bahan ajar fisiologi olahraga sport physiologyrepository.unp.ac.id/24425/1/buku full ok.pdf ·...
TRANSCRIPT
BAHAN AJAR FISIOLOGI OLAHRAGA
SPORT PHYSIOLOGY
Heru Syarli Lesmana, S.Pd., M.Kes
Jurusan Kepelatihan
Fakultas Ilmu Keolahragaan
Universitas Negeri Padang
2018
8AH&NEdARf'TSIOLO@n OTAHRA@A
gPOtsTPHYSIOLO@Y
Wnisf
' rnlgh
t
l,n,-' Colf
lr-
h,
l[itpts* f urlru r-rEeinr PADAN cTiE[ , ',-.,T€RDAffAR
Heru Syrrli Lmmm:J
Fakultas
i
PRAKATA
Puji syukur marilah kita panjatkan kehadirat Allah SWT. yang telah
melimpahkan rahmat, hidayah dan inayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan
buku ajar yang berjudul FISIOLOGI OLAHRAGA. Penulisan buku ajar ini bertujuan
untuk melengkapi bahan kuliah dalam mata kuliah Fisiologi Olahraga sehingga dapat
membantu mahasiswa dalam mempelajari fisiologi olahraga.
Buku ajar ini menjelasakan proses-proses fisiologis yang terjadi pada
manusia dan bagaimana pengaruh olahraga terhadap proses fisiologis tersebut Hal
ini sesuai dengan pengetian fisiologi olahraga yang merupakan bagian atau cabang
ilmu dari fisiologi yang secara khusus mempelajari tentang fungsi/cara kerja organ
tubuh dan perubahan yang dapat terjadi baik secara sementera maupun secara
menetap karena sebuah aktivitas fisik (gerak) atau latihan fisik. Sehingga buku ini
berbubungan dengan organ yang terlibat dalam pergerakan seperti tulang, otot
rangka, sistem respirasi, dan fisiologi jantung. Sebelum lebih jauh membahas materi-
materti tersebut dalam dibuku ini akan dibahas homeostasis dan sistem energi
sebagai dasar dari ilmu fisiologi.
Terselesaikannya penulisan buku ini juga tidak terlepas dari bantuan beberapa
pihak. Karena itu, penulis menyampaikan terima kasih. Penulis juga berterimakasih
kepada Dekan Fakultas Ilmu Keolahragaan Universitas Negeri Padang atas segala
bantuan yang telh diberikan. Tak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah membantu dalam
penulisan buku ini.
Penulis menyadari juga bahwa buku ini masih mempunyai kelemahan sebagai
kekurangannya. Karena itu, penulis berharap agar pembaca berkenan menyampaikan
kritikan. Kritik merupakan perhatian agar dapat menuju kesempurnaan. Akhir kata,
penulis berharap agar buku ini dapat membawa manfaat kepada pembaca khususnya
bagi mahasiswa.
Padang, Juli 2018
Penulis
ii
DAFTAR ISI
halaman
PRAKATA ............................................................................................................. i
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. v
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vi
BAB I FISIOLOGI DAN OLAHRAGA ............................................................ 1
1.1 Mengenal Fisiologi dan Olahraga ..................................................................... 1
A. Fisiologi ....................................................................................................... 1
B. Olahraga ....................................................................................................... 3
1.2 Olahraga mempengaruhi Fisiologis Manusia .................................................... 4
Rangkuman .............................................................................................................. 5
Latihan ...................................................................................................................... 5
BAB II HOMEOSTASIS ...................................................................................... 7
2.1 Konsep Homeostasis .......................................................................................... 7
2.2 Sistem Kontrol Homeostasis .............................................................................. 9
Rangkuman ............................................................................................................. 11
Latihan ...................................................................................................................... 11
BAB III SISTEM ENERGI LATIHAN ................................................................ 13
3.1 Pengertian dan Jenis Energi ................................................................................ 13
3.2 Pembetukan Energi Dalam Tubuh ...................................................................... 13
3.2.1 Energi Anaerobik ...................................................................................... 14
3.2.2 Energi Aerobik .......................................................................................... 17
3.3 Predominant Sistem Energi dalam olahraga ...................................................... 19
Rangkuman .............................................................................................................. 21
Latihan ...................................................................................................................... 22
BAB IV FISIOLOGI TULANG .......................................................................... 23
4.1 Bentuk-bentuk Tulang ....................................................................................... 23
iii
4.2 Struktur Tulang Secara Makroskopik ............................................................... 24
4.3 Bagian-bagian Tulang ....................................................................................... 25
4.4 Fungsi Tulang ................................................................................................... 26
4.5 Komponen Pembentuk Tulang .......................................................................... 27
4.6 Sel-sel Tulang...................................................................................................... 27
4.7 Pertumbuhan dan Perkembangan Tulang ........................................................... 29
4.8 Remodeling Tulang ........................................................................................... 31
Rangkuman .............................................................................................................. 32
Latihan ...................................................................................................................... 32
BAB V FISIOLOGI OTOT RANGKA ............................................................... 34
5.1 Jenis-jenis Otot ................................................................................................... 34
5.2 Otot Rangka ....................................................................................................... 35
5.3 Struktur Otot Rangka ......................................................................................... 36
5.4 Proses Kontraksi dan Relaksasi Otot ................................................................. 37
5.5 Jenis Kontraksi Otot ........................................................................................... 38
5.6 Tipe Serabut Otot ............................................................................................... 40
5.7 Adaptasi Otot Rangka Pada Latihan ................................................................. 42
5.7 Kelelahan Otot ................................................................................................... 44
5.8 Kelainan Otot .................................................................................................... 45
Rangkuman .............................................................................................................. 45
Latihan ...................................................................................................................... 46
BAB VI SISTEM RESPIRASI .............................................................................. 47
