Fisiologi olahraga

49
1

Transcript of Fisiologi olahraga

Page 1: Fisiologi olahraga

1

Page 2: Fisiologi olahraga

2

Sport Medicine dan Fisiologi Olahraga

Sport Medicine

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 adalah fisiologi yang mengkaji bagaimana fungsi tubuh manusia dalam merespon, mengatur dan menyesuaikan diri terhadap aktivitas fisik apakah itu berkaitan dengan program pendidikan jasmani, kebugaran maupun latihan olahraga

Page 3: Fisiologi olahraga

3

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).

Page 4: Fisiologi olahraga

4

TUMBUHAN HIJAU

OKSIGEN(O2)

MANUSIA DAN BINATANG

MAKANAN (KARBOHIDRAT, LEMAK

DAN PROTEIN)

TENAGA YANG

DIPAKAI

CO2 H2O

Page 5: Fisiologi olahraga

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

5

Energi dan sistem energiEnergi dan sistem energi

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

Page 6: Fisiologi olahraga

6

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

Page 7: Fisiologi olahraga

Immediate Energy SourceATP = Adenosine Tripohsphatemerupakan ikatan kimia yang

digunakan untuk kontraksi otot

7

Page 8: Fisiologi olahraga

ADENOSINE TRIPHOSPHATE (ATP)

8

P

Energi untuk setiap aktivitas jasmani disediakan di dalam otot

dalam bentuk pasokan ATP

Ikatan Phosphate berenergi tinggi

Adenosine P P

energi

ADP + Pi +

Page 9: Fisiologi olahraga

9

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 sampai berapa banyak PC yang dapat digunakan sebagai sumber energi utama

ATP

ADP + Pi

PCreatine

Page 10: Fisiologi olahraga

10

Sel Otot

Sintesis ATP dari PC

ADP + Pi ATP

P CREATINE

Page 11: Fisiologi olahraga

Phosphocreatine seperti ATP, disimpan di dalam sel otot. Karena kedua ikatan tadi

mengandung kelompok phosphate, maka secara kolektif disebut phosphagen. PC sama

dengan ATP apabila kelompok phosphatenya dipecahkan, maka sejumlah besar energi

akan dilepaskan.

Hasil akhir pemecahan adalah Creatine ( C ) dan Phosphate inorganik (Pi)

Ingat; energi akan segera disiapkan dan secara biokimiawi akan digandakan untuk resintesis

ATP.

Contoh: begitu ATP dipecah selama kontraksi otot, maka secara berkelanjutan akan dibentuk

kembali dari ADP dan Pi dengan menggunakan energi yang diperoleh dari simpanan PC

11

ADP + Pi ATP

PC

energi

PCREATINE

Page 12: Fisiologi olahraga

12

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

Page 13: Fisiologi olahraga

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

13

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

Page 14: Fisiologi olahraga

Pemecahan tidak sempurna dari salah satu zat makanan yaitu karbohidrat menjadi asm laktat.

Dalam tubuh semua karbohidrat diubah menjadi gula sederhana (glukosa) yang dapat digunakan langsung dalam bentuk atau disimpan di hati dan otot sebagai glikogen.

Karbohidrat, gula, glukosa dan glikogen dianggap memiliki arti yang sama dalam pengertian metabolisme.artinya dipersamakan.

Asam laktat merupakan hasil dari anaerobic glycolysis.

Ada batas toleransi akumulasi sejumlah asam laktat sebelum seseorang menghentikan kegiatannya dengan merasakan kelelahan yang luar biasa (Holloszy)

Salah satu aspek yang dapat menjelaskan keterbatasan ini adalah menurunnya pH intraseluler bersamaan dengan peningkatan asam laktat pada otot yang mengakibatkan penghambatan terhadap ensim Phosphofruktokinase (PFK).

Untuk kesempurnaan reaksi, secara kimiawi anaerobic glycolysis lebih rumit dibandingkan dengan sistem phosphagen yaitu deibutuhkannya 12 rangkaian reaksi kimia yang terpisah tetapi berlangsung secara berurutan.

Rangkaian reaksi ini ditemukan oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof. Ilmuwan Jerman.

14

Page 15: Fisiologi olahraga

Bagaimana Glikogen digunakan untuk meresintesis ATP?

Glikogen secara kimiawi dipecah menjadi asam laktat. Selama pemecahan ini, energi dilepaskan dan melalui reaksi ganda digunakan untuk meresintesis ATP.

Untuk mempercepat reaksi, setiap reaksi yang terjadi membutuhkan ensim khusus.

Salah satu ensim penting dalam reaksi ini adalah PFK, ensim lain yang berfungsi sebagai kontrol adalah hexokinase, pyruvat kinase dan lactic dehydrogenase.

Hanya beberapa ATP yang dapat dirensintesis dari glikogen selama anaerobic glycolysis apabila dibandingkan dengan ketersediaan oksigen.

Sebagai contoh : hanya 3 mol ATP yang dapat diresintesisi dari pemecahan 1 mol glikogen atau 180 gram (sekitar 6 ons) glikogen. Bandingkan apabila dengan okisgen, pemecahan sempurna glikogen mampu menghasilkan 39 mol ATP

Persamaan reaksi ganda resintesis ATP secara anaerobic glycolysis

15

Persamaan

(C6H12O6)n > 2C3H6O3 + Energi

(Glikogen) (Asam Laktat)

Energi + 3ADP + 3Pi > 3ATP

Page 16: Fisiologi olahraga

Selama melakukan kegiatan produksi ATP yang digunakan dari anaerobic glycolisis, kenyataannya kurang dari 3 mol ATP (3ATP).

