya terdapat lapisan tulang seperti spons. Tulang pipih antara lain membentuk atap pada tulang kepala, juga ditemukan pada  tulang  dada,  tulang  rusuk,  dan tulang  belikat.  Tulang  ini  menyediakan perlindungan bagi penempatan jaringan lunak dan menyediakan permukaan bagi perlekatan otot-otot rangka.

4. Tulang yang tidak beraturan

Tulang jenis ini adalah tulang yang tidak dapat digolongkan dalam salah satu dari ketiga bentuk tadi. Bentuk dari kelompok tulang ini tidak beraturan. Tulang  tersebut  berfungsi  sebagai  tempat  pelekatan  otot  atau  persendian. Tulang tidak beraturan ditemukan pada ruas-ruas tulang belakang, tulang pada panggul, dan beberapa tulang tengkorak.

5. Tulang sesamoid

Umumnya berukuran kecil, pipih, dan bentuknya mirip biji wijen .Tulang ini berkembang di dalam tendon dan otot-otot, umumnya berada dekat sendi misal pada lutut, tangan dan tungkai.

6. Tulang sutura

Tulang  sutura berukuran  kecil,  pipih,  dan bentuknya  tidak  beraturan.  Tulang sutura terletak di antara tulang pipih pada tengkorak, dengan jumlah, bentuk, dan posisi bervariasi pada tiap individu.

d. Macam- Macam Tulang Berdasarkan Bahan Penyusun Tulang

1) Tulang atau Osteon

Tulang terdiri atas hampir 50% air. Bagian padat tulang, terdiri atas berbagai bahan  mineral (sekitar  33,5%)  terutama  garam  kalsium  dan  bahan seluler (sekitar 16,5%). Struktur tulang yang dapat dilihat dengan mata telanjang adalah struktur kasar

a) Struktur Kasar

Setiap tulang rangka berisi dua bentuk jaringan tulang yaitu (1) tulang kompak (padat) dan (2) tulang berbentuk spon. Tulang kompak selalu berada pada permukaan tulang membentuk lapisan pelindung yang kuat. Tulang spon terletak di bagian dalam tulang. 

Gambar   Tulang kompak dan tulang spon

(Sumber : http://budisma.net/2015/01/struktur-dan-fungsi-jaringan-tulang.html, diunduh tanggal 3/9/2015)

anatomi tulang paha, tulang yang mewakili tulang panjang. Tulang panjang memiliki batang yang berbentuk tubular (pipa)   disebut   diafisis.   Pada   setiap   ujung   tulang   terdapat   suatu   area perpanjangan  dikenal  sebagai  epifisis.  Diafisis  dihubungkan  dengan  setiap

epifisis melalui suatu area dikenal sebagai metafisis.

Dinding diafisis terdiri atas lapisan tulang kompak yang mengelilingi ruang pusat disebut rongga sumsum. Epifisis sebagian besar berupa tulang berbentuk spon dengan pembungkus yang tipis disebut korteks (tulang kompak). Sel-sel pada tulang   spon   membentuk   banyak   rongga.   Susunan   rongga   seperti   itu menyediakan kekuatan untuk mendukung beban yang berat. Tulang spon bertindak sebagai bantalan yang mampu menyerap kejutan atau benturan. 

Rongga  sumsum  pada  diafisis  dan  ruang  di  antara  epifisis  dan  lempengan epifisis mengandung sumsum tulang, dan berkurang kandungan jaringan ikatnya. Dikenal  ada  dua  macam  sumsum  tulang  yaitu  sumsum  tulang  kuning  dan sumsum tulang merah. Sumsum tulang kuning didominasi oleh sel-sel lemak. Sumsum tulang merah sebagian besar terdiri dari sel darah merah, sel darah putih, dan sel-sel induk yang menghasilkan kedua jenis sel darah tersebut. Sumsum tulang kuning merupakan cadangan energi yang penting, juga dapat membuat sel-sel darah dalam keadaan darurat, misalnya setelah orang mengalami perdarahan.

b) Struktur Halus

Periosteum adalah membran yang melapisi dan melekat erat pada bagian luar tulang, kecuali di antara persendian karena di bagian ini dilapisi oleh tulang rawan. Di dalam periosteum banyak terdapat pembuluh darah. Pembuluh darah yang berasal dari periosteum bercabang-cabang ke dalam tulang. Periosteum penting untuk menebalkan tulang dan menyembuhkan patah tulang (fraktur).

