Fisiologi Olahraga

TUGAS M3 KB 3 : Fisiologi Olahraga

1.      Buat rangkuman efek latihan terhadap perubahan-perubahan pada organ-organ tubuh dan sistem yang ada pada tubuh.

2.       Jelaskan apa yang dimaksud dengan resintesa ATP dan proses resintesa ATP baik secara anaerobik maupun aerobik.

3.      Jelaskan hubungan antara intensitas latihan dengan sistem energi yang digunakan dan sebutkan contoh-contoh cabang olahraga yang menggunakan sistem energi tersebut

4.      Jelaskan proses terbentuknya asak laktat pada aktifitas fisik dan bagaimana usaha yang dilakukan untuk mengurangi konsentrasi asam laktat yang sudah terbentuk.

5.      Jelaskan beberapa prinsip latihan fisik.

Jawaban :

1.      Latihan fisik merupakan suatu kegiatan fisik menurut cara dan aturan tertentu yang dilakukan secara sistematis dalam waktu relatif lama serta bebannya meningkat secara progresif. Latihan fisik bertujuan untuk meningkatkan efisiensi fungsi sistem tubuh dan mencegah terjadinya cedera pada bagian-bagian tubuh yang dominan aktif digunakan. Latihan fisik dikembangkan dan dilaksanakan untuk pencapaian berbagai tujuan yaitu: kesehatan (preventif dan rehabilitatif), rekreasi, dan kompetitif. Tujuan tersebut dapat tecapai tergantung dari kuantitas dan kualitas latihan fisik yang dilakukan.

a.       Respon dan Adaptasi Tubuh

Latihan fisik dapat dianggap sebagai stressor fisik yang dapat menimbulkan perubahan fisiologi dan dapat dikondisikan dalam waktu tertentu oleh tubuh itu sendiri, sehingga menjadi stimulator yang pada akhirnya dapat ditujukan untuk peningkatan kualitas fisiologi.Perubahan yang berlangsung saat itu juga sering disebut efek fisiologik sementara atau efek akut (respon), sedangkan perubahan fisiologi setelah melakukan latihan fisik dengan rentang waktu tertentu disebut efek menetap atau efek kronik (adaptasi). Respon adalah jawaban tubuh yang bersifat sementara karena ada aktivitas fisik (Denyut jantung meningkat frekuensi pernapasan meningkat, suhu tubuh meningkat, kontraksi otot meningkat, tekanan darah meningkat). Sedangkan yang dimaksud dengan adaptasi adalah Jawaban tubuh yang bersifat menetap karena latihan fisik (meningkatnya daya tahan, stamina, kekuatan, kelincahan fleksibilitas.)

b.      Manfaat Latihan Fisik Pada Berbagai Sistem Tubuh.

Latihan fisik aerobik maupun anaerobik yang dilakukan dengan menerapkan prinsipprinsip latihan dengan tepat maka akan terjadi perubahan yang positif dalam sistem tubuh yang sering disebut “training effect”.

1.       Efek Latihan Fisik Pada Sistem Neuromuscular. Adaptasi sistem muscular pada olahraga adalah perubahan yang terjadi pada system neuromuscular sebagai respon kronik dari olahraga. Perubahan tersebut meliputi aktivasi sistem syaraf pusat dan fungsi neuromuscular, perubahan jumlah dan ukuran serat otot, peningkatan ATPase, peningkatan jumlah kapiler dalam serabut otot, peningkatan mioglobin, peningkatan oksidasi lemak dan karbohidrat.

·         Aktivasi sistem syaraf dan fungsi neuromuscular. Olahraga dengan intensitas tinggi akan memerlukan rekruitmen serabut otot fast dan slow dan meningkatkan jumlah motor unit yang terlibat sehingga akan menghasilkan kekuatan otot.

·         Perubahan jumlah dan ukuran serat otot. Perubahan ukuran serabut otot yang menjadi lebih besar disebut dengan hyperthropy. Hyperthropy merupakan hasil adaptasi dari latihan resisten dan endurance. Latihan resisten lebih besar menyebabkan otot hyperthropy dibandingkan dengan latihan endurance. Hyperplasia merupakan bertambahnya jumlah serabut otot karena latihan fisik. Hasil latihan latihan resisten yang dilakukan dalam jangka waktu yang lama akan meningkatkan jumlah serabut otot sebesar 5 – 15%.

