BIOENERGETICS

1.    Sumber Energi

Secara umum energi diproses melalui tiga sistem: 1)  Sistem ATP-PC atau sistem phosphagen, sistem ini energi untuk mensintesis ATP hanya bersumber dari satu senyawa yaitu phosphocreatine (PC); 2) Glikolisis anaerobik (Lactic acid system); 3) Sistem oksigen, pada sistem ini terbagi atas dua bagian; bagian pertama dari oksidasi karbohidrat dan bagian kedua melalui oksidasi asam lemak dan asam amino.

            Produksi ATP melibatkan kedua metabolisme aerobik dan anaerobik. Ada dua sistem anaerobik: (1) Sistem phosphagen atau sistem ATP-PC, dan (2) Glikolisis anaerobik atau sistem asam laktat. Banyaknya energi ATP yang disediakan melalui sistem phosphagen dapat dilihat pada tabel berikut:

Estimation of the energy avalaible in the body through the phosphagen (ATP-PC) system
	ATP	PC	Total Phosphagen (ATP – PC)
1.      Muscular Contraction a.       mmol/kg muscle b.      mmol total muscle mass 2.      Useful energy a.       kcal/kg muscle b.      kcal total muscle mass	4 - 6 120 - 180 0.04 – 0.06 1.2 – 1.8	15 - 17 450 - 510 0.15 – 0.17 4.5 – 5.1	16 - 23 570 - 690 0.19 – 0.23 5.7  – 6.9

·  Berdasarkan data dari Hultman¹⁰ dan Karlsson¹³

            Berdasarkan tabel di atas bahwa penyimpanan phosphagen  di dalam otot melebihi dari ATP; ini wajar karena fungsi dari PC adalah untuk menyediakan energi untuk pembentukan  ATP. Phosphagen disimpan dalam mekanisme kontraksi otot dan menyediakan energi dengan lebih cepat untuk digunakan oleh otot. Sistem energi ini adalah salah satu produksi ATP utama yang digunakan selama intensitas tinggi, latihan yang berdurasi pendek, seperti lari 100 meter. Glikolisis anaerobik mengeluarkan energi untuk sintesis ATP melalui pemecahan bagian dari karbohidrat (Glikogen dan Glukosa) ke asam laktat. Asam laktat menyebabkan kelelahan ketika ia berkumpul di dalam darah dan otot. Glikolisis anaerobik juga sumber utama ATP selama intensitas tinggi, aktivitas durasi pendek, seperti lari 400 dan 800 meter. Aktivitas itu sangat bergantung kepada sistem phosphagen dan glikolisis anaerobik yang disebut aktivitas anaerobik.

Aerobik atau (oksigen), sistem pelepasan energi untuk produksi ATP terutama  dari pemecahan karbohidrat dan lemak, dan kadang-kadang dari protein, untuk karbon dioksida dan water. Meskipun sistem oksigen menghasilkan energi sejauh ini, ia tetap membutuhkan beberapa reaksi kimia yang kompleks. Dengan karbohidrat, rangkaian reaksi pertama disebut glikolisis aerobik, glikogen dipecah menjadi asam piruvat; kemudian dalam krebs cycle karbon dioksida dan elektron-elektron diproduksi, dalam bentuk atom hidrogen dihapus. Rangkaian terakhir dari reaksi atom hidrogen ditransport ke oksigen yang kita hirup; air dibentuk dan ATP disintesis. Dengan lemak sebagai bahan bakar, proses reaksinya sama kecuali dari rangkaian reaksi pertama, yang mana disebut beta oksidasi dan mempersiapkan 2-grup karbon acyl untuk masuk dalam Kreb Cycle. Sistem oksigen digunakan selama istirahat dan terutama selama intensitas rendah, latihan durasi panjang seperti lari maraton. Aktivitas seperti ini disebut latihan aerobik.

Banyak latihan yang membutuhkan kedua metabolisme aerobik dan aerobik. Sebagai contoh lari 1500 meter, sistem anaerobik menyediakan ATP dalam jumlah besar selama perlombaan lari sprint khususnya pada saat start dan finish, sistem oksigen terutama digunakan selama periode lari jarak menengah.

