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.