Pada irisan melintang tulang kompak, dapat dilihat adanya suatu bentuk yang terdiri atas lingkaran-lingkaran atau lempengan konsentris.

Di dalam  pusat  setiap  lingkaran  terdapat  suatu  saluran  yang  disebut  saluran Havers.  Lempengan  tulang  atau  lamela  disusun  konsentris  sekitar  saluran havers. Di antara lempeng itu terdapat ruang-ruang kecil disebut lakuna. Lakuna mengandung sel-sel tulang yang saling bersambungan satu dengan yang lain, juga disambungkan dengan saluran Havers di bagian tengah oleh saluran kecil yang  disebut  kanalikuli.  Satu  sistem  Havers  yang  lengkap  adalah  sebagai berikut.

(1)    Saluran Havers, berada di pusat berisi urat saraf, pembuluh darah, dan pembuluh limfe.

(2)    Lamela (lempeng tulang) yang tersusun memusat.

(3)    Lakuna yang mengandung sel tulang. 

(4)    Kanalikuli  yang  memancar  di  antara  lakuna  dan  menggandengkannya dengan saluran Havers.

Gambar   Struktur Mikroskopik Tulang Kompak

A.  Bagian tulang panjang dalam irisan melintang dan membujur B. Tiga lamela yang konsentris mengelilingi saluran Havers (Sumber: Setiawan, 2007)

2) Matriks dan Sel Tulang

Tulang terdiri atas sel-sel dan matriks. Matriks adalah kompenen non hidup pada jaringan ikat, yang dibangun atas suatu anyaman serat yang terbenam dalam suatu bahan dasar homogen. Bahan dasar homogen ini biasanya berbentuk cairan, ada pula yang berbentuk jeli, ataupun berupa padatan. 

Jenis-jenis matriks adalah:

a)   mineral, misalnya kalsium, fosfat, dan karbonat;

b)   semen, tersusun dari molekul karbohidrat;

c)    kolagen, bentuknya seperti serat.

 

Ada tiga jenis sel tulang, yaitu: 

a)   osteoblas, sel yang membangun tulang;

b)   osteosit, sel tulang yang matang; dan

c)    osteoklas, yaitu sel yang menghancurkan tulang.

Dengan aksi dari sel-sel tersebut, tulang dalam keadaan hidup dibentuk dan dihancurkan secara terus menerus.

3) Tulang Rawan atau Kartilago

Tulang rawan terbuat dari bahan yang padat, bening, dan putih kebiru-biruan, bersifat sangat kuat. Tulang tersebut ditemukan terutama pada sendi dan di antara dua tulang. Tulang rawan tidak mengandung pembuluh darah, tetapi diselubungi membran, yaitu perikondrion, tempat tulang rawan mendapatkan darah.