2.    Pemulihan dari Latihan

Recovery adalah jumlah oksigen yang dikonsumsi selama pemulihan yang mana melebihi dari jumlah yang dikonsumsi biasanya pada saat istirahat dalam waktu yang sama. Untuk mengukur pemulihan oksigen terlebih dahulu harus diketahui oksigen yang dikonsumsi sebelum latihan dan total waktu pada saat pemulihan.

Recovery O2 = (Total VO_{2 rec}) – (T) (VO_{2 rest})

Keteragan:

Total VO2 rec = jumlah pemakaian oksigen selama pemulihan dalam liter (L)

T                      = waktu, dalam menit yang dibutuhkan untuk konsumsi oksigen

                              (untuk  mengembalikan ke level pre exercise)       .

VO2 rest          = ukuran pemakaian oksigen preexercise resting dalam liter per menit (L/min).

Proses pemulihan dari latihan melibatkan pemulihan otot dan istirahat tubuh dari latihan sebelum kondisi latihan.

Selama pemulihan dari latihan, konsumsi oksigen tetap meningkat diatas level istirahat dalam waktu yang bermacam-macam. Tambahan oksigen yang dikomsumsi di atas waktu istirahat disebut pemulihan oksigen. Selama 2 atau 3 menit pertama dari pemulihan, ada sebuah laju yang tinggi dari konsumsi oksigen diikuti oleh penurunan bertahap ke level istirahat. 2 sampai 4 menit pertama disebut komponen cepat, sedangkan fase yang lebih lambat disebut komponen lambat dari pemulihan.

Sebagian besar ATP-PC yang tersimpan di dalam otot dihabiskan selama latihan dan dengan cepat diisi kembali pada 3 sampai 5 menit pertama dari periode pemulihan. Energi ATP dibutuhkan pada proses ini disediakan terutama oleh sistem aerobik melalui oksigen yang dikonsumsi selama pemulihan komponen cepat. Pengurangan dari komponen cepat itu diselesaikan hanya dala beberapa menit. Ukuran maksimum dari komponen cepat itu berkisar antara 2 sampai 3 liter oksigen. Walaupun banyak nilai yang lebih tinggi telah dicatat dalam pelatihan atlet.

Asam laktat sebagai produk metabolic dari glikolisis selama latihan, mempunyai sebuah prinsip, oksidasi CO2 dan H2O. Tingkat konsentrasi dari asam laktat ditemukan dalam darah pada suatu waktu selama istirahat atau beraktivitas.

Pemulihan glikogen otot dan liver yang dihabiskan selama latihan bergantung pada performa latihan dan mungkin membutuhkan beberapa hari untuk pulih secara sempurna. Di mana jumlah karbohidrat diperlukan untuk dikonsumsi secara terus menerus, latihan yang melelahkan, glikogen otot di simpan kembali 60% dalam 10 jam dari pemulihan dan butuh 46 jam untuk benar-benar pulih.

Proses pemulihan dari latihan melibatkan pemulihan dari otot  dan mengembalikan kondisi badan seperti semula sebelum latihan.

Selama pemulihan dari latihan, konsumsi oksigen tetap meningkat secara bervariasi dari waktu istirahat. Tambahan oksigen yang dikonsumsi di atas waktu istirahat disebut pemulihan oksigen. Selama 2 atau 3 menit pertama dari pemulihan, ada sebuah konsumsi oksigen yang cepat yang diikuti oleh penurunan secara bertahap menuju ke level istirahat. 2 atau 4 menit pertama disebut fast component, sedangkan fase lambat dari pemulihan disebut slower component. Dalam literatur terkini, istilah dari pemulihan adalah sebuah tahap perubahan, akibatnya beberapa sumber masih terus menggunakan ekspresi utang oksigen untuk pemulihan oksigen.