6.1 Jenis Respirasi .................................................................................................... 47
6.2 Organ dan Saluran Pernafasan ......................................................................... 49
6.3 Otot-otot Pernafasan ........................................................................................... 52
6.4 Mekanisme Respirasi ......................................................................................... 53
6.5 Pertukaran Gas ................................................................................................... 54
6.6 Transport Gas .................................................................................................... 55
6.7 Ruang Rugi ....................................................................................................... 56
6.8 Konsep Penggunaan Oksigen dalam Olahraga .................................................. 57
Rangkuman .............................................................................................................. 58
iv
Latihan ...................................................................................................................... 59
BAB VI SISTEM CARDIOVASKULER ............................................................ 60
7.1 Anatomi Jantung ................................................................................................ 60
1. Ruang Jantung .............................................................................................. 61
2. Katub Jantung .............................................................................................. 61
7.2 Fungsi Jantung ................................................................................................... 63
7.3 Struktur Lapisan Jantung .................................................................................... 65
7.4 Siklus Jantung .................................................................................................... 66
7.5 Denyut Jantung, Isi Sekuncup, Curah Jantung .................................................. 69
7.6 Pembuluh Darah ................................................................................................. 70
1. Arteri ........................................................................................................... 71
2. Vena ........................................................................................................... 72
3. Kapiler ....................................................................................................... 73
7.7 Darah .................................................................................................................. 74
Rangkuman ............................................................................................................. 76
Latihan ..................................................................................................................... 77
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 78
v
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1 Bagan pentingnya homeostasis bagi tubuh ........................................... 8
Gambar 2.2 Mekanisme homeostatis ....................................................................... 10
Gambar 3.1 Mekanisme siklus cori .......................................................................... 16
Gambar 3.2 Mekanisme sistem aerobik ................................................................... 17
Gambar 3.3 Rata-rata penggunaan sistem energi otot ............................................. 19
Gambar 3.4 Perbedaan sistem energi ....................................................................... 20
Gambar 4.1 Bentuk-bentuk tulang ........................................................................... 24
Gambar 4.2.Struktur makroskopik tulang ................................................................ 25
Gambar 4.3 Bagian-bagian tulang panjang .............................................................. 25
Gambar 4.4 sel-sel tulang ......................................................................................... 29
Gambar 4.5 Grafik pertumbuhan tulang .................................................................. 31
Gambar 4.6 Perkembangan tulang ........................................................................... 32
Gambar 5.1 Perbedaan jenis-jenis otot ..................................................................... 35
Gambar 5.2 Struktur otot rangka .............................................................................. 36
Gambar 5.3 Struktur Actin dan Myosin .................................................................... 37
Gambar 5.4 Mekanisme kontraksi dan relaksasi otot rangka .................................. 38
Gambar 6.1 Respirasi eksternal dan respirasi internal ............................................. 48
Gambar 6.2 Saluran dan organ pernafasan .............................................................. 49
Gambar 6.3. Bronchiolus dan alveoli ....................................................................... 52
Gambar 6.4 Otot-otot pernapasan ........................................................................... 53
Gambar 6.5 Mekanisme respirasi ............................................................................. 54
Gambar 6.6 Grafik pemakaian oksigen selama latihan ........................................... 58
Gambar 7.1 Letak jantung ........................................................................................ 61
Gambar 7.2 Anatomi Jantung .................................................................................. 63
Gambar 7.3 Sirkulasi darah ...................................................................................... 64
Gambar 7.4 Lapisan jantung .................................................................................... 65
Gambar 7.5 Pembuluh darah ..................................................................................... 71
Gambar 7.6 Kontraksi otot polos arteri .................................................................... 71
Gambar 7.7 Katub vena ............................................................................................ 73
Gambar 7.8 Pembuluh darah kapiler ........................................................................ 69
Gambar 7.9 Bagian-bagian darah ............................................................................. 75
vi
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 5.1 Perbedaan tipe serabut otot ...................................................................... 41
Fisiologi Olahraga | 1
BAB I
FISIOLOGI DAN OLAHRAGA
Olahraga merupakan salah satu wadah untuk berprestasi dan mengharumkan
nama negara. Dengan prestasi olahraga suatu negara dapat menjadi sangat terkenal
dan dikagumi oleh seluruh umat manusia di dunia. Salah satu contoh adalah negara
Brazil. Tidak semua orang mengetahui tempat- tempat wisata yang ada di Brazil,
tetapi hampir seluruh bangsa di dunia mengatahui bahwa Brazil adalah negara
terkuat dalam sepak bola dan hal ini lah yang membuat negara ini dikenal hampir
oleh seluruh umat manusia di dunia.
Olahraga diera modern sekarang telah berkembang menjadi sebuah profesi
yang dapat menghasilkan penghasilan yang sangat besar, oleh karena itu prestasi
yang optimal sangat dituntut dalam olahraga. Agar dapat meraih prestasi yang
optimal sering dimanfaatkan peranan ilmu pengatahuan dan teknologi saat latihan
sebelum pertadingan ataupun saat pertadingan olahraga itu berlangsung. Fisiologi
merupakan salah satu bidang ilmu pengetahuan yang sering digunakan untuk
meningkatkan performa pemain atau atlet untuk mendapatkan prestasi yang optimal.
