Sistem Rangka (Skeleton)
Pada Vertebrata sistem rangka (skeleton) disusun
dari rawan, tulang atau kombinasi dari keduanya yang merupakan derivat lapisan
embrional mesoderm. Dalam pertumbuhannya sel mesenkim akan menjadi sel tulang
muda (osteoblast) atau sel rawan muda (chondroblast) untuk kemudian membentuk
tulang atau rawan. Tulang mengandung matrix serabut kolagen sebagai anyaman
rangka, diisi oleh endapan kristal hidroxiapatit (kalsium, fosfat dan ion
hidroxil), diperkuat dengan osteoid (zat yang disekresikan oleh osteoblast). Tulang
pembentuk rangka berasal dari penulangan endochondral dan intra membran. Bila
penulangan intra membran berlangsung di bawah lapisan dermis dari kulit,
tulangnya disebut tulang dermal. Penulangan Intra membran
Proses penulangan intramembran
berlangsung sebagai berikut:
1. Terjadi agregasi sejumlah sel mesenkim
embrional membentuk blastema.
2. Sel
mesenkim ini membelah diri, sebagian sel anak akan menjadi sel fibroblast yang
mensekresikan
kolagen, sel anak yang lain akan menjadi sel osteoblast.
3. Sel osteoid menggetahkan matrix tulang yang
disebut osteoid dalam ruang intraseluler
yang mengandung serabut kolagen yang telah
dihasilkan oleh sel fibroblast.
4. Ke dalam
matrix intraseluler terjadi invasi pembuluh darah sehingga matrix menjadi
vasculer.
5. Pembuluh darah akan mendifusikan garam calsium dan garam fosfat ke dalam
matrix,
sehingga terbentuk endapan
kristal hidroxiapatit.
6. Sel osteoblast yang telah terkurung oleh matrix tulang yang mengeras
oleh endapan
kristal hidroxi apatit akan
menjadi sel tulang yang disebut sel osteosit.
* Tahap I adalah proses hipertrofi sel rawan muda (chondroblast) dan proses
destruksi sel
rawan (chondrosit), sehingga
terbentuk rongga yang dipisahkan oleh septum matrix
rawan yang telah mengalami kalsifikasi.
* Tahap II dimulai dengan adanya suatu tunas osteogenik yang mampu
menghasilkan
bakal sel tulang (osteoblast),
yang akan dibawa oleh pembuluh kapiler menembus ke
dalam rongga yang semula diisi
oleh sel osteosit namun telah mengalami degenerasi.
Selanjutnya bakal ini akan
membentuk sel osteoblast yang akan menggetahkan matrix
tulang (osteoid) pada matrix rawan
yang telah mengalami kalsifikasi. Dengan demikian
terbentuk
jaringan tulang yang semula ditempati oleh jaringan rawan.
Pembentukan Jaringan Rawan
Jaringan ini dibentuk di dalam
suatu blastema mesenkim prechondral dengan melalui proses chondrogenesis akan
membentuk rawan. Caranya : Sel mesenkim membelah diri dan sebagian sel anak
menggelembung menjadi sel rawan muda yang disebut chondroblast, yang akan
menggetahkan matrix kolagen serta mucopolysacharida-sulfat. Jaringan rawan yang
terbentuk dapat bertahan sampai tua atau akan dirombak menjadi tulang dengan
osifikasi endochondral.
Tulang Heterotropik
Tulang ini dapat terjadi
secara intra membran maupun secara endochondral, namun berlangsung di luar
sistem rangka.Contoh :os cardis pada
septum interventrikuler dari jantung rusa dan sapi, baculum atau os penis
diantara badan spons pada penis kelelawar, pesulus,
elemen rangka internal yang terdapat pada siring pada burung.
Fungsi skeleton:
Penyokong tubuh, perlekatan otot, pelindung bagian tubuh yang lunak,
memelihara bentuk tubuh, bersama dengan otot membangun alat gerak dan merupakan
sumber kalsium.
Skeleton dibedakan atas eksoskeleton dan endoskeleton.
Endoskeleton
dibedakan atas :
1) Skeleton
Axiale (rangka sumbu) terdiri atas :
a)
Tulang belakang (columna vertebralis)
b)
Tulang rusuk (costae)
c)
Tulang dada (Sternum)
d)
Tulang tengkorak (cranium)
2) Skeleton appendiculare
(rangka anggota) terdiri atas :
a) Gelang bahu ( cingulum pectorale)
b)
Gelang panggul (cingulum pelvicale)
c)
Tungkai depan (extremitas craniale)
d)
Tungkai belakang (exteremitas caudale)
Skeleton axiale
* Columna vertebralis (tulang belakang)
Tulang belakang dibangun oleh sederetan vertebra ( ruas tulang belakang)
yang
terentang dari
tengkorak hingga ujung ekor dan berfungsi melindungi sum-sum tulang
belakang.
* Vertebra
Pada
setiap columna vertebralis terdapat lebih dari satu variasi morfologi vertebra,
misalnya
vertebra pada tubuh berbeda dengan vertebra ekor. Pada tetrapoda, vertebra
tubuh
mengalami modifikasi lebih lanjut, misalnya bila berhubungan dengan costa
(vertebra thoracalis) dengan
cingulum pelvicale (vertebra sacralis)atau bila terletak
pada leher (vertebra servicalis). Satu vertebra umumnya terdiri atas
:Centrum (carpus)=
badan vertebra, satu atau dua arcus (lengkung) dan beberapa processus (tonjolan)=
taju
(apofisis)
* Centrum
Centrum adalah massa silinder padat di bawah tubus neuralis saat embrio
ditempati
chorda dorsalis. Centrum sebagai tempat persendian antara 2 vertebra
yang saling
berdekatan mempunyai bentuk permukaan yang bervariasi tergantung dari
lokasi dan
jenis hewan.