 

_{Pemulihan oksigen tediri dari Fast component dan slow component  (Berdasarkan data dari Fox dkk.28).}

Sebagian besar ATP-PC yang tersimpan di otot yang dihabiskan selama latihan dengan cepat diganti kembali dalam waktu 3 atau 4 menit pada masa pemulihan. Energi ATP dibutuhkan untuk proses ini yang sebagian besar disediakan oleh sistem aerobik melalui konsumsi oksigen selama pemulihan fast component. Pengurangan dari fast component diselesaikan hanya dalam beberapa menit. Ukuran maksimum dari fast component  berjarak antara 2 dan 3 liter oksigen., walaupun beberapa angka tertinggi yang telah dicatat pada atlet yang dilatih.

Asam laktat sebagai sebuah produk metabolik dari glikolisis selama latihan, oksidasi CO₂ dan HO₂. Konsentrasi dari asam laktat ditemukan di dalam darah pada suatu waktu selama istirahat atau aktivitas yang merupakan fungsi dari angka produksi dan pemindahan dari metabolik yang penting ini.

Simpanan glikogen pada otot dan hati dihabiskan selama latihan tergantung jenis latihan yang dilakukan dan mungkin membutuhkan beberapa hari untuk penyelesaian. Jumlah karbohidrat yang dikonsumsi sangat diperlukan untuk lowing continous dan latihan yang melelahkan, pemulihan glikogen otot 60% diselesaikan dalam waktu 10 jam dari pemulihan dan butuh waktu 46 jam untuk benar-benar pulih. Untuk following intermittent, latihan melelahkan pemulihan glikogen otot 53% diselesaikan dalam waktu 5 jam dan butuh waktu 24 jam untuk benar-benar pulih. Hanya sedikit jumlah glikogen otot dan hati disimpan dengan segera dalam waktu 1 sampai 2 jam selama masa pemulihan mengikuti jenis latihan maksimal yang lain. Simpanan energi ATP untuk glikogen otot dan hati bersumber dari sistem aerobik. Tetapi tidak melibatkan sebagian besar oksigen yang dikonsumsi selama slow component dari pemulihan.

Asam laktat berkumpul dalam darah dan otot selama latihan dihentikan pada saat pemulihan. Kecepatan asam laktat berpindah tergantung apakah seseorang berada pada tahap pemulihan atau melakukan olahraga ringan (30 sampai 60% VO₂ max) selama pemulihan. Asam laktat akan dipindahkan lebih cepat selama latihan-pemulihan. Bagian asam laktat dibuang dengan cara: merubah ke glukosa atau glikogen; merubah ke protein; oksidasi ke CO₂ dan H₂O oleh sistem aerobik. Bagian yang utama adalah oksidasi yang mana terjadi sebagian besar berada dalam otot skelet, tetapi juga terjadi di dalam hati, ginjal, hati, dan jaringan otak. Walaupun sedikitnya bagian dari oksigen dan energi ATP dibutuhkan untuk pemindahan asama laktatyang bersumber dari pemulihan slow component, tidak ada hubungan secara kuantitatif antara dua yang telah ditentukan. Ukuran maksimal dari slow component biasanya antara 5 dan 10 liter oksigen.

Oksigen disimpan didalam otot skelet dalam kombinasi bahan kimia dengan mioglobin. Walaupun simpanan oksigen itu kecil, ia sangat penting selama latihan intermittent karena digunakan selama masa latihan dan disimpan pada periode istirahat. Pengembalian O₂-mioglobin disimpan dengan cepat selama pemulihan, dibutuhkan hanya beberapa detik. Oksigen adalah bagian dari pemulihan fast component.

Beberapa petunjuk praktis mengenai wakyu yang dibutuhkan dalam pemulihan dari latihan yang melelahkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel berikut:

	Suggested  recovery times
Recovery Process	Minimum	Maximum
Restoration of muscle phosphagen stores (ATP + PC) Disappearance of the fast componen of recovery O2 Muscle glycogen replenisment Liver glycogen replenisment Reduction of lactic acid blood and muscle Reduction of the slow component of the recovery O2 Restoration of O2 stores	2 minutes 3 minutes 10 hours (after continous exercise) 5 hours (after intermittent exercise) Unknown 30 minutes (with exercise recovery) 1 hour (with rest exercise) 30 minutes 10 – 15 seconds	5 minutes 6 minutes 46 hours 24 hours 12 – 24 hours 1 hours 2 hours 1 hours 1 minutes

3.    Pengukuran Energi, Kinerja dan Power

Energi, kerja, dan kekuatan secara fungsional memiliki hubungan. Energi didefinisikan sebagai kemampuan melakukan kerja, sedangkan kerja adalah penggunaan kekuatan yang diukur dengan jarak (W = F x d). Kekuatan adalah tingkat kecepatan dalam melakukan kerja dalam satuan waktu

(P = ) à P = .

