Soal tentang BioListrik

Pertanyaan !

1.      Tuliskan dan jelaskan besaran-besaran yang pernah anda ketahui pada listrik!

2.      Buat bagan mengenai sistem kelistrikan syaraf manusia!

3.      Buat gambar (boleh copy paste) struktur syaraf dan jelaskan fungsi masing-masing pembentuknya!

4.      Jelaskan apa yang dimaksud dengan:

a.       Potensial Aksi

b.      Depolarisasi

c.       Repolarisasi

5.      Apa yang dimaksud dengan Synapsis dan Neuromyal Junction?

6.      Jelaskan perbedaan otot lurik dan otot jantung ditinjau dari kelistrikannya!

Jawaban

1.      Listrik memiliki besaran-besaran diantaranya sebagai berikut:

a.       Tegangan listrik

Tegangan listrik yaitu perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan objek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional di dalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah.

b.      Arus listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroampere seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloampere seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltabese dan resistansi sesuai dengan hukum ohm.

c.       Hambatan listrik

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik yang mempunyai satuan ohm, yang dapat dirumuskan dengan :

R = V/I                  dimana :          R  = resistansi/hambatan (ohm)

                                                      V  = tegangan (volt)

                                                      I   = arus (ampere)

d.      Gaya Gerak Listrik (GGL)

Gaya gerak listrik (GGL) adalah besarnya energi listrik yang berubah menjadi energi bukan listrik atau sebalinya, jika satu satuan muatan melalui sumber itu, atau kerja yang dilakukan sumber arus persatuan muatan, dinyatakan dalam volt.

e.       Muatan listrik

Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. Simbol Q sering digunakan untuk menggambarkan muatan, sistem satuan internasional dari satuan q adalah coloumb, yang merupakan 6,24 x 10¹⁸ muatan dasar, Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan).

f.       Kapasitansi

Kapasitansi adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari piranti penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/pelat/keping. Jika muatan di lempeng/pelat/keping adalah +Q dan –Q, dan V adalah tegangan listrik antar lempeng/pelat/keping, maka rumus kapasitansi adalah:

C = Q/V                 Dimana           C  = kapastiansi (farad)

                                                      Q  = muatan (Coloumb)

                                                      V  = voltase (volt)

g.      Indukstansi

Indukstansi adalah sifat dari rangkaian elektronika yang menyebabkan timbulnya potensial listrik secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut, sifat ini disebut sebagai indukstansi sendiri. Sedang apabila potensial listrik dalam suatu rangkaian ditimbulkan oleh perubahan arus dari rangkaian lain disebut sebagai indukstansi bersama. Satuan indukstansi dalam satuan internasional adalah weber per ampere atau dikenal pula sebagai henry (H).

Indukstansi muncul karena adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik (dijelaskan oleh hukum ampere). Supaya suatu rangkaian elektronika mempunyai nilai indukstansi, sebuah komponen bernama induktor digunakan di dalam rangkaian tersebut, induktor umumnya berupa kumparan kabel/temabaga untuk memusatkan medan magnet dan memanfaatkan GGL yang dihasilkannya.

h.      Kuat Medan Listrik

Medan listrik adalah ruang di sekitar benda bermuatan listrik dimana benda-benda bermuatan listrik lainnya dalam ruang ini akan merasakan atau mengalami gaya listrik arah medan listrik.

Kuat medan listrik adalah besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik.

i.        Fluks Magnet

Fluks magnetik adalah ukuran total medan magnetik yang menembus bidang. Secara matematis fluks magnetik didefinisikan sebagai perkalian skalar antara induksi magnetik (B) dengan luas bidang yang tegak lurus pada induksi magnetik tersebut.

Besarnya :

f = B A cos q         Dimana :         f   = fluks magnetik (weber)

                                                      B  = induksi magnetik

                                                      A  = luas bidang yang ditembus

                                                               garis gaya magnetik

                                                      q   = sudut antara arah garis normal

                                                               bidang A dan arah B

2.      berikut adalah bagan mengenai sistem kelistrikan syaraf manusia

3.      Berikut ini merupakan gambar struktur syaraf beserta fungsinya masing-masing

A.    Sistem Saraf

Sistem saraf mempunyai beberapa fungsi, diantaranya yaitu sebagai berikut:

1)      Menerima berbagai sensasi dari dalam dan luar tubuh.

2)      Bereaksi pada sensasi tersebut, menghadapinya secara otomatis atau merasakan dan memikirkannya.

3)      Menyimpan memori dan melepaskannya bila dibutuhkan.

4)      Mengekspresikan emosi.

5)       Mengirimkan pesan untuk bagiab sistem saraf lain, untuk otot, kelenjar endokrin dan organ lain.

