A. Sistem Energi Dan Metabolisme Energi Dalam Olahraga
Saat sedang berolahraga
terdapat dua simpanan energi utama yang akan digunakan oleh tubuh untuk
menghasilkan energi yaitu simpanan karbohidrat dan lemak. Simpanan karbohidrat
terdapat dalam jumlah yang terbatas di dalam tubuh yaitu sekitar 0.5 kg
dan tersimpan dalam bentuk glikogen otot, glikogen hati dan glukosa
darah. Sedangkan lemak dalam jumlah yang besar akan tersimpan di dalam
jaringan adipose dan di dalam otot sebagai triasilgliserol.
Proses produksi energi di dalam sel
otot akan berlangsung tepatnya di dalam mitokondria sel. Di
dalam mitokondria, lemak atau karbohidrat akan dioksidasi atau dalam istilah
yang lebih popular akan di ‘bakar’ untuk menghasilkan molekul energi ATP (
adenosin trifosfat ) yang merupakan sumber energi di dalam sel-sel tubuh.
Selama berolahraga, secara ideal
energi harus dapat diperoleh oleh sel-sel otot dengan laju yang sama dengan
kebutuhannya. Adanya ketidakseimbangan antara laju pemakaian energi dengan
pergantian atau jumlah persediaan energi akan mengurangi kerja
maksimal otot sehingga secara perlahan intensitas olahraga akan menurun dan
tubuh akan terasa lelah akibat dari terjadinya
ketidakseimbangan neraca energi.
B. Sumber Energi Dalam Olahraga
Kebutuhan energi pada saat
berolahraga dapat dipenuhi melalui sumber-sumber energi yang tersimpan di dalam
tubuh yaitu melalui pembakaran karbohidrat, pembakaran lemak, serta kontribusi
sekitar 5% melalui pemecahan protein. Diantara ketiganya, simpanan protein
bukanlah merupakan sumber energi yang langsung dapat digunakan oleh tubuh dan
protein baru akan terpakai jika simpanan karbohidrat ataupun lemak tidak lagi
mampu untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan oleh tubuh. Penggunaan antara
lemak ataupun karbohidrat oleh tubuh sebagai sumber energi untuk dapat
mendukung kerja otot akan ditentukan oleh 2 faktor yaitu intensitas serta
durasi olahraga yang dilakukan.
Pada olahraga intensitas rendah (ą25
VO max) dengan waktu durasi yang panjang seperti jalan kaki atau lari-lari
kecil, pembakaran lemak akan memberikan kontribusi yang lebih besar
dibandingkan dengan pembakaran karbohidrat dalam hal produksi energi tubuh.
Namun walaupun lemak akan berfungsi sebagai sumber energi utama tubuh dalam
olahraga dengan intensitas rendah, ketersediaan karbohidrat tetap akan
dibutuhkan oleh tubuh untuk menyempurnakan pembakaran lemak serta untuk
mempertahankan level glukosa darah.
Pada olahraga intensitas
moderat-tinggi yang bertenaga seperti sprint atau juga pada olahraga beregu
seperti sepakbola atau bola basket , pembakaran karbohidrat akan berfungsi
sebagai sumber energi utama tubuh dan akan memberikan kontribusi yang lebih
besar dibandingkan dengan pembakaran lemak dalam memproduksi energi di dalam
tubuh. Kontribusi pembakaran karbohidrat sebagai sumber energi utama tubuh akan
meningkat hingga sebesar 100% ketika intensitas olahraga berada pada rentang
70-95% VO max.
Glikogen merupakan simpanan karbohidrat
dalam bentuk glukosa di dalam tubuh yang berfungsi sebagai salah satu sumber
energi. Terbentuk dari mokekul glukosa yang saling mengikat dan membentuk
molekul yang lebih kompleks, simpanan glikogen memilik fungsi sebagai sumber
energi tidak hanya bagi kerja otot namun juga merupakan sumber energi bagi
sistem pusat syaraf dan otak.
Di dalam tubuh, jaringan otot dan hati merupakan dua
kompartemen utama yang digunakan oleh tubuh untuk menyimpan glikogen. Pada
jaringan otot,glikogen akan memberikan kontribusi sekitar 1% dari total massa
otot sedangkan di dalam hati glikogen akan memberikan kontribusi sekitar 8-10%
dari total massa hati. Walaupun memiliki persentase yang lebih kecil namun
secara total jaringan otot memiliki jumlah glikogen 2 kali lebih besar di
bandingkan dengan glikogen hati.
