2. 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
3. 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).
5. Definisi : Kapasitas untuk melakukan unjuk
kerja atau Capacity or ability to perform
work
5
Energi 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
7. Immediate Energy Source
ATP = Adenosine Tripohsphate
merupakan ikatan kimia yang
digunakan untuk kontraksi otot
7
8. 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
+
9. 9
CREATINE PHOSPHATE (CP)
Ikatan Phosphate berenergi tinggi
Energi
Pi
+
C
+
BAGAIMANAATP 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
11. 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
12. 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
13. 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
14. 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
15. 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
16. 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
17. 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
18. 18
Asam
piruvat
Glukosa
Glikogen
(dari otot)
Glukosa
darah
Asam laktat
ADP+ PiRangkaian
Glikolitik
Tidakcukup
oksigen
atau
GlikolisisAnaerobik.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-langkahprosesglikolitik
19. 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
20. 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
21. 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
22. 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
23. Beberapa Istilah Yang Perlu Diketahui Terlebih Dahulu
Kelompok 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
24. 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
25. 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
26. 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
27. 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 + Pi
Glikolisis
Aerobik
ATP
Asam piruvat
CO2
H++e-
H++e-
H++e-
CO2
CO2
SIKLUS KREB
28. 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
ATP
Asam piruvat
CO2
CO2
SIKLUS
KREB
CO2
H++e-
H++e-
H++e-
ADP + Pi
ATP
ADP + Pi
ATP
ADP + Pi
ATP
H2O
Electron
Transport
System
Lemak
β Oxidation
Protein
29. 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
30. 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
31. 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
32. 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
33. 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(liter/menit)
Konsumsi Pemulihan Oksigen Cepat
Konsumsi Pemulihan Oksigen Lambat
Konsumsi Oksigen Istirahat
34. 34
PROTEIN KARBOHIDRAT LEMAK
Asam Amino Monosakarida
(glukosa)
Asam lemak
Asam Piruvat Asam Laktat
Acetyl-CoA
Electron Transport System
Energi (ATP) + CO2 + H2O
44. 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
45. JUDUL
PENDAHULUAN
PEMBAHASAN
SIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
45
JAWABLAH PERTANYAAN BERIKUT
•APA ITU ENERGI (WHAT)
•MENGAPA ENERGI (WHY)
•BAGAIMANA TERJADINYA ENERGI (HOW)
46. ..can be defined as the study of the
function and coordination of muscles in
different movements and postures with
varying subjects bases and experimental
conditions.
46
Jonsson (1973), in: New Developments In Electromyography and
Clinical Neurophysiology, 498-501