Fisiologi juga berkaitan erat dengan kesehatan, keadaan kesehatan kesehatan
seseorang dapat diketahui dengan mengamati fisiologis seseorang. Untuk mengetahui
olahraga yang sesuai untuk meningkatkan kondisi kesehatan seseorang biasanya
digunakan tes pengukuran olahraga yang dianalisis menggunakan ilmu fisiologi.
Telah banyak penelitian yang membuktikan olahraga memberikan pengaruh pada
setiap sistem fisiologi manusia, dalam buku ini akan dirangkum pengaruh-pengaruh
tersebut agar ilmu fisiologi bisa dimanfaatkan dengan baik dan benar dalam dunia
olahraga.
1.1 Mengenal Fisiologi dan Olahraga
A. Fisiologi
Menurut Sherwood (2011) fisiologi adalah ilmu yang mempelajari faal,
fungsi atau pekerjaan dari tiap jaringan tubuh atau bagian dari organ tubuh tersebut.
Mekanisme dan sifat khusus tubuh manusia dikendalikan secara involunter atau
Tujuan
Menjelaskan pengertian fisiologi, olahraga dan fisiologi olahraga serta
peranan fisiologi dalam dunia olahraga.
Fisiologi Olahraga | 2
secara tidak sadar, misalnya timbulnya rasa lapar yang membuat kita mencari
makanan, perasaan dingin yang membuat tubuh kita menggigil. Bagaimana sistem
pencernaan bisa mencerna dan mengabsorpsi makanan, sistem pernapasan bisa
mengambil oksigen dan mengeluarkan karbondioksida dalam tubuh kita, semua itu
merupakan tata kerja dari masing-masing organ yang menjalankan masing-masing
fungsinya dalam satu sistem fisiologis.
Isnaini mengungkapkan (2006) fisiologi (ilmu faal) adalah salah satu
dari cabang ilmu biologi yang mempelajari berlangsungnya sistem kehidupan. Istilah
"fisiologi" berasal dari bahasa Belanda, physiologie, yang dibentuk dari dua
kata Yunani kuno yaitu ,physis, berarti "asal-usul" atau "hakikat" dan logia yang
berarti "kajian". Secara spesifik fisiologi (ilmu faal) berfokus pada bagaimana tubuh
bekerja. Terdapat dua pendekatan untuk menjelaskan kejadian-kejadian yang
berlangsung di tubuh yaitu pendekatan teleologis dan pendekatan mekanistik.
Pendekantan teleologis menjelaskan fungsi-fungsi tubuh berdasarkan pemenuhan
suatu kebutuhan tubuh tanpa mempedulikan bagaimana hasil ini tercapai, jadi
pendekatan teleologis menekankan aspek ”mengapa” terhadap suatu kejadian
fisilogis. Pendekatan mekanistik memandang tubuh sebagai suatu mesin yang
mekanisme kerjanya dijelaskan berdasarkan rangkaian sebab akibat proses-proses
fisik dan kimiawi. Dapat disimpulkan fisiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang
bagaimana masing-masing komponen dalam tubuh berkerja secara sistematis dan
terorganisasi sehingga tubuh dapat melakukan aktivitas secara normal.
Proses fisiologis dalam tubuh manusisa merupakan kumpulan beberapa
sistem yang saling berhubungan satu sama lain, proses fisiolgis ini berlanngsung
secara sistematis antara satu sistem dengan sistem lain atau satu organ dengan organ
lain. Apabila proses fisilogis dalam tubuh terganggu oleh suatu sebab maka dapat
diartikan sistem dalam tubuh kita yang seharusnya bekerja secara sistematis dan
terorganisir tidak bekerja dengan baik sehingga kemampuan tubuh untuk
melaksanakan aktivitas juga terganggu. Agar hal ini tidak terjadi pada tubuh maka
sebaiknya kita menjaga dan organ tubuh agar organ dan komponen fisiologius tubuh
kita tetap sehat agar dapat melaksanakan fungsinya dengan baik sehingga proses
fisiolologis tubuh kita tidak terganggu. Salah satu cara agar organ tetap sehat adalah
dengan cara berolahraga.
Fisiologi Olahraga | 3
B. Olahraga
Olahraga Secara Umum adalah sebuah aktivitas yang berguna untuk melatih
tubuh seseorang, tidak hanya secara jasmani tetapi juga secara rohani. Ada beberapa
ahli yang juga mengungkapkan tentang pengertian dari olahraga. Menurut
ensiklopedia Indonesia Olahraga merupakan gerakan badan yang dilakukan oleh
perorangan atau lebih yang atau dapat dikenal regu. Sedangkan dalam kamus
Webster’s New Collegiate Dictonary (1980) adalah ikut serta dalam aktivitas tubuh
untuk memperoleh kesenangan, dan aktivitas khusus seperti berburu atau dalam
olahraga pertandingan (athletic games di USA).
Olahraga menurut Fox (1993) merupakan aktivitas fisik yang berulang dan
bertujuan untuk memelihara, meningkatkan dan mengekspresikan kebugaran.