·         Peningkatan jumlah kapiler dalam serabut otot. Olahraga endurance dalam waktu yang lama akan meningkatkan kapilerisasi dalam serabut otot. Peningkatan kapilerisasi itu akan meningkatkan aliran darah untuk keperluan kontraksi otot. Adaptasi ini tidak hanya terjadi pada tipe serabut otot slow saja, tetapi terjadi juga pada tiper serabut otot fast.

·         Peningkatan enzim. Latihan fisik aerobic intensitas berat dan latihan anaerobic sub-maksimal akan menigkatkan sistem energi ATP-PC, glikolisis anaerobik, dan sistem asam laktat, sehingga terjadi peningkatan kapasitas anaerobik otot. Sistem energi fosfagen (ATP-PC) juga akan meningkat diakibatkan oleh persediaan ATP-PC lebih banyak, yang timbul karena sistem enzim yang diperlukan daiam sistem ATP-PC lebih aktif bekerja. Enzim yang dominan bekerja adalah: ATP-ase dan miokinase.

·         Peningkatan myoglobin. Mioglobin adalah sejenis protein yang berfungsi mengikat oksigendalam otot dan berfungsi sebagai penimbun cadangan oksigen dalam otot, khususnya di dalam organel mitokondria.Mitokondria berfungsi sebagai gudang pembentukan energi aerobik dan sangat kaya dengan sisternae. Peningkatan oksidasi lemak dan karbohidrat. Latihan fisik aerobik meningkatkan kapasitas otot untuk mengubah glikogen menjadi C02 dan H2O serta ATP dengan bantuan ketersediaan oksigen. Peningkatan ini akan disertai dengan peningkatan jumlah dan diameter mitokondria. Energi yang dibentuk dari lemak 40 kali lebih besar bila dibandingkan dengan sumber energi dari karbohidrat yang banyak dibutuhkan pada cabang olahraga anaerobik (waktu singkat tetapi pengerahan energi maksimal atau supra maksimal) sedangkan pada jenis olahraga yang dilakukan dalam waktu relatif lama, sumber energi utama berasal dari lemak.

2.      Efek Latihan Fisik Pada Sistem Pernapasan Peningkatan kekuatan otot pernapasan (otot inspirasi dan otot ekspirasi), berkaitan erat dengan peningkatan metabolisme energi di dalam mitokondria sel otot pernapasan yang aktif. Peningkatan kebutuhan oksigen pada otot pernapasan, berkaitan dengan meningkatnya resintesis asam laktat untuk dijadikan sumber energi baru untuk kerja otot tersebut. Secara umum perubahan secara anatomis, biokemis, dan fisiologis yang terjadi pada sistem pernapasan meliputi hal-hal sebagai berikut:

·         Meningkatkan kemampuan pernapasan, yaitu: ventilasi, difusi, dan perfusi, terutama pada saat tumbuh-kembang.

·         Meningkatkan kekuatan otot pernapasan, khususnya otot inspirasi, otot ekspirasi, dan otot-otot perut, sehingga pengembangan rongga dada dan paru-paru semakin besar.

·         Pengembangan rongga dada yang semakin besar akan meningkatkan volume pernapasan dan difusi paru, sehingga terjadi peningkatan pertukaran oksigen dan karbondioksida di daerah alveoli dan darah.

·         Mengurangi laju penurunan fungsi paru secara keseluruhan pada berbagai usia, utamanya pada kondisi lanjut usia.