Perhitungan energi secara langsung pada manusia melibatkan pengukuran produksi panas, sedangkan metode tidak langsung melibatkan pengukuran berdasarkan konsumsi oksigen. Energi yang diproduksi melalui melalui metabolisme bahan makanan adalah sama terhadap panas yang dihasilkan oleh tubuh.

Oksigen yang dikonsumsi dapat diekspresikan dalam unit energi –kilokalori (kcal)-dengan mengetahui rasio perubahan respirator. R adalah rasio dari jumlah karbon dioksida yang dihasilkan per menit (VCO₂) atas oksigen dikonsumsi per menit (VO₂), R = VCO2 /VO2, hal ini mengindikasikan mengenai bahan makanan yang sedang diolah. Jika karbohidrat yang sedang metabolisme, maka R = 1 dan1 liter oksigen yang dikonsumsi sama dengan 5.05 kcal dari panas yang dihasilkan. Jika R = 0.71, maka lemak yang sedang dimetabolisme dan 1 liter oksigen yang dikonsumsi sama dengan 4.68 kcal dari panas yang dihasilkan. Faktor lain yang mempengaruhi R disamping jenis bahan makanan yang dimetabolis adalah: 1) Hiperventilasi (overventilation of the lungs), yang menyebabkan hilangnya karbon dioksida secara berlebihan; 2) penyangga dari asam laktat selama latihan yang melelahkan, yang juga menyebabkan pelepasan CO2 dalam jumlah besar; 3) penyimpanan CO2 yang terjadi selama pemulihan dari latihan.

Penentuan energy (oxygen) cost dari latihan aerobik melibatkan pengukuran dari oksigen yang dikonsumsi selama istirahat, latihan, dan pemulihan. Jumlah oksigen yang dikonsumsi selama latihan dan pemulihan dikurangi konsumsi oksigen istirahat disebut net oxygen cost of exercise. Selama latihan aerobik dan latihan yang terus menerus mengkonsumsi oksigen yang perlu diukur. Kasus ini, net oxygen cost sama dengan oksigen yang dikonsumsi selama latihan dikurangi konsumsi oksigen istirahat. Satuan unit yang digunakan untuk mengekspresikan energi atau net oxygen cost of exercise disebut MET. Satu MET didefinisikan sejumlah oksigen yang diperlukan per menit dalam kondisi istirahat (tenang) sama dengan 3.5 ml atau oksigen yang dikonsumsi per kilogram berat badan per menit (ml/kg min^-1).

Percent efficiency didefinisikan sebagai sebagai rasio dari pengeluaran energi. Efisiensi dari aktifitas otot besar, seperti berjalan, lari dan bersepeda biasanya 20 sampai 25%. Karena sifat tahan air, berenang mempunyai efisiensi yang rendah antara 2 dan 10%. Efisiensi paling mudah diukur baik pada sepeda ergometer atau pada treadmill.

Metode yang dimodifikasi mencerminkan energy cost termasuk mengukur hanya pemulihan oksigen dan perkiraan oksigen yang dikonsumsi dari pemgukuran heart rate. Dengan metode yang terakhir, oksigen yang dikonsumsi dapat diperkirakan selama performa atau aktivitas yang sesungguhnya. Karena heart rate dapat diukur melalui transmisi gelombang radio (telemetry).

Pengeluaran energi dari latihan menahan beban seperti berjalan atau lari dapat diekspresikan relatif terhadap ukuran tubuh (berat badan), sedangkan dalam studi keseimbangan panas, pengeluaran energi harus diekspresikan dalam kalori per menit dari luas permukaan tubuh. ( FOX )

Share this

aminuddin