Tiga jenis utama tulang rawan :

a)   Tulang rawan hialin

Terdiri atas serabut kolagen (serat berbahan protein sejenis gelatin) yang terbenam dalam bahan dasar yang bening dan ulet. Dijumpai menutupi ujung tulang pipa sebagai tulang rawan sendi. Juga pada tulang rawan rusuk, pada hidung, laring, trakea, dan pada bronkus.

b)   Tulang rawan fibrosa

Tulang rawan fibrosa disusun oleh berkas-berkas  serabut dengan  sel tulang rawan tersusun di antara berkas serabut itu, dijumpai pada tempat yang memerlukan kekuatan besar. Tulang rawan fibrosa ada di bagian dalam rongga tulang  panggul,  dan  tulang  belikat.  Juga  sebagai  tulang  rawan  penghubung seperti pada cakram intervertebralis pada tulang belakang, dan bantalan tulang rawan pada tulang kemaluan.

c)    Tulang rawan elastik

Sering disebut tulang rawan elastik kuning, karena mengandung sejumlah besar serabut elastik berwarna kuning. Terdapat pada daun telinga, epiglotis, dan tabung Eustachius. Jika ditekan atau dibengkokkan terasa lentur dan cepat kembali ke bentuknya semula.

e. Struktur Rangka

1) Rangka Badan (Aksial)

 terdiri atas:

a) Tengkorak 

Terdiri atas 8 buah tulang kranium atau tempurung kepala dan 14 buah tulang wajah). Tulang-tulang pada tengkorak melindungi otak dan menjaga saluran masuk sistem pencernaan (rongga mulut) serta lobang masuk sistem respirasi (rongga hidung). Tengkorak terdiri atas 22 buah tulang, yaitu 8 buah tulang yang membentuk tempurung kepala (kranium) dan 14 buah tulang yang bersambungan membentuk tulang wajah.

Tujuh buah tulang tambahan bergabung dengan tengkorak yaitu 6 buah tulang- tulang pendengaran (tulang landasan, martil, dan sanggurdi masing-masing satu pasang) berada di sebelah dalam tulang pelipis, dan tulang hioid dihubungkan dengan bagian bawah tulang pelipis oleh sepasang ligamen.

Tempurung  kepala  terdiri  atas  8  buah  tulang,  yaitu  1  buah  tulang  kepala belakang, 2 buah tulang ubun-ubun, 1 buah tulang dahi, 2 buah tulang pelipis, 1 buah tulang baji, dan 1 buah tulang tapis yang tersambung oleh sutura. Tempurung kepala memiliki fungsi yang sangat penting. 

Fungsi tulang tengkorak adalah melindungi otak. Tulang-tulang yang berhubungan dengan tengkorak (terdiri atas 6 buah tulang pendengaran dan 1 buah tulang hioid).

2) Rangka dada

Terdiri atas 1 buah tulang dada dan 24 buah tulang rusuk) Tulang-tulang pada daerah dada membentuk sejenis sangkar yang melindungi jantung dan paru-paru. Tulang dada merupakan tulang pipih berada di bagian tengah dan depan rongga dada. Tulang dada merupakan tempat melekatnya tulang rusuk dan otot-otot yang membantu kita bernapas. Tulang rusuk juga melindungi jantung.

Tujuh pasang tulang rusuk paling atas pada ujungnya terdapat tulang rawan dan langsung bersambungan dengan tulang dada (tulang rusuk sejati). Tiga pasang tulang rusuk di bawahnya tidak langsung berhubungan dengan tulang dada (tulang rusuk palsu). Ketiga pasang tulang ini berhubungan dengan tulang rawan yang menyambung pada tulang dada. Dua pasang tulang rusuk paling bawah sama sekali tidak melekat pada tulang dada. Kedua pasang tulang rusuk ini hanya melekat di bagian belakang.

3) Rangkaian tulang belakang

Terdiri atas 7 ruas tulang leher, 12 ruas tulang belakang bagian dada, 5 ruas tulang bagian pinggang 1 buah tulang kelangkang yang disusun oleh 5 ruas yang rudimenter menjadi satu, dan 1 buah tulang tungging yang disusun oleh 4 ruas yang rudimenter menjadi satu).

Ruas-ruas tulang belakang disusun oleh 33 buah tulang kecil yang dikenal sebagai vertebra. Ruas-ruas tulang belakang melindungi sumsum tulang belakang. Setiap tonjolan tulang belakang merupakan satu ruas tulang yang terpisah. 

