11

Fisiologi OlahragaFisiologi Olahraga

dr. Moch. Yunus, Mkesdr. Moch. Yunus, Mkesdr. Moch. Yunus, Mkesdr. Moch. Yunus, Mkes

22

DEFINISI DEFINISI

Sport Medicine dan Fisiologi Olahraga

Sport Medicine

Sport Medicine mencakup semua istilah yang digunakan, tidak hanya berkaitan dengan kedokteran olahraga maupun latihan. Contoh Kedokteran olahraga, biomekanik, kedokteran klinis, pertumbuhan dan perkembangan, psikologi dan sosiologi, nutrisi, motor control dan fisiologi.

Fisiologi Olahraga

Fisiologi olahraga adalah fisiologi merupakan salah satu aspek dalam Sport Medicine yang berkaitan dengan bagaimana tubuh melakukan fungsinya, memberikan tanggapan/respon, mengatur dan melakukan penyesuaian terhadap latihan.

Jadi

Fisiologi olahraga merupakan dasar-dasar fisiologis dalam pendidikan jasmani, kebugaran dan program latihan olahraga

33

Secara fisiologis, gerakan otot merupakan hasil pemecahan ikatan energi kimiawi ke

dalam bentuk energi mekanis

Tujuan Umum Perkuliahan:

Memahami sistem energi aerobik (oksigen) dan dua sistem energi anaerobik (ATP-PC dan Laktat) sebagai bentuk metabolisme dalam penyediaan bahan energi bagi kontraksi otot

Aplikasi

Latihan untuk tujuan olahraga harus selalu memperhatikan sistem energi apa yang paling dominan (predominan).

44

SIKLUS BIOLOGISSIKLUS BIOLOGIS

TUMBUHAN HIJAU

OKSIGEN(O2)

MANUSIA DAN BINATANG

MAKANAN (KARBOHIDRAT, LEMAK

DAN PROTEIN)

TENAGA YANG

DIPAKAI

CO2 H2O

55

Bentuk pasif energi atau energi potensial = senyawa kimiawi Bentuk pasif energi atau energi potensial = senyawa kimiawi yang disebut sebagai ATPyang disebut sebagai ATP

Bentuk aktif energi atau energi kinetik apabila ATP dipecah Bentuk aktif energi atau energi kinetik apabila ATP dipecah menjadi CO2 dan airmenjadi CO2 dan air

Energi dan sistem energiEnergi dan sistem energi

• Definisi : Kapasitas untuk melakukan unjuk kerja atau Capacity or ability to perform work

6 jenis energi diantaranya

Kimiawi dan mekanik

Kapasitas kerja fisik tergantung dari tersedianya sejumlah energi

Unit untuk mengukur energi adalah dengan kalori

1 gram air = 1o

Kerja mekanik (mechanical work) merupakan hasil dari force atau gaya x jarak = W = F x d

66

SISTEM ENERGISISTEM ENERGI

Immediate Energy SourceATP = Adenosine Tripohsphate

merupakan ikatan kimia yang digunakan untuk kontraksi otot

77

P

PRODUKSI SELULAR ATP = PRODUKSI SELULAR ATP = RESINTESIS ATPRESINTESIS ATP

ADENOSINE TRIPHOSPHATE (ATP)

Energi untuk setiap aktivitas jasmani disediakan di dalam otot

dalam bentuk pasokan ATP

Ikatan Phosphate berenergi tinggi

Adenosine P P

energi

ADP + Pi +

88

CREATINE PHOSPHATE (CP) Ikatan Phosphate berenergi

tinggi

Energi

Pi + C +

BAGAIMANA ATP DIBENTUK KEMBALI

Sistem ATP-PC disebut juga dengan system Phosphagen

A. Phosphocreatine disimpan dalam sel otot yang mengandung ikatan energi tinggi

B. Apabila ATP dipecah saat otot berkontraksi, maka ATP akan dengan segera dibentuk kembali dengan menggunakan energi saat pemecahan PC.