Aktivitas fisik yang dilakukan oleh seseorang dapat menyebabkan perubahan
anatomi, fisiologis, biokimia dan psikologis. Efisiensi dari aktivitas fisik tersebut
merupakan kombinasi volume (durasi, jarak, dan jumlah repetisi), intensitas (beban
dan kecepatan) dan frekuensi dari latihan (Bompa, 1994). Untuk mendapatkan
manfaat yang optimal dari olahraga yang kita lakukankan maka olahraga yang kita
lakukan harus terprogram dan terukur. Terprogram artinya olahraga tersebut
dilakukan secara teratur dan kontinyu serta terukur artinya sesuai dengan kebutuhan
dengan mempertimbangkan volume (durasi, jarak, dan jumlah repetisi), intensitas
(beban dan kecepatan) dan frekuensi dari olahraga.
Volume olahraga tidak hanya berkaitan dengan durasi olahraga tetapi juga
meliputi aspek jarak tempuh atau beban per unit waktu dan aspek jumlah repitisi
(pengulangan) dari olahraga. Sehingga volume adalah implikasi dari kuantitas total
performa aktivitas selama olahraga. Intensitas latihan menunjukan komponen
kualitatif performa kerja yang dilakukan selama latihan waktu tertentu. Semakin
banyak kerja yang dilakukan pada unit waktu tertentu, maka intensitas akan semakin
tinggi. Frekuensi latihan merupakan jumlah latihan dalam satu minggu. Frekuensi
latihan dapat dilakukan 1 sampai 5 kali perminggu tergantung tujuan yang ingin
dicapai. Fox (1993) mengatakan olahraga dengan intensitas rendah menyebabkan
perkembangan performa yang lambat namun menyediakan cukup waktu untuk
adaptasi dan performa yang konsisten. Olahraga dengan intenstitas tinggi
menyebabkan peningkatan performa dengan cepat namun adaptasi yang tidak stabil
dan konsisten performa yang rendah. Olahraga menjadi cukup berat jika target
Fisiologi Olahraga | 4
denyut nadi yang ingin dicapai antara 60-90% dari maskimal denyut nadi cadangan
(heart rate deserve) atau jika konsumsi maksimal oksigennya (VO2mak) antara 50-
85%. American Collage of Sport Medicine merekomendasikan latihan fisik untuk
kesehatan bagi remaja cukup dengan intensitas 50-85% dari VO2 mak, frekuensi 3-5
kali perminggu, dan durasi 15-60 menit.
1.2 Olahraga mempengaruhi Fisiologis Manusia
Berolahraga melakukan suatu kegiatan tubuh yang melibatkan organ-organ
tubuh (Jantung, paru, otot, syaraf, pembuluh darah, otot, kelenjar dst). Aktivitas
olahraga akan menimbulkan reaksi dari organ-organ tubuh berupa usaha-usaha
penyesuaian diri (adaptasi). Dalam melakukan kegiatan sehari-hari manusia
senantiasa bergerak. Gerak adalah ciri kehidupan, meningkatakan kualitas gerak
berarti meningkatkan kualitas hidup. Olahraga adalah serangkaian gerak yang teratur
dan terencana untuk memelihara gerak dan meningkatkan kemampuan gerak.
Dalam melakukan aktivitas jasmani tidak hanya tubuh yang bergerak namun
disamping itu untuk melakukan gerakan juga harus berphikir jadi aspek kognitif juga
bekerja sehingga akan berpengaruh pada aspek kognitif seseorang yang melakukan
aktivitas jasmani. Dengan melakukan aktivitas jasmani maka akan memicu
pertumbuhan dan perkembangan gerak tubuh dengan begitu aktivitas jasmani
berkontribusi langsung dalam peningkatan kebugaran seseorang. Olahraga
merupakan alat untuk meransang perkembangan struktur anatomis dan fungsi
fisiologi. Kegiatan olahraga yang dilakukan merupakan aktivtas gerak yang akan
merangsang peningkatan fungsi organ-organ dalam tubuh, dan bila dilakukan secara
terprogram dan terukur maka dalam jangka panjang organ tubuh akan menjadi
terbiasa melakukan kinerja berat sehingga tubuh beradaptasi sebagai akibat dari
kegitan olahraga yang dilakukan. Pada saat melakukan aktivitas biasa yang tidak
seberat olahraga makan organ-organ tubuh akan bekerja lebih baik (Giriwijoyo,
2012).
Ilmu yang mempelajari bagaimana perubahan fisiologis yang terjadi sebagai
akibat olahraga disebut fisiologi olahraga. kajian terori tentang fisiologi olahraga ini
membahas tentang fungsi – fungsi kerja organ tubuh dan keterlibatan organ tubuh
manusia dalam aktivitas gerak (Giriwijoyo, 2012). Dapat disimpulkan fisiologi
olahraga adalah bagian atau cabang ilmu dari fisiologi yang secara khusus
Fisiologi Olahraga | 5
mempelajari tentang fungsi/cara kerja organ tubuh dan perubahan yang dapat terjadi
baik secara sementara maupun secara menetap karena sebuah aktivitas fisik (gerak)
atau latihan fisik (olahraga).
Berdasarkan penjelasan diatas gerak merupakan dasar dari fisiologi olahraga,
maka kajian-kajian atau pembahasan dalam fisiologi olahraga akan berhubungan
dengan organ yang terlibat dalam pergerakan seperti tulang, otot rangka, sistem
respirasi, dan fisiologi jantung. Sebelum lebih jauh membahas materi-materti
tersebut dalam dibuku ini akan dibahas homeostasis dan sistem energi sebagai dasar
dari ilmu fisiologi.