Di antara tulang-tulang itu terdapat lempengan tulang rawan disebut cakram yang bertindak sebagai bantalan untuk meredam kejutan.

Ruas-ruas tulang belakang dibagi dalam beberapa daerah.

(1) Ruas-ruas tulang leher (7 buah) terdapat pada daerah leher yang mendukung kepala. Adanya ruas-ruas tulang ini membuat leher dapat lentur dan memungkinkan kepala dapat digerakkan ke berbagai arah.

(2) Di bawah leher terdapat 12 ruas tulang belakang bagian dada. Tulang ini ikut membantu mendukung kerangka rongga dada.

(3) Selanjutnya  5  buah  ruas  tulang  belakang  bagian  pinggang  merupakan penyangga utama berat badan. Tulang pinggang merupakan ruas tulang belakang terbesar dan terkuat.

(4) Selanjutnya 5 ruas tulang kelangkang yang menyatu di daerah kelangkang.

Tulang ini pun menyatu dengan tulang panggul di kedua sisinya. Gabungan tulang  kelangkang  dengan  tulang  usus  disebut  tulang  panggul.  Di  bawah tulang kelangkang terdapat tulang tungging (tulang ekor) yang terdiri atas 3 –

5 ruas tulang yang menyatu.

4) Rangka Anggota Gerak (Apendikular)

a)   Gelang Bahu

Tulang belikat bersama tulang selangka membentuk gelang bahu. Gelang bahu menyediakan tempat hubungan bagi lengan pada rangka aksial.

b)   Lengan

Salah satu ujung tulang lengan atas melekat pada gelang bahu. Ujung bawah bertemu dengan dua buah tulang lengan bawah pada sendi siku.

c)    Tangan

Terdapat delapan buah tulang pada pergelangan tangan, tersusun atas   dua baris, empat tulang dalam setiap baris. Adanya tulang ini membuat pergelang tangan leluasa bergerak. Tulang-tulang pergelangan tangan bersambungan dengan lima tulang yang membentuk telapak tangan. Setiap jari memiliki tiga buah tulang, kecuali pada ibu jari yang hanya dua tulang. Ujung ibu jari dapat menyentuh semua ujung jari lainnya.

d)   Gelang Panggul

Tulang  panggul  membentuk  gelang  yang kuat  dapat  menyeimbangkan  berat tubuh pada kaki. Gelang panggul juga melindung kebanyakan organ yang ada pada  rongga  perut,  khususnya  organ  reproduksi.  Walaupun  gelang  panggul terdiri atas banyak tulang, tulang-tulang itu bersambungan sangat erat dan menyatu, sehingga tampaknya hanya sebuah tulang.

e)   Tungkai

Tulang paha merupakan tulang terbesar, terkuat, dan terberat di dalam tubuh. Hal itu disebabkan tulang paha harus mendukung berat tubuh bagian atas sewaktu berjalan, berlari, atau sewaktu kita melompat. Masing-masing tulang paha memanjang dari panggul sampai lutut. Di bawah lutut, terdapat dua buah tulang yang lebih kecil yang membagi beban berat tubuh. Tulang yang lebih besar (tulang kering) menyangga beban lebih banyak yang berasal dari tulang paha dan diteruskan pada kaki. Tulang yang lebih kecil (tulang betis) membantu tumit bergerak dengan leluasa. Tempurung lutut selalu berada di tempatnya, diikat oleh tendon dari otot sekitarnya. Tulang ini melindungi sendi lutut dan memungkinkan lutut membengkok secara halus.