Kegiatan ini berlangsung hanya dalam beberapa detik seperti sprint, loncat dan menendang. Namun demikian sangat tergantung samapai berapa banyak PC yang dapat digunakan sebagai sumber energi utama

ATP

ADP + Pi

PCreatine

99

Sel Otot

Sintesis ATP dari PC

ADP + Pi ATP

P CREATINE

1010

EnergiEnergi

Anaerobik

Aerobik

ATP-PC Laktat

Dengan O2Tanpa O2

5 – 10 detik

diganti50% = 30 detik. 100% = 2-3 menit

45 – 60 detik

400 m

100 m

2 – 30 menit

10.000 m

1111

Sistem Asam Laktat atau Glycolysis Sistem Asam Laktat atau Glycolysis AnaerobicAnaerobic

Sistem Asam Laktat atau Anaerobik Glikolisis.

Karbohidrat (Glikogen) dipecah secara anaerobik (tanpa oksigen) menjadi asam laktat yang mengakibatkan perasaan lelah. Energi yang dilepaskan sewaktu pemecahan ini digunakan untuk meresintesis ATP. Kegiatan latihan yang dilakukan pada kecepatan maksimum antara 1 sampai 3 menit sangat tergantung kepada sistem asam laktat untuk energi ATP

energi

laktat

Glikogen

OTOT

ADP+Pi ATP

1212

AnaerobicAnaerobic glycolysisglycolysis• Sistem Asam Laktat• Asam laktat merupakan produk dari glikolisis Anaerobik• pH rendah pada intraseluler apabila asam laktat meningkat yang berakibat

terhambatnya ensim PFK• Selama glikolisis anaerobik hanya 3 mol ATP yang diresintesisi dari 1 mol atau

180 gram sekitar 6 ons glikogen (bandingkan apabila ada oksigen yang mampu menghasilkan 39 mol ATP)

• Toleransi akumulasi asam laktat pada otot dan darah adalah 60 – 70 gram• Aktivitas fisik 400 – 800 meter

Per kg otot Massa otot keseluruhan

1. Toleransi maksimal asam laktat

2.0 – 2.3 60 – 70

2. Pembentukan ATP 33 - 38 1000 – 1200

3. Energi yang dapat dipakai

0.33 – 0.38 10.0 – 12.0

Estimasi ketersediaan energi dalam tubuh melalui glikolisis anaerobik

Pemecahan glikogen menjadi 180 gram asam laktat cukup untuk penyediaan energi dalam meresintesis 3 mol ATP. Oleh karena itu, pemecahan glikogen menjadi 60 – 70 gram asam laktat akan menyediakan energi untuk resintesis 180/3 x 60x = 1 mol ATP atau 180/3 x 70/x = 1.16 atau 1.2 mol ATP

1313

Asam piruva

t

Glukosa

Glikogen (dari otot)

Glukosa darah

Asam laktat

ADP + PiRangkaian Glikolitik

Tidak cukup oksigen

atau

Glikolisis Anaerobik. Glikogen dipecah secara kimiawi melalui serangkaian reaksi kimia menjadi asam laktat. Pada saat

pemecahan energi dilepaskan melalui reaksi ganda yang dipakai untuk meresintesis ATP

ATP

Reaksi ganda

Persamaan

(C6H12O6)n > 2C3H6O3 + Energi

(Glikogen) (Asam Laktat)

Energi + 3ADP + 3Pi > 3ATP

1414

Kesimpulan Kesimpulan

Glikolisis Anaerobik akan menghasilkan :

1. Pembentukan Asam laktat

2. Tidak membutuhkan oksigen

3. Hanya menggunakan karbohidrat (glikogen dan glukosa)

4. Cukup menghasilkan energi untuk meresintesisi beberapa mol ATP saja

1515

Oksigen atau Sistem Oksigen atau Sistem AerobikAerobik

Oksigen atau Sistem Aerobik.

Pemecahan secara aerobik terhadap karbohidrat, lemak dan protein menyediakan energi untuk resintesis ATP. Karena ATP yang dihasilkan tidak mengakibatkan limbah penyebab kelelahan, sistem aerobik ini sangat tepat untuk kegiatan yang memerlukan daya tahan.