Rangkuman
Fisiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang bagaimana masing-masing
komponen dalam tubuh berkerja secara sistematis dan terorganisasi sehingga tubuh
dapat melakukan aktivitas sehari. Olahraga merupakan aktifitas fisik yang berulang
dan bertujuan untuk memelihara, meningkatkan dan mengekspresikan kebugaran.
Olahraga merupakan alat untuk meransang perkembangan struktur anatomis dan
fungsi fisiologi. Kegiatan olahraga yang dilakukan merupakan aktivtas berat yang
akan merangsang peningkatan fungsi organ-organ dalam tubuh, dan apabila
dilakukan seacara terprogram dan terukur maka dalam jangka panjang organ tubuh
akan menjadi terbiasa melakukan kinerja berat sehingga tubuh beradaptasi sebagai
akibat dari kegitan olahraga yang dilakukan. Bagaimana tubuh bisa beradaptasi dan
efek-efek yang terjadi akibat olahraga dipelajari pada bidang ilmu fisiologi olahraga.
Pengetahuan dasar tentang apa yang terjadi selama latihan fisik dan bagaiaman
perubahan itu terjadi sangat penting untuk dimiliki oleh pelatih, pembina, guru
olahraga, atlet dan mahasiswa olahraga.
Latihan
Jawablah pertanyaan dibawah ini!
1. Jelaskan pengertian fisiologi, olahraga, dan fisiologi olahraga!
2. Bagaimana olahraga bisa memberikan pengaruh pada fisiologis manusia?
3. Apa tujuan dari berolahraga?
4. Apa yang dimaksud volume, intensitas dan durasi pada olahraga?
Fisiologi Olahraga | 6
5. Bagaimanakah cara berolahraga yang baik agar mendapatkan manfaat yang baik
bagi fisiologis manusia?
6. Kenapa fisiologi olahraga perlu dipelajari praktisi olahraga?
Fisiologi Olahraga | 7
BAB II
HOMEOSTASIS
Setiap organ dalam tubuh kita bekerja sesuai dengan fungsinya masing-
masing. Organ-organ dalam tubuh bekerja membentuk sistem-sistem yang
melaksanakan fungsi-fungsi yang esensial bagi kelangsungan hidup tubuh manusia,
namun perlu diingat suatu organ tidak dapat bekerja tanpa bantuan dari sistem atau
organ lain. Otot misalnya bekerja membutuhkan nutrien yang didapatkan dari sistem
pencernaan dan oksigen dari lingkungan eksternal yang diperoleh melaluli sistem
respirasi. Agar setiap organ atau komponen dalam tubuh kita dapat bekerja dengan
baik tubuh kita dianugrahi satu kemampuan yang dinamakan homeostasis.
2.1 Konsep Homeostasis.
Sherwood (2011) menjelaskan organisme mempunyai 2 lingkungan, yaitu:
lingkungan luar (eksternal) yaitu lingkungan yang mengelilingi organisme secara
keseluruhan. Organisme akan hidup berkelompok dengan organisme-organisme
(biotik) dan objek-objek yang mati (abiotik) dan lingkungan dalam (interna) yaitu
lingkungan dinamis dalam badan manusia yang mempengaruhi kinerja organ-organ
yang ada di lingkungan internal. Lingkungan eksternal dan lingkungan internal selalu
mengalami interaksi dalam kehidupan kita hal ini dikarenakan organ-organ internal
tubuh memerlukan bahan atau zat yang diperoleh dari lingkungan ekseternal. Sebagai
contoh adalah oksigen yang kita peroleh dari lingkungan eksternal dengan
mekanisme respirasi.
Lingkungan eksternal merupakan lingkungan yang tidak konstan dan
cendererung berubah-ubah keadaanya, lingkungan internal yang berinteraksi juga
bisa mengalami resiko untuk berubah-ubah sesuai dengan keadaan lingkungan
eksternal. Organ-organ dan komponen dalam tubuh kita dapat hidup dan berfungsi
hanya jika lingkungan internal memungkinkan kelangsungan hidup mereka, karena
itu komposisi kimiawi dan keadaaan fisik lingkungan internal ini harus
dipertahankan dalam batas-batas yang ketat. Aspek –aspek lingkungan internal yang
penting untuk mempetahankan kehidupan antaralain suhu, pH, konstentrasi oksigen
Tujuan
Menjelaskan konsep homeostasis, pentingnya homeostasis dalam
fisiologis kehidupan serta memberikan beberapa contoh proses homeostasis.
Fisiologi Olahraga | 8
dan karbondioksida, konsentrasi zat sisa, garam, air dan elektrolit. Aspek-aspek
tersebut lah yang harus dijaga agar tetap dalam batas-batas yang memungkinkan
organ dapat tetap bekerja. Agar lingkungan internal dapat terjaga kondisinya maka
tubuh melakukan suatu peristiwa yang dinamakan homeostasis. Homeostasis berasal
dari kata homeo yang artinya sama dan stasis yang artinya berdiri atau diam.
Homeostasis adalah mekanisme pengaturan lingkungan internal tubuh agar tetap
stabil.