3.      Efek Latihan Fisik Pada Sistem Kardiovaskuler. Istilah kardiovaskuler berasal dari gabungan antara kata kardio dan vaskuler. Kardio adalah nama lain jantung, sedangkan vaskuler merupakan istilah lain tentang pembuluh darah. Sistem kardiovaskuler dapat diartikan sebagai sistem peredaran darah dengan jantung bekerja sebagai pompa dengan mengalirkan darah ke seluruh bagian tubuh melalui pembuluh darah. Jadi terdapat tiga unsur dalam sistem peredaran darah yaitu jantung, darah dan pembuluh darah. Saat pelaksanaan aktivitas olahraga maka terjadi respon fisiologis yang dilakukan oleh system kardiovaskuler. Salah satu respon yang dilakukan jantung yaitu dengan meningkatkan denyut jantung. Dengan adanya peningkatan denyut jantung maka jumlah darah yang di distribusikan menjadi lebih cepat diterima oleh anggota tubuh. Hal ini penting dilakukan untuk menghantarkan oksigen dan sari makanan pada sel, membawa panas untuk dibawa dan dilepas melalui permukaan kulit serta melepaskan karbondioksida sebagai hasil sisa metabolisme. Sedangkan pembuluh darah melakukan respon dengan melakukan proses vasodilatasi pada otot yang aktif atau melebarkan pembuluh darah sehingga dengan semakin lebar pembuluh darah maka semakin banyak pula jumlah darah yang dapat mengalir secara cepat melewati pembuluh darah.

4.      Efek Latihan Fisik Pada Jaringan Ikat Dan Komposisi Tubuh. Latihan fisik aerobik dapat membantu proses pertumbuhan dan mampu meminsimalkan terjadinya osteoporosis dini, karena memang latihan fisik mampu meningkatkan transport dan pengikatan kalsium yang sangat dibutuhkan oleh matriks tulang (osteosit dan osteoblast), sehingga tulang menjadi padat, kuat, dan sekaligus lentuk, sehingga kemungkinan terjadinya fraktur tulang pun dapat diminimalkan.

5.      Efek Latihan Fisik Pada Sistem Reproduksi, Ketahanan Tubuh dan Hormon Olahraga yang dilakukan dengan dosis adekuat dan sistematis ternyata sangat ampuh untuk terapi pada beberapa kasus: kesulitan memiliki anak, meningkatkan kesuburan pria dan wanita, dan meningkatkan daya tahan tubuh para penderita kanker dan AIDS. Efek latihan fisik aerobic berbagai dosis akan mengakibatkan perubahan pada komponen sistem ketahanan tubuh, yang pada akhirnya akan dicerminkan pada kemampuan tubuh untuk tidak mudah terkena atau terserang bibit penyakit.

2.      Adenosine Triphosphate (ATP) adalah sebuah nukleotida yang dikenal di dunia biokimia sebagai zat yang paling bertanggung jawab dalam perpindahan energi intraseluler. ATP mampu menyimpan dan memindahkan energi kimia di dalam sel. ATP juga memiliki peran penting dalam produksi nucleic acids. Molekul-molekul ATP juga digunakan untuk menyimpan bahan pembentuk energi yang diproduksi oleh respirasi sel.

a.       Sistem energi aerobik menggunakan oksigen untuk menghasilkan ATP dan untuk pembakaran pada otot. Latihan aerobik juga disebut latihan daya tahan. Untuk kegiatan aerobik, perlu setidaknya tiga menit dalam durasi. Aktivitas aerobik merupakan aktivitas yang bergantung terhadap ketersediaan oksigen untuk membantu proses pembakaran sumber energi sehingga juga akan bergantung terhadap kerja optimal dari organ-organ tubuh seperti jantung, paru-paru dan juga pembuluh darah untuk dapat mengangkut oksigen agar proses pembakaran sumber energi dapat berjalan dengan sempurna. Aktivitas aerobik biasanya merupakan aktivitas olahraga dengan intensitas rendah sampai sedang yang dapat dilakukan secara kontinu dalam waktu yang cukup lama, seperti jalan kaki, bersepeda atau juga jogging. Proses metabolisme energi secara aerobik melalui pembakaran glukosa/glikogen secara total akan menghasilkan 38 buah molukul ATP dan juga akan menghasilkan produk samping berupa karbon dioksida (CO2) serta air (H2O). Persamaan reaksi sederhana untuk mengambarkan proses tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