6)      Mengontrol tubuh dengan mempertahankan kesehatan, menghindari atau menghadapi bahaya, dan meningkatkan aktivitas yang menyenangkan.

B.     Saraf  Volunter/Somatik (disadari)

Saraf  Volunter/Somatik (disadari) yaitu sistem saraf yang mengatur segala gerakan yang dilakukan secara sadar atau dibawah koordinasi saraf pusat atau otak. Berdasarkan asalnya sistem saraf sadar dibedakan menjadi dua yaitu: sistem saraf kepala (cranial) dan sistem saraf tulang belakang (spinal).

C.     Sistem Saraf  Tepi

Sistem saraf tepi tersusun dari semua saraf yang membawa pesan dari dan ke sistem saraf pusat. Kerjasama antara sistem pusat dan sistem saraf tepi membentuk perubahan cepat dalam tubuh untuk merespon rangsangan dari lingkunganmu. Sistem saraf ini dibedakan menjadi sistem saraf somatis dan sistem saraf otonom.

1)        Sistem saraf somatic

Sistem saraf somatis terdiri dari 12 pasang saraf kranial dan 31 pasang saraf sumsum tulang belakang. Kedua belas pasang saraf otak akan menuju ke organ tertentu, misalnya mata, hidung, telinga, dan kulit. Saraf sumsum tulang belakang keluar melalui sela-sela ruas tulang belakang dan berhubungan dengan bagian-bagian tubuh, antara lain : kaki, tangan, dan otot lurik.Saraf-saraf dari sistem somatis menghantarkan informasi antara kulit, system saraf pusat, dan otot-otot rangka.

2)        Sistem saraf otonom

Sistem saraf otonom mengatur kerja jaringan dan organ tubuh yang tidak disadari atau yang tidak dipengaruhi oleh kehendak kita. Jaringan dan organ tubuh diatur oleh sistem saraf otonom adalah pembuluh darah dan jantung. Sistem saraf otonom terdiri atas sistem saraf simpatik dan sistem saraf parasimpatik.

a.       Sistem saraf simpatik

Sistem saraf simpatik disebut juga sistem saraf torakolumbar, karena saraf preganglion keluar dari tulang belakang toraks ke-1 sampai dengan ke-12. Sistem saraf ini berupa 25 pasang ganglion atau simpul saraf yang terdapat disumsum tulang belakang yang terletak disepanjang tulang belakang sebelah depan, dimulai dari ruas tulang leher sampai tulang ekor. Masing-masing simpul saraf dihubungkan dengan sistem saraf spinal yang keluar menuju organ-organ tubuh seperti jantung, paru-paru, ginjal, pembuluh darah, dan pencernaan. 

Fungsi dari sistem saraf simpatik adalah mempercepat denyut jantung, memperlebar pembuluh darah, memperlebar bronkus, mempertinggi tekanan darah, memperlambat gerak peristaltis, memperlebar pupil, menghambat sekresi empedu danMenurunkan sekresi ludah.

b.      Sistem saraf parasimpatik

Sistem saraf parasimpatik  disebut juga dengan sistem saraf kraniosakral, karena saraf preganglion keluar dari daerah otak dan daerah sakral. Susunan saraf parasimpatik berupa jarring jaring  yang berhubung-hubungan dengan ganglion yang tersebar di seluruh tubuh. Saraf parasimpatetik menuju organ yang dikendalikan oleh simpatetik sehingga bekerja pada efektor yang sama. Urat sarafnya menuju ke organ tubuh yang dikuasai oleh susunan saraf simpatik. Sistem saraf parasimpatik memiliki fungsi yang berkebalikan dengan fungsi sistem saraf simpatik.

 Misalnya pada sistem saraf simpatik berfungsi mempercepat denyut jantung, sedangkan pada sistem saraf parasimpatik akan memperlambat denyut jantung.

D.    Sistem Saraf Involunter/Otonom (Tidak Disadari)

Sistem Saraf Involunter/Otonom (Tidak Disadari) sistem saraf otonom mempunyai peran dalam mengendalikan tubuh yang tidak kita sadari, seperti denyut jantung, gerakan-gerakan pada saluran pencernaan, sekresi enzim dan keringat.

a)         Sistem Saraf Pusat

Sistem saraf pusat meliputi otak (ensefalon) dan sumsum tulang belakang (Medula spinalis). Keduanya merupakan organ yang sangat lunak, dengan fungsi yang sangat penting maka perlu perlindungan dari rangka.

1)        Otak

Otak juga sebagai pusat penglihatan, pendengaran, kecerdasan, ingatan, kesadaran, dan kemauan.Bagian dalamnya berwarna putih berisi serabut saraf, bagian luarnya berwarna kelabu berisi banyak badan sel saraf.

a.         Otak besar (Cerebrum)

Otak besar mempunyai fungsi dalam pengaturan semua aktivitas mental, yaitu yang berkaitan dengan kepandaian (intelegensi), ingatan (memori), kesadaran, dan pertimbangan.