O2

CO2 + Air

Mitokondria

Protein

Lemak

Glikogen

ADP + Pi + ATPENERGI

ATP

KERJA

CP = C + Pi + ENERGI

COUPLE REACTION

1616

ATP YANG DIHASILKAN MELALUI ATP YANG DIHASILKAN MELALUI METABOLISME AEROBIKMETABOLISME AEROBIK

Beberapa Istilah Yang Perlu Diketahui Terlebih DahuluKelompok Asetil, NAD+, NADH+, FAD+ dan FADH+

Kelompok Asetil secara sederhana dapat didefinisikan sebagai satu molekul dengan dua karbon. Contoh; Asam piruvat (tiga molekul karbon) membuang CO2 dan menjadi Kelompok Asetil sebelum memasuki Siklus Kreb

NAD+ (Nicotinamide adenine dinucleotide dan FAD+ (Flavo adenine dinucleotide berfungsi sebagai reseptor hidrogen. H ion akan dilepaskan dari karbohidrat sewaktu glikolisis dan aktivitas Siklus Kreb

Pelepasan ion hidrogen (H+) dari ikatannya merupakan salah satu bentuk oksidasi. Apabila satu ikatan menerima H+ ion disebut sebagai pengurangan.

Jadi NADH dan FADH2 merupakan bentuk pengurangan dari NAD+ dan FAD+. Fungsi NADH dan FADH2 adalah membawa elektron melalui Sistem Transportasi Elektron

1717

3 seri reaksi pada 3 seri reaksi pada sistem Aerobiksistem Aerobik

• Glycolysis Aerobic• Siklus Kreb• Sistem Transportasi Elektron

• Glycolysis Aerobic

(C6H12O6)n 2C3H4O3 + Energi

(Glikogen) (asam piruvat)

• Siklus Kreb

H H+ + e-

(atom hidrogen) (ion Hidrogen) (elektron)

• Sistem Transportasi Elektron

4H+ + 4e- + O 2H2O

1818

• Dengan adanya oksigen, maka 1 mol glikogen akan dipecah secara sempurna menjadi Karbondioksida (CO2) dan air (H2O), sekaligus melepaskan energi untuk meresintesis (membuat) 39 mol ATP. Resintesis ATP terjadi di dalam Mitokondria

cristaeMitokondria

1919

AEROBIC GLYCOLYSISAEROBIC GLYCOLYSIS

• Rangkaian reaksi awal yang melibatkan pemecahan glikogen secara aerobic menjadi CO2 dan H2O adalah Glikolisis

• Perbedaan antara glikolisis anaerobik dengan glikolisis aerobik adalah keberadaan oksigen dalam reaksi ini tidak mengakibatkan terakumulasinya asam laktat atau keberadaan oksigen akan menghambat asam laktat

• Oksigen akan merubah asam piruvat ke dalam sistem aerobik setelah ATP dibentuk dengan demikian 1 mol glikogen akan dipecah menjadi 2 mol asam piruvat dan energinya cukup untuk membentuk 3 mol ATP

(C6H12O6)n 2C3H4O3 + Energi

(Glikogen) (asam piruvat)

Energi + 3 ADP + 3 Pi 3 ATP

2020

PERBEDAAN GLIKOLISIS AEROBIK PERBEDAAN GLIKOLISIS AEROBIK DENGAN GLIKOLISIS ANAEROBIKDENGAN GLIKOLISIS ANAEROBIK

GLIKOLISIS AEROBIK GLIKOLISIS ANAEROBIK

Glikogen

Glukosa

ADP + Pi

ATP

Asam Piruvat

Cukup Oksigen

CO2 + H2O + ATP

Glikogen

Glukosa

ADP + Pi

ATP

Asam Piruvat

Tidak cukup Oksigen

Asam laktat

2121

Siklus KrebSiklus Kreb

Siklus Kreb.

Asam piruvat sebagai hasil akhir glikolisis aerobik masuk ke siklus Kreb setelah sedikit mengalami perubahan kimiawi. Begitu masuk ke dalam siklus, akan terjadi dua proses kimiawi :

1. CO2 akan dibuang melalui paru

2. Oksidasi, yaitu pembuangan ion hidrogen (H+) dan elektron (e-) yang akhirnya akan masuk ke dalam sistem transportasi elektron untuk diadakan perubahan kimia lainnya