Alasannya; selama latihan sangat berat otot dan darah hanya mampu mentolerir asam laktat sebanyak 60 – 70 gram (2 sampai 2 ½ ons) sebelum kelelahan muncul.

Apabila semua glikogen (180 gram) dipecah secara anaerobic, maka akan terbentuk 180 gram asam laktat (2C3H6O3)

Praktisnya hanya 1 sampai 1,2 mol ATP yang dapat diresintesis secara sempurna selama latihan yang sangat berat sebelum asam laktat dalam darah dan otot mencapai tingkat yang sangat melelahkan.

Seperti sistem phosphagen, anaerobic glycolysis benar-benar sangat penting selama melakukan latihan karena mampu mensuplai ATP dengan sangat cepat.

Contoh: kegiatan latihan yang hanya dapat dilakukan dengan kecepatan maksimum antara 1 s/d 3 menit, sangat tergantung sistem phosphagen dan anaerobic glycolysis untuk menghasilkan ATP

16

Page 17: Fisiologi olahraga

17

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

Page 18: Fisiologi olahraga

18

Asam piruv

at

Glukosa

Glikogen (dari otot)

Glukosa darah

Asam laktat

ADP + PiRangkaian

GlikolitikTidak cukup

oksigen

atau

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

Pada saat pemecahan energi dilepaskan dan melalui reaksi ganda yang dipakai untuk meresintesis ATP

ATP

Reaksi ganda

Langkah-langkah proses glikolitik

Page 19: Fisiologi olahraga

Otot hanya mampu mentolerir 2.0 sampai 2.3 gram asam laktat per kg otot atau 60 sampai 70 gram untuk otot secara keseluruhan.

Selanjutnya jumlah maksimum ATP yang dapat dibuat melalui glikolisis akan berkisar antara 1.0 sampai 1.2 mol (1000 sampai 1200 milimol).

Di bawah kondisi ini, dapat dicatat bahwa hanya 2 kali lipat ATP yang dapat diperoleh dari sistem phosphagen.

19

Page 20: Fisiologi olahraga

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

20

(C6H12O6)n 2C3H4O3 + Energi

(Glikogen) (asam piruvat)

Energi + 3 ADP + 3 Pi 3 ATP

Page 21: Fisiologi olahraga

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

21

Page 22: Fisiologi olahraga

22

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

Page 23: Fisiologi olahraga

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

23

Page 24: Fisiologi olahraga

Glycolysis Aerobic Siklus Kreb Sistem Transportasi Elektron

24

• 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

Page 25: Fisiologi olahraga

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

25

cristaeMitokondria

Page 26: Fisiologi olahraga

26

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

Page 27: Fisiologi olahraga

27

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

Page 28: Fisiologi olahraga

28

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

Lemak

β Oxidation

Protein

Page 29: Fisiologi olahraga

SYSTEM ATP-PC (PHOSPHAGEN)

SISTEM ASAM LAKTAT (Sistem Asam Sitrat)

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

29

Page 30: Fisiologi olahraga

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

30

Page 31: Fisiologi olahraga

Latihan Anaerobik

31

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

Page 32: Fisiologi olahraga

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.

32

Page 33: Fisiologi olahraga

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0

Asupan Oksigen sesaat pembebanan berakhir sangat tinggi dibandingkan saat isitirahat (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

33

50

Kerja/latihan

Pemulihan

60

Waktu dalam menit

V02

(li

ter/

men

it)

Konsumsi Pemulihan Oksigen Cepat

Konsumsi Pemulihan Oksigen Lambat

Konsumsi Oksigen Istirahat

Page 34: Fisiologi olahraga

34

PROTEIN KARBOHIDRAT LEMAK

Asam Amino Monosakarida(glukosa)

Asam lemak

Asam Piruvat Asam Laktat

Acetyl-CoA

Electron Transport System

Energi (ATP) + CO2 + H2O

Page 35: Fisiologi olahraga

35

Penampang lintang Sel otot

Page 36: Fisiologi olahraga

36

Meregang(tipis)

Istirahat (nomral)

Kontraksi (tebal)

Skema dua sarkomer dalam keadaan istirahat, kontraksi konsentrik dan meregang

Page 37: Fisiologi olahraga

37

Filamen aktin dan myosin

BIOLOGI MOLEKULAR GERAK

Page 38: Fisiologi olahraga

38

Crossbridge serta pengembangan tegangan antara filamen Aktin dan Myosin

Page 39: Fisiologi olahraga

39

Page 40: Fisiologi olahraga

40

Page 41: Fisiologi olahraga

41

Page 42: Fisiologi olahraga

42

Page 43: Fisiologi olahraga

43

Page 44: Fisiologi olahraga

44

Proses pelepasan energi Kecepatan pembebasan Kecepatan

ATP – CP

ANAEROBIC GLYCOLYSIS

AEROBIC GLYCOLYSIS

FAT OXIDATION

1.6 – 3.0

1.0

0.5

0.24

Page 45: Fisiologi olahraga

JUDUL PENDAHULUAN PEMBAHASAN SIMPULAN DAFTAR PUSTAKA

45

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)

Page 46: Fisiologi olahraga

..can be defined as the study of thefunction and coordination of muscles indifferent movements and postures withvarying subjects bases and

experimentalconditions.

46

Jonsson (1973), in: New Developments In Electromyography and Clinical Neurophysiology, 498-501

Page 47: Fisiologi olahraga

47

Page 48: Fisiologi olahraga

48

Page 49: Fisiologi olahraga

49