Pada jaringan otot, glukosa yang
tersimpan dalam bentuk glikogen dapat digunakan secara langsung oleh otot
tersebut untuk menghasilkan energi. Begitu juga dengan hati yang dapat
mengeluarkan glukosa apabila dibutuhkan untuk memproduksi energi di dalam
tubuh. Selain itu glikogen hati juga mempunyai peranan yang penting dalam
menjaga kesehatan tubuh yaitu berfungsi untuk menjaga level glukosa darah.
Sebagai sumber energi simpanan
glikogen yang terdapat di dalam tubuh secara langsung akan mempengaruhi
kapasitas/ performa seorang atlet saat menjalani program latihan ataupun juga
saat pertandingan. Secara garis besar hubungan antara konsumsi karbohidrat,
simpanan glikogen dan performa olahraga dapat di simpulkan sebagai berikut:
- Konsumsi
karbohidrat yang tinggi akan meningkatkan simpanan glikogen tubuh.
- Semakin
tinggi simpanan glikogen maka kemampuan tubuh untuk
melakukan aktivitas fisik juga akan semakin meningkat
- Level
simpanan glikogen tubuh yang rendah menurunkan/membatasi
kemampuan atlet untuk mempertahankan intensitas dan waktu latihannya.
- Level
simpanan glikogen tubuh yang rendah menyebabkan atlet menjadi cepat
lelah jika dibandingkan dengan seorang atlet dengan simpanan glikogen
tinggi.
- Konsumsi
karbohidrat setelah latihan/pertandingan akan mempercepat penyimpanan
glikogen yang kemudian juga akan mempercepat proses pemulihan(recovery)
seorang atlet.
a. Protein
Protein merupakan salah satu jenis
nutrisi yang mempunyai fungsi penting sebagai bahan dasar bagi pembentukan
jaringan tubuh atau bahan dasar untuk memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang
telah rusak. Selain dari kedua fungsi tersebut, protein juga akan mempunyai
fungsi sebagai bahan pembentuk hormon dan pembentuk enzim yang akan kemudian
juga akan terlibat dalam berbagai proses metabolisme tubuh. Kebutuhan protein
bagi seorang atlet disebutkan berada berada pada rentang 1.2-1.6 gr/kg berat
badan per-harinya dan nilai ini berada diatas kebutuhan protein bagi non-atlet
yaitu sebesar 0.6-0.8 gr/kg berat badan.
Peningkatkan kebutuhan protein bagi
atlet ini disebabkan oleh karena atlet lebih beresiko untuk mengalami kerusakan
jaringan otot terutama saat menjalani latihan/pertandingan olahraga yang berat.
Selain itu pada olahraga yang bersifat ketahanan (endurance) dengan
durasi panjang sebagian kecil asam amino dari protein juga akan digunakan
sebagai sumber energi terutama saat simpanan glikogen sudah semakin
berkurang. Oleh karena hal-hal tersebut diatas maka kebutuhkan konsumsi protein
seorang atlet dalam kesehariannya akan relatif lebih besar jika dibandingkan
dengan kebutuhan non-atlet.
Pengunaan protein sebagai sumber
energi tubuh saat berolahraga biasanya akan dicegah karena hal tersebut akan
menganggu fungsi utamanya sebagai bahan pembangun tubuh dan fungsiya untuk
memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang rusak. Dan dalam hubungannya dengan
laju produksi energi di dalam tubuh, pemecahan protein jika dibandingkan
dengan pembakaran karbohidrat maupun lemak juga hanya akan memberikan
kontribusi yang relatif kecil.
Pada saat berolahraga terutama
olahraga yang bersifat ketahanan, protein dapat memberikan kontribusi sebesar
3-5% dalam produksi energi tubuh dan kontribusinya ini dapat mengalami peningkatan
melebihi 5% apabila simpanan glikogen & glukosa darah sudah semakin
berkurang sehingga tidak lagi mampu untuk mendukung kerja otot. Melalui asam
amino yang dilepas oleh otot atau yang berasal dari jaringan-jaringan tubuh
lainnya, liver (hati) melalui proses gluconeogenesis dapat mengkonversi
asam amino atau substrat lainya menjadi glukosa untuk kemudian mengeluarkannya
ke dalam aliran darah agar konsentrasi glukosa darah dapat dipertahankan pada
level normal.