             Glukosa + 6O₂ +38 ADP + 38Pi ---> 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

b.      Sistem energi anaerobik tidak menggunakan oksigen untuk menghasilkan ATP. Penggunakan sistem energi ini saat melakukan aktivitas dengan intensitas tinggi dengan cepat atau untuk kurang dari tiga menit. Salah satu alasan kegiatan anaerobik tidak dapat dilakukan untuk waktu yang lama adalah bahwa asam laktat menumpuk di otot. Aktivitas anaerobik biasanya akan membutuhkan interval istirahat agar ATP dapat diregenerasi sehingga kegiatannya dapat dilanjutkan kembali. Contoh dari kegiatan/jenis olahraga yang memiliki aktivitas anaerobik dominan adalah lari cepat (sprint), push-up, body building, gimnastik atau juga loncat jauh. Dalam beberapa jenis 2 olahraga beregu atau juga individual akan terdapat pula gerakan-gerakan/aktivitas seperti meloncat, mengoper, melempar, menendang bola, memukul bola atau juga mengejar bola dengan cepat yang bersifat anaerobik. Oleh sebab itu maka beberapa cabang olahraga seperti sepakbola, bola basket atau juga tenis lapangan disebutkan merupakan kegiatan olahraga dengan kombinasi antara aktivitas aerobik dan anaerobik.

3.      Latihan atau aktifitas fisik dan penyediaan sumber energi pada hakekatnya merupakan variabel yang erat berhubungan secara timbal balik. Keduanya dapat dikembangkan secara bersamaan melalui program latihan yang diatur sedemikian rupa menurut tujuan pengembangan yang direncanakan. Disamping prinsip pengembangannya bersifat individu dan harus meningkat, terdapat juga berbagai metode latihan yang harus diacu untuk efisensi kerja dalam upaya mengembangkan energi predominan pada peningkatan kualitas fisik tertentu. Dalam penerapannya dilapangan, sistem energi selalu dikaitkan kegiatan fisik yang terprogram atau dengan latihan yang ditujukan untuk meningkatkan kualitas fisik yang diperlukan oleh berbagai cabang olahraga. 

Selama aktivitas/latihan dengan intensitas tinggi penggunaan ATP berlangsung sangat cepat. Fosfatkreatin (creatine phosphate = CP) seperti halnya ATP tersimpan dalam otot yang bila diuraikan akan melepaskan energy. Keduanya tergololng kelompok fosfat dan karena itu maka disebut sistem fosfagen. Energi yang dilepaskan digunakan untuk meresintesis ATP  Rangkaian reaksi gandanya dinyatakan seperti skema berikut:

1. CP-----► Cr + Pi + Eenrgi

2. Energi + ADP + Pi-----► ATP

Walaupun rangkaian reaksi tersebut dilihat sederhana, namun di dalam tubuh keadaannya lebih kompleks serta memerlukan adanya enzim. Senyawa protein ini berfungsi mempercepat terjadinya reaksi kimia tertentu, misalnya semua reaksi metabolik dalam tubuh memerlukan enzim termasuk sintesis atau resintesis ATP. Kandungan ATP dan PC di dalam otot sangat sedikit, diperkirakan hanya 0,3 mol pada wanita, dan 0,6 mol pada pria. Jumlah keseluruhan ATP yang berasal dari sistem fosfagen ini sangat terbatas dan akan terkuras habis dalam kisaran waktu 10 detik pada kinerja super maksimal. Dalam olahraga pasokan energi utama ATP – PC sangat penting pada saat sprint (100 m), lompat dan berbagai keterampilan dengan waktu dalam hitungan detik.

4.      Asam laktat merupakan zat yang timbul akibat dari kontraksi otot dengan cara kerja anaerobik atau biasa disebut hampas otot. Pada fase kerja dari latihan fisik anaerobik, akan terjadi insufisiensi oksigen di mitokondria sel otot, karena kecepatan kebutuhan energi yang dikerahkan, secara relatif, melebihi kecepatan suplai oksigen ke mitokondria oleh sistem transportasi oksigen. Hal ini akan menyebabkan mitokondria mengalami insufisiensi oksigen sehingga terjadi glikolisis anaerobik yang menghasilkan asam laktat dari asam piruvat di sitoplasma sel otot. Bila glikolisis anaerobik berlangsung terus, terjadilah akumulasi asam laktat dalam darah. Setelah aktifitas fisik dengan intensitas tinggi berlangsung selama 30 detik maka system ATP-PC (sistem fosfagen) telah terkuras habis sehingga butuh resintesis lagi melalui proses glikolisis anaerobik. Sistem fosfagen pada keadaan seperti ini selain, membentuk ATP dari pemecahan creatine phospate (CP), juga akan membentuk ATP dari penggabungan 2 molekul ADP (Adenosin Diphosphat), sehingga terbentuk AMP (Adenosine Monophosphate). ADP + ADP  -> ATP+AMP.