Glikogen

Glukosa

ADP + PiGlikolisis Aerobik

ATP

Asam piruvat

CO2

H++e-

H++e-

H++e-

CO2

CO2

SIKLUS KREB

2222

Simpulan Sistem AerobikSimpulan Sistem Aerobik

Simpulan Sistem aerobik

Glikogen dioksidasi melalui tiga seri reaksi kimiawi : Glikolisis aerobik dengan terbentuknya asam piruvat; Siklus Kreb dengan membuang CO2 dan e- dan Sistem Transportasi Elektron yang membentuk H2O dari H+, e- dan oksigen. Konsekuensinya ATP akan dihasilkan lebih banyak

Glikogen

GlukosaGlikolisis Aerobik ADP + Pi

ATPAsam piruvat

CO2

CO2

SIKLUS KREB

CO2

H++e-

H++e-

H++e-

ADP + Pi ATP

ADP + Pi ATP

ADP + PiATP

H2O

Electron Transport System

Protein

Lemak

2323

KARAKETIRSTIK UMUM SISTEM ENERGIKARAKETIRSTIK UMUM SISTEM ENERGI

SYSTEM ATP-PC (PHOSPHAGEN)

SISTEM ASAM LAKTAT SISTEM OKSIGEN

Anaerobik Anaerobik Aerobik

Sangat cepat Cepat Lambat

Bahan kimia; Phosphocreatine Bahan makanan ; glikogen Bahan makanan; glikogen, lemak dan protein

Produksi ATP sangat terbatas Produksi ATP terbatas Produksi ATP tak terbatas

Cadangan pada otot terbatas Produksi sampingan; asam laktat yang mengakibatkan rasa lelah pada otot

Tidak menghasilkan produk sampaingan penyebab lelah

Digunakan untuk sprint atau power tinggi, kegiatan jasmani dengan waktu yang sangat singkat

Digunakan pada kegiatan jasmani dalam waktu antara 1 sampai 3 menit

Digunakan dalam kegiatan yang membutuhkan daya tahan atau kegiatan jasmani yang menggunakan waktu lama

2424

Kelelahan Kelelahan

• Kelelahan diartikan sebagai ketidakmampuan meneruskan kegiatan pada intensitas yang sama, atau adanya penurunan dalam mengerahkan kekuatan otot.

• Kelelahan mutlak PC berada pada titik NOL, ATP masih tersedia sekitar 60 – 70 % dari nilai ATP istirahat. Oleh sebab itu faktor yang membatasi kemampuan aktivitas pada intensitas tinggi dalam waktu singkat disebabkan oleh terkurasnya PC

• Glikolisis Anaerobik mengakibatkan dihasilkannya asam laktat

• Peningkatan asam laktat berakibat penurunan pH darah dan otot

• PFK meruupakan enzim yang mempercepat glikolisis, akan dihambat oleh rendahnya pH

• pH rendah akan menghambat produksi ATP secara anaerobik – kelelahan pada otot

• Peningkatan konsentrasi Hion yang disebabkan oleh prodksi asam laktat tinggi menurunkan efek Kalsium pada troponin

2525

Latihan Anaerobik Latihan maksimal

Peningkatan glikolisis

Produksi asam laktat meningkat

Keasaman intraseluler

Pengaruh kalsium berkurang pada troponin

Ketegangan otot menurun

Kinerja menjadi memburuk

PROSES TERJADINYA KELELAHAN

PADA SISTEM ANAEROBIK

2626

TUJUAN RECOVERYTUJUAN RECOVERY

• Tujuan selama recovery dari latihan adalah untuk memulihkan otot dan sebagian tubuh lainnya ke kondisi sebelum latihan.

• Pemulihan tubuh selama recovery termasuk mengganti cadangan energi yang terkuras dan membuang asam laktat yang terakumulasi selama latihan; kedua proses di atas membutuhkan energi ATP

• Konsumsi oksigen selama recovery akan mensuplai energi ATP yang dibutuhkan dengan segera selama masa recovery

• Pemulihan cadangan phosphagen otot (ATP-PC) hanya membutuhkan beberapa menit, sedangkan untuk pemulihan sempurna glikogen otot maupun darah membutuhkan beberapa hari

• Kecepatan pembuangan asam laktat dari darah dan otot dapat ditingkatkan melalui latihan-latihan ringan dibandingkan dengan cara beristirahat pasif

• Sejumlah kecil oksigen yang disimpan pada otot dalam bentuk kombinasi dengan myoglobin sangat penting selama melakukan kegiatan yang bersifat intermiten, karena digunakan selama interval kerja dan juga cepat dipulihkan kembali selama interval kerja.