Namun pengunaan protein sebagai
sumber energi seperti yang telah disebutkan akan mengurangi fungsi utamanya
sebagai bahan pembangun tubuh serta juga fungsinya untuk memperbaiki
jaringan-jaringan tubuh yang rusak. Selain itu, pembakaran protein sebagai
sumber energi juga akan memperbesar resiko terjadinya dehidrasi akibat dari
adanya produk samping berupa nitrogen yang harus dikeluarkan dari dalam tubuh
melalui urine. Oleh karena itu untuk mencegah pemakaian protein secara
berlebihan sebagai sumber energi saat berolahraga, seorang atlet diharapkan
untuk mengkonsumsi karbohidrat yang cukup agar dapat meningkatkan simpanan
glikogen dan juga dapat menjaga level glukosa darah di dalam tubuh.
b. Lemak
Di dalam tubuh, lemak dalam bentuk
trigliserida akan tersimpan dalam jumlah yang terbatas pada jaringan otot dan
akan tersimpan dalam jumlah yang cukup besar pada jaringan adipose.
Ketika sedang berolahraga, trigliserida yang tersimpan ini dapat terhidrolisis
menjadi gliserol dan asam lemak bebas (free fatty acid / FFA) untuk
kemudian menghasilkan energi.
Pada olahraga dengan intensitas
rendah sepeti jalan kaki atau lari-lari kecil, ketika kebutuhan energi rendah
dan kecepatan ketersediaan energi bukanlah merupakan hal yang penting, simpanan
lemak akan memberikan kontribusi yang besar sebagai sumber energi utama bagi
tubuh. Kontribusi simpanan lemak sebagai sumber energi tubuh baru akan
berkurang apabila terjadi peningkatan intensitas dakam berolahraga.
Pada saat terjadinya peningkatan
intensitas olahraga yang juga akan meningkatkan kebutuhan energi, pembakaran
lemak akan memberikan kontribusi yang lebih kecil jika dibandingkan dengan
pembakaran karbohidrat untuk memenuhi kebutuhan energi di dalam tubuh. Walaupun
pembakaran lemak ini memberikan kontribusi yang lebih kecil jika dibandingkan
dengan pembakaran karbohidrat saat intensitas olahraga meningkat, namun
kuantitas lemak yang terbakar tetap akan lebih besar jika dibandingkan saat
berolahraga dengan intensitas rendah.
Pada saat berolahraga kompetitif
dengan intensitas tinggi, pengunaan lemak sebagai sumber energi tubuh akibat
dari mulai berkurangnya simpanan glikogen otot dapat menyebabkan tubuh terasa
lelah sehingga secara perlahan intensitas olahraga akan menurun. Hal ini
disebabkan karena produksi energi melalui pembakaran lemak berjalan lebih lambat
jika dibandingkan dengan laju produksi energi melalui pembakaran karbohidrat
walaupun pembakaran lemak akan menghasilkan energi yang lebih besar (9kkal/gr)
jika dibandingan dengan pembakaran karbohidrat (4 kkal/gr). Perlu juga untuk
diketahui bahwa jaringan adipose dapat menghasilkan asam lemak bebas dalam
jumlah yang tidak terbatas, sehingga kelelahan serta penurunan performa yang
terjadi pada saat berolahraga tidak akan disebabkan oleh penurunan simpanan
lemak tubuh.
c. Karbohidrat
Karbohidrat merupakan nutrisi sumber
energi yang tidak hanya berfungsi untuk mendukung aktivitas fisik seperti
berolahraga namun karbohidrat juga merupakan sumber energi utama bagi sitem
pusat syaraf termasuk otak. Di dalam tubuh, karbohidrat yang dikonsumsi oleh
manusia dapat tersimpan di dalam hati dan otot sebagai simpanan energi dalam
bentuk glikogen. Total karbohidrat yang dapat tersimpan di dalam tubuh orang
dewasa kurang lebih sebesar 500 gr atau mampu untuk menghasilkan energi sebesar
2000 kkal. Di dalam tubuh manusia, sekitar 80% dari karbohidrat ini akan
tersimpan sebagai glikogen di dalam otot, 18-22% akan tersimpan sebagai
glikogen di dalam hati dan sisanya akan bersirkulasi di dalam aliran darah
dalam bentuk glukosa.
Pada saat berolahraga terutama
olahraga dengan intensitas moderat-tinggi, kebutuhan energi bagi tubuh dapat
terpenuhi melalui simpanan glikogen, terutama glikogen otot serta melalui
simpanan glukosa yang terdapat di dalam aliran darah (blood glucose)
dimana ketersediaan glukosa di dalam aliran darah ini dapat dibantu oleh
glikogen hati agar levelnya tetap berada pada keadaan normal. Proses pembakaran
1 gram karbohidrat akan menghasilkan energi sebesar 4 kkal. Walaupun nilai ini
relatif lebih kecil jika dibandingkan dengan energi hasil pembakaran lemak,
namun proses metabolisme energi karbohidrat akan mampu untuk menghasilkan ATP
(molekul dasar pembentuk energi) dengan kuantitas yang lebih besar serta dengan
laju yang lebih cepat jika dibandingkan dengan pembakaran lemak.
d. Simpanan karbohodrat ( glikogen )
Jumlah simpanan glikogen yang
terdapat di dalam tubuh merupakan salah satu faktor penentu performa seorang
atlet . Atlet yang mengkonsumsi karbohidrat dalam jumlah yang besar dalam
sehari-hari akan memilki simpanan glikogen yang relatif lebih besar jika
dibandingan dengan atlet yang mengkonsumsi karbohidrat dalam jumlah yang kecil.