Lingkungan eksternal yang cenderung berubah-ubah menyebabkan suhu,
komposisi dan kareketeristik lainnya juga mengalami ancaman untuk berubah
sehingga beresiko menimbulkan kondisi internal yang tidak kondusif bagi organ-
organ internal untuk bekerja. Apabila kondisi seperti ini dibiarkan dalam waktu lama
maka akan menyebabkan organ tersebut mengalami kerusakan dari sel hingga
akhirnya kerusakan jaringan. Kematian satu organ akan menyebabkan terganggunya
kinerja organ lain sehingga mengganggu proses fisiologis tubuh, pada akhirnya
proses fisiologis yang tidak berjalan secara baik akan beresiko menyebabkan
kematian pada tubuh kita. Mekanisme homeostasis menyebabkan tubuh melakukan
tindakan-tindakan penyesuaian yang menyebabkan perubahan lingkungan internal
tubuh, sehingga kestabilan lingkungan internal dapat dikembalikan secepat mungkin
dan tubuh dapat melakukan proses fisiologis secara normal.
Gambar 2.1 Bagan pentingnya homeostasis bagi tubuh
Jika suatu faktor mulai menggerakan lingkungan internal menjadi tidak
normal, maka sistem-sistem tubuh akan memulai reaksi tandingan yang sesuai untuk
memperkecil perubahan tersebut sehingga masih dalama batas-batas yang masih bisa
Fisiologi Olahraga | 9
ditolerir lingkungan internal. Sebagai contoh perjalanan ke daerah yang bersuhu
dingin cenderung menurunkan suhu internal tubuh. Sebagai tanggapannya, pusat
control suhu di otak memulai tindakan kompensasi, misalnya menggigil untuk
meningkatkan suhu tubuh tubuh menjadi normal kembali. Ketika menggigil maka
gerakan-gerakan yang cepat menyebabkan otot menjadi aktif dan akan memproduksi
panas sehingga meningkatkan suhu internal tubuh.
2.2 Sistem Kontrol Homeostasis
Sistem kontrol homeostatis adalah suatu jalinan komponen-komponen tubuh
yang saling berhubungan secara fungsional dan bekerja untuk mempertahankan suatu
faktor dalam lingkungan internal agar relatif konstan. Sherwood (2011) menjelaskan
untuk mempertahankan homeostasis sistem kontrol harus mampu:
1. Mendeteksi penyimpangan dari nilai normal faktor internal yang perlu
dijaga dalam batas-batas yang sempit.
2. Menintegrasikan informasi ini dengan informasi lain yang relevan.
3. Melakukan penyesuaian yang tepat dalam aktivitas bagian-bagian tubuh
yang bertanggung jawab memulihkan faktor tersebut kenilai yang
diinginkan.
Homeostasis diatur di otak terutama pada bagian hipotalamus, yang apabila
terangsang akan merangsang koordinasi tubuh. Sebuah mekanisme homeostasis
bekerja beriringan dimulai dari reseptor yang bekerja mengenali perubahan yang
mulai tidak normal. Informasi yang didapat oleh reseptor ini akan disampaikan
menuju ke otak pada bagian hipotalamus yang akan mengolah informasi tersebut
dan mencari solusi yang dapat dilakukan oleh tubuh untuk menghadapi perubahan
itu. Setelah itu otak akan mengaktifkan efektor yang memulai tugas mengembalikan
keadaan internal ke keadaan semula. Jika berhasil selanjutnya efektor akan
dinonaktifkan kembali. Koordinasi tubuh yang mengontrol homeostatis dilakukan
oleh sistem saraf dan endokrin (hormon). Kontrol dari kedua sistem ini yang
memungkikan terjadinya regulasi terpadu beberapa organ-organ yang berperan
sebagai efektor untuk bekerja mengembalikan tubuh ke keadaan yang stabi. Sebagai
contoh untuk pada saat berolahraga tubuh memerlukan oksigen dan nutrient dengan
cepat untuk menghasilkan energi bagi otot untuk bergerak. Otot yang merupakan
reseptor dalam hal ini mengirimkan impuls saraf ke otak. Selanjuntnya sabagai solusi
Fisiologi Olahraga | 10
agar kadar oksigen dan nutrient dapat terpenuhi maka otak akan merangsang sistem
respirasi untuk dapat menghirup oksigen secara cepat, selain itu otak juga
merangsang kinerja jantung agar dapat memompa darah lebih cepat sehigga oksigen
dan nutrient dalam darah dapat dialirkan menuju otot-otot yang membutuhkannya.
Peristiwa ini yang menyebabkan jantung seseorang berdetak lebih cepat dan proses
penghirupan (inspirasi) udara juga menjadi lebih cepat ketika berolahraga.
Gambar 2.2 Mekanisme homeostatis
Untuk mengembalikan faktor fisiologis yang sedang diatur, sistem kontrol
homeostasis harus mampu medeteksi dan menahan perubahannya. Kata umpan balik
(feedback) merupakan istilah yang sering digunakan untuk merujuk pada respon
yang terjadi setelah terdeteksi perubahan. Mekanisme kontrol homeostasis terutama
bekerja berdasakan prinsip umpan balik negative. Sistem umpan balik dapat
didefinisikan sebagai perubahan suatu variable yang dilawan oleh tanggapan yang
cenderung mengembalikan perubahan tersebut dalam keadaan semula. Didalam
proses umpan balik, informasi indrawi tentang variabel suhu atau pH misalnya,
digunakan untuk mengendalikan proses dalam sel dan jaringan serta organ yang
berpengaruh terhadap level variabel tersebut. Mekanisme homeostasis yang utama
adalah diatur oleh hipotalamus. Isnaini (2006) menjelaskan sistem umpan balik ada
dua macam, yaitu sistem umpan balik positif dan sistem umpan balik negatif. Tetapi
system umpan balik yang befungsi dalam pengendalian kondisi homeostasis pada
tubuh adalah adalah system balik negative. Mengapa yang digunakan dalam proses
pengendalian kondisi homeostasis, hanya menggunakan umpan balik negatif, karena
sistem umpan balik negatif didefinisikan sebagai perubahan suatu variabel yang
Fisiologi Olahraga | 11
dilawan oleh tanggapan yang cenderung mengembalikan perubahan tersebut ke
keadaan semula. Juga perlu diketahui umpan balik negative dalam pengendalian
homeostasis sesungguhnya merupakan keseimbangan antara input dan output.