Jenis centrum vertebra (Gambar 3. 4 ).
a. Amphicoel : kedua ujung permukaan
centrum cekung (concaf), persinggungan
persendian kedua
vertebra yang berdekatan hanya terjadi pada keliling bagian tepi
sehingga
membatasi pergerakan kesegala arah,contoh pada ikan.
b. Procoel: permukaan depan centrum cekung,
permukaan belakang cembung / datar.
Contoh
pada katak.
c. Opisthocoel: permukaan depan centrum cembung /
datar. Permukaan belakang cekung.
Contoh
pada kura-kura.
d. Acoel (amphiplatyal): kedua permukaan centrum
datar / tidak berongga. Contoh pada
manusia.
e. Heterocoel: Permukaan ujungnya tidak sama,
terdapat lengkungan vertikal dan lateral,
bentuknya seperti sadel, jadi merupakan kombinasi bentuk permukaan
concaf dan
confex. Contoh pada vertebra leher
pelikan.
Arcus
Arcus neuralis dibentuk oleh 2 buah
keping tulang yang bertemu dimedio dorsal. Berfungsi melindungi medula
spinalis. Rongga tempat medula spinalis disebut foramen vertebra dan saluran
yang terbentuk oleh urutan vertebra disebut canalis vertebralis= canalis
neuralis.
Arcus hemalis terletak di ventral centrum vertebra ikan, ekor amphibi dan
beberapa amniota, berfungsi melindungi arteri dan vena caudalis.
Processus= taju
Merupakan tonjolan arcus dan centrum vertebrae, jumlahnya kebanyakan
sepasang, berfungsi untuk menambah ketegaran columna vertebralis, mencegah
pembengkokan berlebihan untuk persendian tulang rusuk dan untuk perlekatan
otot.
Sesuai dengan fungsinya processus dibedakan:
1. Yang
berfungsi untuk persendian dengan rusuk, yaitu:
a. Diapophysis
: terdapat pada centrum sebelah dorsolateral untuk persendian dengan tuberculum
costa bicephal.
b. Parapophysis
: terdapat pada centrum sebelah lateral sebagai tempat persendian dengan
capitulum costa bicephal.
c. Basopophysis
: penonjolan di ventrolateral dari centrum, untuk persendian dengan costa
monocephal (ikan). Pada vertebrata ekor kedua ujung basopophysis ini mengalami
fusi menjadi arcus hemalis.
d. Pleuropophysis: letaknya lebih lateral dari basopophysis, tempat
persendian dengan costa yang vestigial.
2. Yang berfungsi untuk persendian antar vertebra, yaitu:
a. Prezygapophysis : di anterior arcus
neuralis, permukaan sendinya menghadap ke atas (superior) atau ke depan
(anterior) sebagai tempat untuk persendian.
b. Postzygapophysis:
terdapat sebelah posterior arcus neuralis dengan permukaan persendiannya
menghadap ke bawah (inferior) atau ke belakang (posterior).
c. Zygosphene: berdekatan dengan
prezygapophysis, merupakan tempat persendian dengan
d. Zygantra, dari vertebra di depannya.
3. Yang
berfungsi sebagai tempat melekatnya urat (tendo), yaitu:
a. Processus neuralis: di dorsal arcus neuralis.
b. Processus transversal: di
lateral arcus neuralis.
c. Hipapophysis: di medioventral
centrum (reptil tertentu, burung, mamalia).
d. Metapophysis: processus mamilaris, berdekatan
dengan prezygapophysis.
Vertebra pada ekor ikan
Pada
bangsa ikan susunan vertebra caudal akan menjadi bentuk dasar dari ekor,
beberapa bentuk ekor (Gambar 3. 5 ), yaitu :
1. Tipe protocercus, bentuk dan struktur simetri
bilateral baik internal maupun eksternal.
Contoh
pada ikan primitif (Cyclostomata).
2. Heterocercus, bentuk dan struktur internal
maupun eksternal yang tidak simetri. Arcus
hemalis dan processus hemalis yang melebar disebelah ventral disebut
hipularia, di
posterior disebut epularia. Contoh pada ikan hiu.
3. Homocercus, bentuk dan struktur internal
asimetri dan struktur eksternal yang simetri.
Contoh pada ikan mas.
4. Dificercus, merupakan evolusi
dari tipe heterocercus, karena itu disebut juga tipe
heterocercus sekunder.
Bentuk dan struktur tampak simetri bilateral baik internal
maupun
eksternal. Contoh pada ikan Dipnoi dan Crossopterygii (Latimeria).
Anatomi Perbandingan
Pada ikan
Columna vertebralis disusun oleh 2 tipe vertebrae, yaitu: vertebra
cranialis (V. abdominalis = v. badan) dan vertebra caudalis yang mempunyai
arcus hemalis.
Pada Elasmobranchii.
Pada vertebra caudalis beberapa Elasmobranchii dan Amia calva terdapat 2 centrum pada satu vertebra. Keadaan ini
disebut diplospondylus, yang
memungkinkan gerakan ikan secara fleksibel selama berenang.
Pada Teleostei
Sebagian besar bertipe amphicoel,
pada ekor terbentuk arcus hemalis serta
persatuan kedua arcus hemalis membentuk spina hemalis (Gambar 3.6).
Pada Tetrapoda
Adanya kehidupan terestrial,
menyebabkan gerakan kepala lambat laun menjadi terpisah dari gerakan tulang
belakang. Untuk memudahkan mobilitas kepala, maka terjadi reduksi rusuk
vertebra tubuh yang anterior dan disebut vertebra servicalis. Amniota membentuk
leher yang lentur dan panjang dengan demikian jumlah vertebra lehernya banyak.