Dengan simpanan glikogen yang rendah, seorang atlet dalam menjalankan
latihan/pertandingannya akan cepat merasa lelah sehingga kemudian mengakibatkan
terjadinya penurunan intensitas dan performa olahraga. Hal ini berbeda dengan
seorang atlet yang akan memiliki performa dan ketahanan yang lebih baik apabila
memiliki simpanan glikogen yang besar.
Perlu juga untuk diketahui bahwa
glikogen yang terdapat di dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan
energi di dalam otot tersebut dan tidak dapat dikembalikan ke dalam aliran
darah dalam bentuk glukosa apabila terdapat bagian tubuh lain yang
membutuhkannya. Hal ini berbeda dengan glikogen yang tersimpan di dalam hati
yang dapat dikonversi menjadi glukosa melalui proses glycogenolysis ketika
terdapat bagian tubuh lain yang membutuhkan. Walaupun jumlah karbohidrat yang
dapat tersimpan sebagai glikogen ini memilikiketerbatasan, namun kapasitas
penyimpanannya terutama kapasitas penyimpanan glikogen otot dapat ditingkatkan
dengan cara mengurangi konsumsi lemak dan memperbesar konsumsi bahan pangan
kaya akan karbarbohidrat seperti roti, kentang, jagung,singkong atau juga
pasta. Pengisian tubuh dengan karbohidrat pada masa persiapan ini biasanya
dikenal dengan istilah carbohydrate loading dan akan memberikan manfaat
terutama bagi atlet yang akan berkompetisi dalam cabang olahraga endurance atau
atlet yang akan melakukan latihan/ pertandingan dengan durasi lebih dari 90
menit.
C. Kecepatan Produksi Energi Dalam Olahraga
Salah satu faktor yang menjadi
penyebab utama penurunan kapasitas perfoma tubuh saat beraktivitas fisik
seperti berolahraga selain karena berkurangnya jumlah cairan dari dalam
tubuh juga disebabkan oleh berkurangnya jumlah simpanan glukosa (energi) tubuh.
Glukosa merupakan nutrisi
karbohidrat terpenting karena mempunyai fungsi utama sebagai
penyedia energi bagi berbagai aktivitas fisik tubuh. Berfungsi sebagai
‘bahan bakar’ utama dalam proses metabolisme energi, menjadikan
simpanannya di dalam aliran darah (blood glucose), otot dan hati
(glikogen) menjadi salah satu faktor penting yang menentukan performa
tubuh saat melakukan olahraga intensitas tinggi bertenaga, olahraga
ketahanan (endurance) ataupun juga olahraga kombinasi keduanya seperti
sepakbola, tenis, bola basket ataupun bulutangkis.
Mengkonsumsi air putih yang telah
ditambahkan karbohidrat glukosa terbukti dapat membantu meningkatkan performa
olahraga. Karena
merupakan karbohidrat dengan bentuk molekul yang paling sederhana, glukosa
mudah diserap dan dapat cepat menyediakan energi bagi sel-sel
tubuh.
Di dalam tubuh konsumsi
glukosa dapat menghasilkan laju produksi energi yang besar hingga 1 gram
per menit.3 Dan manfaat lebih akan didapatkan apabila glukosa ini
dipadukan karbohidrat jenis lain seperti sukrosa atau fruktosa, karena selain
akan membantu mempercepat proses penyerapan cairan ke dalam tubuh
kombinasi antara glukosa-sukrosa atau glukosa-fruktosa ini juga akan
menghasilkan laju produksi energi yang lebih besar di dalam tubuh hingga
mencapai 1.3 gram per menit.
D. Metabolisme Aerobik Dan Anaerobik
Proses produksi energi di dalam
tubuh dapat berjalan melalui dua proses metabolisme yaitu metabolisme aerobik
dan metabolisme anaerobik. Metabolisme energi pembakaran lemak dan
karbohidrat dengan kehadiran oksigen (O2) yang akan diperoleh melalui
proses pernafasan disebut dengan metabolisme aerobik.Sedangkan proses
metabolisme energi tanpa kehadiran oksigen (O2) disebut dengan metabolisme
anaerobik.