f)    Kaki

Struktur kaki mirip struktur tangan, tetapi kaki lebih kuat dan lebih kaku. Sebagaimana halnya tangan, lima buah tulang membentuk telapak kaki. Tulang- tulang ini berhubungan dengan tulang-tulang jari kaki. Ibu jari kaki, mirip dengan ibu jari tangan, hanya terdiri atas dua buah tulang. Jari kaki lainnya terdiri atas tiga buah tulang. Tulang terbesar pada kaki dan tulang yang terkecil pada jari kaki berperan menyerap kejutan sewaktu berjalan.

g.  Sendi

Tempat bertemunya dua buah tulang dinamakan sendi. Sendi diikat oleh ligamen dan tendon. Terdapat tiga jenis sendi 1) sendi dengan gerakan bebas, 2) sendi dengan gerakan terbatas, 3) sendi yang tidak dapat bergerak.

Sendi adalah tempat bertemunya dua tulang atau lebih. Dengan adanya sendi, hubungan antara tulang-tulang tubuh dapat digerakkan.

Sendi dapat dikelompokkan berdasarkan banyak sedikitnya gerakan yang memungkinkan dilakukan. Sendi yang tidak dapat digerakkan disebut dengan sinartrosis, misalnya sendi  yang  terdapat pada  tulang  tengkorak. Sendi yang dapat digerakkan namun terbatas disebut dengan amfiartrosis, misalnya sendi antarruas tulang belakang. Sendi yang dapat digerakkan dengan bebas disebut dengan diartrosis. Berikut ini beberapa jenis persendian yang dapat digerakkan dengan bebas. 

a.   Sendi Peluru

Sendi peluru menghubungkan antara satu tulang yang mempunyai satu ujung bulat yang masuk ke ujung tulang lain yang berongga seperti mangkok. Sendi ini dapat membentuk gerakan sangat bebas. Contoh sendi peluru adalah sendi antara tulang lengan atas dan tulang belikat, serta antara tulang pinggul dan tulang paha. Adanya sendi  ini memungkinkan tulang-tulang tersebut dapat diayunkan ke arah manapun. Perhatikan Gambar 

b.   Sendi Engsel

Tipe sendi ini mempunyai gerakan satu arah, ada yang ke depan dan ada yang ke belakang seperti engsel pintu. Contoh sendi engsel antara lain sendi-sendi pada siku dan lutut.   Sendi ini memiliki ruang gerak yang lebih sempit dibandingkan sendi peluru.

c.  Sendi Putar

Pada sendi putar salah satu tulang berfungsi sebagai poros dan ujung tulang yang lain berbentuk cincin yang dapat berputar pada poros tersebut. Contohnya adalah persendian yang terdapat di antara tulang tengkorak dengan tulang leher. Perhatikan Gambar Sendi tersebut memungkinkan kepala kita dapat memutar, mengangguk, serta menggeleng

Gambar  .Sendi Putar

Sumber: Reece et al. 2012

d.    Sendi Pelana

Pertemuan antara dua tulang yang berbentuk seperti pelana disebut dengan sendi pelana. Sendi ini dapat menggerakkan tulang ke dua arah, yaitu muka-belakang dan ke samping. Contoh sendi ini adalah pada pangkal ibu jarimu

e.   Sendi Geser

Sendi geser menghubungkan antara dua tulang yang memiliki permukaan yang datar. Prinsip kerja sendi ini adalah satu bagian tulang bergerak menggeser di atas tulang lain. Sendi geser juga memungkinkan tulang bergerak ke depan dan ke belakang. 

Contoh sendi geser berada pada tulang- tulang pergelangan tangan dan pergelangan kaki dan di antara tulangbelakang.Sendiinimerupakan sendi yang paling sering digunakan dalam melakukan aktivitas sehari- hari, misalnya mengambil buku, naik tangga, makan, dan beberapa aktivitas lainnya.

>> Baca Juga : Sistem Otot Manusia

Sumber: Modul PKB (Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan) Biologi SMA Kelompok Kompetensi A, Bab Sistem Gerak

Penulis: Arief Husein Maulani, M. Si

Baca Juga

Bagikan Artikel