Fisiologi olahraga

4,448 views

Published on

Published in: Education
  • Be the first to comment

Fisiologi olahraga

  1. 1. 1
  2. 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. 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).
  4. 4. 4 TUMBUHAN HIJAU OKSIGEN (O2) MANUSIA DAN BINATANG MAKANAN (KARBOHIDRAT, LEMAK DAN PROTEIN) TENAGA YANG DIPAKAI CO2 H2O
  5. 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
  6. 6. 6 Anaerobik Aerobik ATP-PC Laktat Dengan O2Tanpa O2 5 – 10 detik diganti 50% = 30 detik. 100% = 2-3 menit 45 – 60 detik 400 m 100 m 2 – 30 menit 10.000 m
  7. 7. Immediate Energy Source ATP = Adenosine Tripohsphate merupakan ikatan kimia yang digunakan untuk kontraksi otot 7
  8. 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. 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
  10. 10. 10 Sel Otot Sintesis ATP dari PC ADP + Pi ATP P CREATINE
  11. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 34 PROTEIN KARBOHIDRAT LEMAK Asam Amino Monosakarida (glukosa) Asam lemak Asam Piruvat Asam Laktat Acetyl-CoA Electron Transport System Energi (ATP) + CO2 + H2O
  35. 35. 35 Penampang lintang Sel otot
  36. 36. 36 Meregang (tipis) Istirahat (nomral) Kontraksi (tebal) Skema dua sarkomer dalam keadaan istirahat, kontraksi konsentrik dan meregang
  37. 37. 37 Filamen aktin dan myosin BIOLOGI MOLEKULAR GERAK
  38. 38. 38 Crossbridge serta pengembangan tegangan antara filamen Aktin dan Myosin
  39. 39. 39
  40. 40. 40
  41. 41. 41
  42. 42. 42
  43. 43. 43
  44. 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. 45.  JUDUL  PENDAHULUAN  PEMBAHASAN  SIMPULAN  DAFTAR PUSTAKA 45 JAWABLAH PERTANYAAN BERIKUT •APA ITU ENERGI (WHAT) •MENGAPA ENERGI (WHY) •BAGAIMANA TERJADINYA ENERGI (HOW)
  46. 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
  47. 47. 47
  48. 48. 48
  49. 49. 49

×