Selama fase istirahat dari latihan fisik anaerobik terjadi proses pemulihan cadangan energi. Terjadi pemulihan cadangan ATP-PC melalui metabolisme aerobik di kedua jenis otot, begitu juga dengan asam laktat yang terakumulasi selama fase kerja. Sebagian besar asam laktat akan diubah menjadi asam piruvat dan selanjutnya bergabung dengan CoA membentuk asetil-CoA. Asetil CoA bersama dengan oksaloasetat membentuk asam sitrat, yang selanjutnya mengalami serangkaian reaksi kimia di siklus Krebs di Mitokondria sebagai bagian dari metabolisme aerobik. Perubahan asam laktat ke asam piruvat di sitoplasma merupakan suatu proses dissosiasi (asam piruvat <-> asam laktat) yang merupakan reaksi bolak balik. Bila kadar asam laktat jauh lebih tinggi daripada asam piruvat, maka reaksi akan berjalan lebih cepat ke kiri. Oleh karena itu, kecepatan penyingkiran asam laktat dari darah akan berlangsung lebih cepat pada latihan fisik anaerobik. Aktifitas fisik pada saat pemulihan akan turut mempengaruhi kecepatan penurunan kadar asam laktat darah. Bagi individu yang tidak terlatih, optimal dilakukan dengan intensitas antara 30% hingga 45% dari VO2Max dan bagi atlet yang terlatih antara 50% hingga 65% dari VO2Max.

Pembuangan asam laktat lebih cepat bila pada masa pemulihan dilakukan aktifitas ringan atau sedang dibandingkan dengan tanpa aktifitas, karena pada aktifitas ringan atau sedang distribusi asam laktat dari berbagai bagian otot yang aktif ke berbagai otot yang tidak aktif dan organ lainnya, berjalan lebih cepat. Pada aktifitas fisik tersebut terjadi kontraksi-kontraksi otot. Kontraksi otot akan memeras pembuluh darah sedang dan kecil, sehingga menyebabkan aliran darah menjadi lebih cepat.

5.      Beberapa prinsip latihan yang penting adalah sebagai berikut:

a)      Prinsip beban bertambah (the overload principles). Tubuh manusia pada umumnya mampu untuk menyesuaikan diri dengan kerja atau beban yang lebih berat. Kekuatan otot akan berkembang lebih efektif bila diberi beban sedikit di atas kemampuannnya. Prinsip peningkatan beban bertambah dalam latihan dapat dilakukan dalam beberapa cara, misalnya dengan meningkatkan frekuensi, intensitas, tipe latihan dan lama latihan (FITT).

b)     Prinsip Individualisasi. Setiap individu mempunyai faktor psikologis dan fisiologis yang berbeda, oleh karena itu prinsip individualisasi merupakan hal yang sangat penting diterapkan pada setiap pelaku. Setiap program latihan harus disusun berdasarakan kemampuan masing-masing pelaku agar tujuan latihan dapat tercapai.Factor umur, jenis kelamin, bentuk tubuh, kedewasaan, latar belakang pendidikan, lamanya berlatih, tingkat kebugaran jasmani, psikologis setiap pelaku semuanya harus diperhatikan dalam penyusunan suatu program latihan fisik.

c)      Prinsip pemulihan. Prinsip pemulihan adalah untuk memberikan kesempatan bagi tubuh untuk berkembang dan mengadaptasi diri agar dapat melaksanakan latihan berikutnya secara maksimal. Pemulihan atau pulih asal secara biofisiologis bertujuan untuk membentuk cadangan energy dan meresintesis sampah metabolism asam laktat dari darah dan otot) menjadi sumber energy baru untuk aktivitas fisik lainnya. Bentuk kegiatan selama pulih asal unsur biofisiologis dapat dilakukan dengan cara istirahat aktif maupun istirahat pasif.

d)     Prinsip kekhususan. Prinsip kekhususan mengarah pada perubahan morfologis dan fungsional yang berkaitan dengan gerak cabang olahraga yang bersangkutan.Prinsip kekhususan ini meliputi kekhususan tujuan yang ingin dicapai, kelompok otot yang dilatih, pola gerak, sistem energi utama, serta jenis kontraksi.