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)