Metabolisme energi secara aerobik
dapat menyediakan energi bagi tubuh untuk jangka waktu yang panjang
sedangkan metabolisme energi anerobik mampu untuk menyediakan energi secara
cepat di dalam tubuh namun hanya untuk waktu yang tebatas yaitu sekitar
5-10 detik. Pada olahraga dengan intensitas rendah
tubuh secara dominan akan mengunakan metabolisme aerobic untuk menghasilkan
energi. Dan apabila terjadi peningkatan intensitas olahraga hingga
mencapai titik dimana metabolisme energi aerobik tidak lagi dapat
memenuhi kebutuhan energi sesuai dengan laju yang dibutuhkan, maka energi
secara anaerobik akan diperoleh dari simpanan creatine
phosphate (PCr) dan juga karbohidrat yang tersimpan sebagai glikogen di
dalam otot. Metabolisme energi secara aerobik disebutkan merupakan proses
yang ‘bersih’ karena tidak menghasilkan produk samping. Hal ini berbeda dengan
sistem anaerobik yang akan menghasilkan produk samping berupa asam laktat yang
akumulasinya akan membatasi efektivitas kontraksi otot yang juga
dapat menimbulkan rasa nyeri.
Olahraga seperti jalan kaki,
jogging, lari jarak menengah-jauh dan bersepeda merupakan olahraga yang
cenderung dilakukan dengan intensitas rendah-sedang pada waktu yang panjang
secara dominan akan mengunakan metabolisme aerobic untuk menghasikan energi.
Dan olahraga seperti sprint, angkat berat atau jenis olahraga lain yang
membutuhkan energi besar secara cepat merupakan
olahraga yang dominan mengunakan metabolisme energi anaerobik. Sedangkan untuk
olahraga beregu seperti sepakbola, bola basket, hoki yang
biasanya merupakan kombinasi antara komponen intensitas rendah-tinggi
yang juga diselingi dengan periode istirahat akan mengunakan kombinasi
metabolisme aerobik dan anaerobik untuk menghasilkan energi begitu pula
dengan olahraga individual seperti tenis, bulutangkis atau juga squash.
a. Glikolisis aerob.
Reaksi keseluruhan gliolisis aerob adalah:
Glukosa + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP ? 2 piruvat + 2 NADH +
4H+ + 2 ATP + 2 H2O
Bila sel mempunyai kapasitas
oksidasi yang tinggi, dalam hal ini tersedia sejumlah mitokondria, enzim-enzim
mitokondria dan oksigen. NADH akan ditransfer ke rantai transport electron
mitokondria dan piruvat akan dioksidasi lengkap menjadi CO2 via siklus asam
trikarboksilat (TCA).
Membran mitokondria impermiabel untuk NADH, karena itu transfer ekivalen tereduksi dari sitosol ke dalam mitokondria memerlukan mekanisme shuttle (ulang-alik), baik proses ulang-alik malat-aspartat maupun ulang-alik gliserol 3-fosfat. (lihat gambar 1.1)
Dalam oksidasi aerobic glukosa menjadi piruvat dan subsekuen oksidasi menjadi CO2, permolekul glukosa menghasilkan fosfat energi tinggi sebesar 38 ATP.
Membran mitokondria impermiabel untuk NADH, karena itu transfer ekivalen tereduksi dari sitosol ke dalam mitokondria memerlukan mekanisme shuttle (ulang-alik), baik proses ulang-alik malat-aspartat maupun ulang-alik gliserol 3-fosfat. (lihat gambar 1.1)
Dalam oksidasi aerobic glukosa menjadi piruvat dan subsekuen oksidasi menjadi CO2, permolekul glukosa menghasilkan fosfat energi tinggi sebesar 38 ATP.
b. Glikolisis Anaerob
Pada kondisi kapasitas oksidatif
oleh sel mitokondria terbatas atau karena ketidakadaan oksigen, NADH yang
dihasilkan glikolisis direoksidasi melalui perubahan piruvat menjadi laktat
oleh laktat dehidrogenase. Perubahan glukosa menjadi laktat tersebut disebut
glikolisis anaerob, yang maksudnya proses ini tidak memerlukan molekul oksigen.
Reaksi keseluruhannya:
Glukosa + 2 ADP + 2 Pi ? 2 laktat + 2 ATP + 4 H+ +2
H2O
Energi yang dihasilkan dari
glikolisis anaerobic hanya 2 molekul ATP permolekul glukosa, jauh lebih sedikit
jika dibandingkan dengan kondisi aerobik.
No comments:
Post a Comment