Dari sudut pendang ilmu fisiologi suatu pelatihan atau aktifitas olahraga
bertujuan untuk meningkatkan kemampuan fungsional sel, yang dengan sendirinya
berarti juga meningkatkan kemampuan fungsional individu (manusia) yang
bersangkutan. Pelatihan atau aktifitas olahraga harus bersifat fisiologis yaitu dari
sudut pandang sel tidak menyebabkan gangguan homeostatis yang melebihi batas-
batas fisiologis. Perubahan kondisi homeostasis harus sudah pulih dalam waktu tidak
lebih dari 24 jam. Pengetahuan dasar tentang apa yang terjadi selama latihan fisik
dan bagaiaman perubahan itu terjadi sangat penting untuk dimiliki oleh pelatih,
pembina, guru olahraga, atlet dan mahasiswa olahraga.
Di bab ini telah dijelaskan homeostatis merupakan suatu keadaan stabil
dinamik (mantap) konstituen-konstituen dalam lingkungan internal. Homeostatis
harus dipertahankan karena essensial bagi kehidupan dan fungsi normal organ-organ
dalam tubuh. Ketika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi dengan benar
sehingga lingkungan internal tidak dapat lagi dipertahankan optimal akan timbul
keadaan patofisiologi (penyimpangan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit.
Gangguan homeostatis yang parah akan menyebabkan kematian.
Rangkuman
Homeostasis merupakan proses tubuh berusaha mengembalikan keadaan
lingkungan internal kembali ke kondisi ideal karna adanya perubahn dari lingkungan
luar. Perubahan yang terjadi akibat pengaruh lingkungan luar akan menyebabkan
jaringan atau organ tidak dapat menjalankan fungsi fisiologinya sehingga berpootensi
menyebabkan kematian organ dan kematian fisiologis secara keseluruhan.
Latihan
Bentuk beberapa kelompok, masing-masing kelompok mencari satu contoh
mekanisme homeostasis yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Masing-masing
kelompok mencari perubahan lingkungan eksternal yang menggangu keadaan ideal
lingkungan internal lalu menjelaskan tindakan yang dilakukan tubuh untuk mengatasi
perubahan tersebut.
Fisiologi Olahraga | 12
Tes formatif
1. Jelaskan mekanisme homeostasis!
2. Jelaskan mengapa homeostasis penting dalam kehidupan fisiologis manusia!
3. Bagaimanakah proses tubuh bisa mengotrol homeostatis yang terjadi?
Fisiologi Olahraga | 13
BAB III
SISTEM ENERGI LATIHAN
3.1 Pengertian dan Jenis Energi
Menurut Nawawi (2008) energi adalah kemampuan atau kapasitas untuk
melakukan kerja. Kerja merupakan hasil perkalian antara tenaga (force) dan jarak
(distance). Fox (1993) menjelaskan semua energi yang digunakan dalam proses
biologis berasal dari matahari. Energi dari matahari tersebut di robah oleh tumbuh-
tumbuhan menjadi energi kimia terutama berbentuk karbohidrat, selulosa, protein
dan lemak. Energi dapat terbentuk dari bahan kimia, peristiwa mekanik, panas,
cahaya, listrik dan nuklir. Dari beberapa energi tersebut, dalam proses selanjutnya
bisa mengalai proses transformasi energi. Misalnya energi kimia dapat diubah
menjadi energi mekanik yang akan menghasilkan gerak, energi nuklir dapat
menyebabkan munculnya energi listrik dan lain sebagainya.
3.2 Pembentukan Energi dalam Tubuh
Untuk melakukan berbagai aktivitas tubuh memerlukan gerak, gerak
dihasilkan dari kontraksi dan relaksasi otot rangka, untuk bisa berkerja otot rangka
memerlukan energi (Wirasasmita, 2013). Energi diambil dari pemecahan bahan
kimia di dalam otot yaitu ATP (Adenosine Triphosphate). Bahan makanan yang
dimakan tidak secara langsung dapat untuk digunakan sabagai energi. Lebih
ditekankan lagi bahwa sebenarnya energi pada pemecahan bahan makanan tidak
dapat langsung digunakan, tetapi energi pada bahan makanan tersebut harus diubah
menjadi kimia yang berbentuk ATP. Di dalam tubuh, ATP dipecah menjadi ADP
(Adenosine Diphosphate) dan Pi (Phosphate Inorganik). Putusnya ikatan phosphate
berenergi tinggi tersebut menghasilkan energi sebesar 8-12 kcal (Wilmore, 1994).
Energi inilah yang akan digunakan untuk kerja semua sel dalam tubuh kita untuk
menjalankan tugasnya masing-masing. Oleh karena ATP ini terdapat di dalam semua
sel jaringan tubuh, sebab ATP yang tersedia pada satu sel tidak dapat dipakai untuk
sel lain, melainkan untuk sel itu sendiri.