Otak besar merupakan sumber dari semua kegiatan/gerakan sadar atau sesuai dengan kehendak, walaupun ada juga beberapa gerakan refleks otak. Pada bagian korteks otak besar yang berwarna kelabu terdapat bagian penerima rangsang (area sensor) yang terletak di sebelah belakang area motor yang berfungsi mengatur gerakan sadar atau merespon rangsangan. Selain itu terdapat area asosiasi yang menghubungkan area motor dan sensorik. Area ini berperan dalam proses belajar, menyimpan ingatan, membuat kesimpulan, dan belajar berbagai bahasa. Di sekitar kedua area tersebut dalah bagian yang mengatur kegiatan psikologi yang lebih tinggi. Misalnya bagian depan merupakan pusat proses berfikir (yaitu mengingat, analisis, berbicara, kreativitas) dan emosi. Pusat penglihatan terdapat di bagian belakang.

b.      Otak kecil (serebelum)

Serebelum mempunyai fungsi utama dalam koordinasi gerakan otot yang terjadi secara sadar, keseimbangan, dan posisi tubuh.Bila ada rangsangan yang merugikan atau berbahaya maka gerakan sadar yang normal tidak mungkin dilaksanakan.

c.       Sumsum sambung/lanjutan (medulla oblongata)

Sumsum lanjutan (sumsum sambung) atau medula oblongata terletak di persambungan antara otak dengan tulang belakang. Fungsi sumsum lanjutan adalah untuk mengatur suhu tubuh, kendali muntah, pengatur beberapa gerak refleks (seperti batuk, bersin, dan berkedip), dan pusat pernapasan. Selain itu, sumsum lanjutan berperan untuk mengantarkan impuls yang datang menuju otak. Sumsum sambung pun mempengaruhi refleks fisiologi, seperti jantung, tekanan darah, volume, respirasi, pencernaan, dan sekresi kelenjar pencernaan.

2)      Sumsum tulang belakang (medula spinalis)

Fungsi utamanya adalah sebagai pusat gerak refleks.Pada penampang melintang sumsum tulang belakang tampak bagian luar berwarna putih, sedangkan bagian dalam berbentuk kupu-kupu dan berwarna kelabu. Pada penampang melintang sumsum tulang belakang ada bagian seperti sayap yang terbagi atas sayap atas disebut tanduk dorsal dan sayap bawah disebut tanduk ventral. Impuls sensori dari reseptor dihantar masuk ke sumsum tulang belakang melalui tanduk dorsal dan impuls motor keluar dari sumsum tulang belakang melalui tanduk ventral menuju efektor. Pada tanduk dorsal terdapat badan sel saraf penghubung (asosiasi konektor) yang akan menerima impuls dari sel saraf sensori dan akan menghantarkannya ke saraf motor.

E.     Sistem Saraf Involunter/Otonom (Tidak Disadari)

Sistem saraf otonom mempunyai peran dalam mengendalikan tubuh yang tidak kita sadari, seperti denyut jantung, gerakan-gerakan pada saluran pencernaan, sekresi enzim dan keringat.

a.       Sistem saraf parasimpatetik memperlambat denyut jantung, menurunkan tekanan darah mempercepat gerakan-gerakan usus serta sekresi kelenjar.

b.      Sementara sistem saraf simpatetik berperan mengecilkan pupil, menstimulasi aliran ludah, memperlambat denyut jantung serta  membesarkan bronkus , menstimulasi sekresi kelenjar pencernaan, dan mengerutkan kantung kemih.

4.      a. Potensial Aksi adalah aliran ionik positif dan negatif yang bergerak di membran sel. Langkah awal pengelohan informasi indra adalah transformasi energi stimulus menjadi potensial reseptor, lalu menjadi potensial aksi pada serabut saraf. Pola potensial aksi merupakan kode informasi mengenai dunia, walaupun kadang-kadang kode yang disampaikan berbeda dari yang akan disampaikan. Potensial aksi ada tiap hewan. Potensial aksi juga bisa disebut sebagai sinyal elektrokimia yang ditransmisikan dalam membran sel neuron atau sel otot. Juga disebut impuls saraf

b. depolarisasi adalah perubahan muatan ion didalam sel dari negatif menjadi positif. Perubahan ion tersebut akibat permiabilitas Na masuk kedalam sel yang meningkat. Permbiabilitas Na yang meningkat akibat adanya rangsangan pada sel (listrik, zat kimia) potensial positif didalam sel disebut potensial reversal.

c. Repolarisasi adalah sebuah sel yang dalam keadaan istirahat terdapat beda potensial di antara kedua sisi membrannya.