2727

PEMULIHAN OKSIGEN (RECOVERY PEMULIHAN OKSIGEN (RECOVERY OXYGEN)OXYGEN)

• Oksigen yang dikonsumsi pada kadar yang tinggi setelah kegiatan berakhir dibandingkan masa isitirahat disebut dengan pemulihan oksigen

• Pemulihan oksigen terdiri dari dua fase yaitu :

1. Konsumsi Pemulihan Oksigen Cepat (tanpa

asam laktat) selama 2 sampai 3 menit masa

pemulihan, konsumsi oksigen menurun dengan

cepat, kemudian melambat setelah sampai mencapai kecepatan konstan.2. Konsumsi Pemulihan Oksigen Lambat

(dengan asam laktat) Konsumsi oksigen

selama masa ini secara kuantitatif berhubungan dan tergantung kepada masa pembuangan asam laktat yang terakumulasi pada otot dan darah selama latihan

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0

50

Kerja/latihan

Pemulihan

60

Waktu dalam menit

V02

(li

ter/

men

it)

Konsumsi Pemulihan Oksigen Cepat

Konsumsi Pemulihan Oksigen Lambat

Konsumsi Oksigen Istirahat

2828

STRUKTUR DAN FUNGSI ANATOMIS STRUKTUR DAN FUNGSI ANATOMIS SYARAF-OTOT SYARAF-OTOT

STRUKTUR DAN FUNGSI ANATOMIS STRUKTUR DAN FUNGSI ANATOMIS SYARAF-OTOT SYARAF-OTOT

Potong lintang Sel otot

2929

TEORI PERGESERAN FILAMEN TEORI PERGESERAN FILAMEN (SLIDING FILAMENT THEORY)(SLIDING FILAMENT THEORY)

TEORI PERGESERAN FILAMEN TEORI PERGESERAN FILAMEN (SLIDING FILAMENT THEORY)(SLIDING FILAMENT THEORY)

Meregang(tipis)

Istirahat (nomral)

Kontraksi (tebal)

Skema dua sarkomer dalam keadaan istirahat, kontraksi konsentrik dan meregang

3030

Filamen aktin dan myosin

BIOLOGI MOLEKULAR GERAKBIOLOGI MOLEKULAR GERAK

Filamen aktin dan myosin

BIOLOGI MOLEKULAR GERAK

3131

Crossbridge serta pengembangan tegangan antara filamen Aktin dan Myosin

3232

3333

3434

3535

3636

3737

KECEPATAN KONTRAKSI OTOT TERGANTUNG KECEPATAN KONTRAKSI OTOT TERGANTUNG DARI PELEPASAN ENERGIDARI PELEPASAN ENERGI

Proses pelepasan energi Kecepatan pembebasan Kecepatan

ATP – CP

ANAEROBIC GLYCOLYSIS

AEROBIC GLYCOLYSIS

FAT OXIDATION

1.6 – 3.0

1.0

0.5

0.24

3838

METABOLISME BAHAN MAKANAN SESUAI DENGAN METABOLISME BAHAN MAKANAN SESUAI DENGAN SISTEM ENERGI YANG DIPERGUNAKANSISTEM ENERGI YANG DIPERGUNAKAN

PROTEIN KARBOHIDRAT LEMAK

Asam Amino Monosakarida(glukosa)

Asam lemak

Asam Piruvat Asam Laktat

Acetyl-CoA

Electron Transport System

Energi (ATP) + CO2 + H2O

3939

TUGAS SEMINARTUGAS SEMINARMAKALAHMAKALAH

• JUDUL• PENDAHULUAN• PEMBAHASAN• SIMPULAN• DAFTAR PUSTAKA

JAWABLAH PERTANYAAN BERIKUTJAWABLAH PERTANYAAN BERIKUT•APA ITU ENERGI (WHAT)APA ITU ENERGI (WHAT)

•MENGAPA ENERGI (WHY)MENGAPA ENERGI (WHY)•BAGAIMANA TERJADINYA ENERGI (HOW)BAGAIMANA TERJADINYA ENERGI (HOW)