5.      A. Synapsis

Synapsis adalah pertemuan antara ujung neurit (akson) di sel saraf satu dan ujung dendrit di sel saraf lainnya. Pada setiap sinapsis terdapat celah sinapsis. Pada bagian ujung akson terdapat kantong yang disebut bulbus akson. Kantong tersebut berisi zat kimia yang disebut neurotransmiter. Neurotransmiter dapat berupa asetilkolin dan kolinesterase yang berfungsi dalam penyampaian impuls saraf pada sinapsis.

B. Neorom Junction

Neuromuscular junction adalah tempat dalam tubuh tempat akson dari saraf motorik bertemu dengan otot dalam upaya transmisi sinyal dari otak yang memerintahkan otot untuk berkontraksi atau berrelaksasi.

6.      a. Otot Jantung Ditinjau dari Kelistriakan

Jantung terdiri dari 4 bagian yaitu atrium (dextra & sinistra) & ventrikel (dextra & sinistra), atau biasanya kita menyebutnya serambi kiri, serambi kanan dan bilik kiri, bilik kanan. Jantung mempunyai aktifitas listrik meliputi: Sino Atrio Nodus, Atrio Ventrikuler Nodus, Berkas His dan Serabut Purkinje, inilah point penting dalam pembacaan EKG. Sel membuat otot jantung (miokardium) berbeda dengan saraf dan otot bergaris. Saraf dan otot bergaris memerlukan rangsangan supaya ion Na+ masuk kedalam sel depolarisasi.

Sel otot jantung, ion Na+ mudah bocor (tidak memerlukan rangsangan dari luar), setelah repolarisasi komplit, ion Na+ akan masuk lagi ke dala sel  depolarisasi spontan menghasilkan gelombang depolarisasi untuk seluruh otot miokardium. Depolarisasi sel otot jantung oleh penrambatan potensi aksi menghasilkan kontraksi otot denyut jantung.

Perbedaan otot lurik dan otot jantung ditinjau dari kelistrikannya adalah : Sel-sel otot lurik berbentuk silindris atau seperti tabung dan berinti banyak, letaknya di pinggir, panjangnya 2,5 cm dan diameternya 50 mikron. Sel otot lurik ujungnya sel nya tidak menunjukkan batas yang jelas dan miofibril tidak homogen akibatnya tampak serat-serat lintang. Otot lurik di bedakan menjadi 3 macam, yaitu : otot rangka, otot lurik, dan otot lingkar. Otot-otot rangka mempunyai hubungan dengan tulang dan berfungsi menggerakkan tulang. Otot ini bila di lihat di bawah mikroskop, maka tampak susunannya serabut-serabut panjang yang mengandung banyak inti sel, dan tampak adanya garis-garis terang di selingi gelap yang melintang. Otot-otot kulit seperti yang terdapat pada roman muka termasuk otot-otot lurik berada di bawah kehendak kita. Perlekatannya pda tulang dan kulit, tetapi ada juga terdapat dalam kulit seluruhnya. Otot-otot yang merupakan lingkaran di sebuah otot lingkaran, misalnya otot yang mengelilingi mulut dan mata. Cara kerja otot lurik Bila otot lurik berkontraksi, maka menjadi pendek dan setiap serabut turut dengan berkontraksi. Otot-otot jeis ini hanya berkontraksi jika di rangsangan oleh rangsangan daraf sadar (otot valunter). Kerja otot lurik adalah bersifat sadar, karena itu disebut otot sadar, artinya bekerja menurut kemauan, karena itu di sebut otot sadar, artinya bekerja menurut kemauan atau perintah otak. Reaksi kerja otot lurik terhadap perangsang cepat.

Otot jantung merupakan otot “istimewa”. Otot ini bentuknya seperti otot lurik perbedaanya ialah bahwa serabutnya bercabang dan bersambung satu sama lain. Berciri merah khas dan tidak dapat dikendalikan kemauan. Kontraksi tidak di pengaruhi saraf, fungsi saraf hanya untuk percepat atau memperlambat kontraksi karena itu disebut otot tak sadar. Otot jantung di temukan hanya pada jangtung (kor), mempunyai kemampuan khusus untuk mengadakan kontraksi otomatis dan gerakan tanpa tergantung pada ada tidaknya rangsangan saraf. Cara kerja otot jantung ini disebut miogenik yang membedakannya dengan neurogonik.

Tabel Perbedaan Otot Lurik dan Otot Polos

Otot Jantung	Otot Lurik
konduksi cepat	gerak gelombang depolarisasi serempak seluruh struktur otot
repolarisasi dan periode refrakter 100x lebih lambat	repolarisasi dan periode refrakter relative lebih cepat
depolarisasi spontan	menuggu stimulus