Tujuan
Menjelaskan perbedaan metabolime energi secara aerobik dan anaerobik,
serta menidentifikasi predominant sistem energi dalam olahraga.
Fisiologi Olahraga | 14
Fox (1993) menjelaskan ATP dalam tubuh sangat terbatas jumlahnya,
apabila otot berkontraksi dengan cepat dan kuat maka ATP yang tersedia akan cepat
habis terpakai menjadi energi oleh karena itu ATP harus dibentuk kembali. ATP
dapat dibentuk lagi melalui mekanisme anaerobik dan mekanisme aerobik.
Perbedaan dari keduanya adalah penggunaan oksigen dalam proses pembentukannya,
mekanisme anaerobik tidak memerlukan oksigen dalam proses pembentukan ATP
sedangkan aerobik memerlukan bantuan oksigen.
3.2.1 Energi Anaerobik
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya energi anaerobik adalah proses
pembentukan kembali ATP untuk menghasilkan energi tanpa menggunakan
oksigen. Di dalam sel pembentukan enerrgi secara anaerobik terjadi di
sitoplasma. Proses pembentukan secara anaerobik hanya akan membentuk atau
menghasilkan sejumlah energi dan hanya cukup untuk membentuk beberapa
molekul ATP saja. ATP yang dibentuk tersebut hanya cukup unutk melakukan
aktivitas dalam beberapa detik saja, setelah itu kebutuhan ATP dibentuk dalam
proses aerobik. Secara an aerobik ATP dihasilkan dengan dua sistem yaitu:
sistem ATP – PC dan glikolisis an aerobik atau sistem asam laktat.
1. Sistem ATP-PC (Phospagen System)
Sistem ATP-PC disebut juga sebagai aerobic alactic, karena prosesnya
tanpa menghasilkan asam laktat. ATP dipecah menjadi ADP + Pi dan
menghasilkan energi, energi ini digunakan untuk melakukan aktivitas.
Selanjutnya untuk membentuk kembali ATP adalah dengan jalan
menggabungkan kembali ADP dan Pi, penggabunggan menggunakan bantuan PC
(Phospate Creatine). PC ini jumlahnya sangat sedikit, tetapi PC merupakan
cadangan energi tingkat tinggi yang tercepat untuk pembentukan ATP kembali.
Reaksi pemecahan ATP dan PC berlangsung sangat cepat, segera setelah ATP
digunakan, PC langsung dipecah dan menghasilkan energi untuk resistesa ATP
yang telah digunakan. Menurutu Fox (1993) ATP-PC yang terdapat di dalam
otot hanya cukup untuk penyajian energi selama 5-10 detik. Untuk dapat
melakukan aktivitas perlu adanya pembentukan ATP yang baru dengan cepat.
Sistem energi ATP-PC merupakan sistem penyedian energi yang paling
cepat dan banyak digunakan pada cabang olahraga yang memerlukan kecepatan.
Fisiologi Olahraga | 15
Menurut Wilmore (1994) cepatnya proses penyedian energi melalaui sistem ini
disebabkan oleh karena:
a. Tidak melalui proses reaksi kimia yang panjang.
b. Tidak membutukan oksigen.
c. ATP-PC tertimbun didalam sel sehingga sangat cepat dan mudah digunakan.
2. Sistem Glikolisis Anaerobik
Setelah melakukan latihan yang berat maka cadangan ATP-PC akan
berkurang, karena aktivitas tersebut maka berikutnya energi dapat diperoleh
melalui sistem glikolisis anaerobik. Glikolisis anaerobik adalah pemecahan
glukosa tanpa menggunakan oksigen. Glikolisis anaerobik tersebut disebut juga
sebagai sistem asam laktat, karena dari proses pemecahan glukosa tersebut akan
menghasilakan asam laktat. Semakin banyak pemakaian sistem energi ini, maka
semakin banyak terbentuknya asam laktat. Namun ketika mengurangi intensitas
kerja dan tubuh mulai mendapatkan oksigen maka sistem energi akan berpindah
ke sistem energi aerobik.
Sistem glikolisis anaerobik ini sangat diperlukan pada intensitas kerja
yang tinggi dan cepat karena proses kimianya berlangsung dengan cepat.
Menurut Fox (1993) glikolisis anaerobik memiliki cirri-ciri sebagai berikut:
a. Menyebabkan terbentuknya asam laktat yang dapat menimbulkan kelelahan.
b. Tidak membutuhan oksigen.
c. Hanya menggunakan karbohidrat yang kemudian berbentuk glukosa.
d. Menghasilkan energi untuk resistensa ATP.
Pada sebuah pabrik yang sedang beroperasi, disamping menghasilkan
produk, pabrik tersebut juga akan menghasilkan limbah industri. Begitupula pada
tubuh manusia, proses metabolism yang berlangsung di dalam tubuh termasuk
pembentukan energi selain menghasilkan energi dan kalor (panas), juga
menghasilkan limbah metabolism (waste product) seperti CO2 dan H2O, serta
asam laktat dan lain-lain yang harus dibuang keluar dari tubuh. Penumpukan
asam laktat di dalam sel otot akan menyebabkan keasaman atau pH otot
meningkat sehingga menghambat pemecahan glikogen lebih lanjut karna fungsi
enzim glikolitik terganggu, disamping itu juga mengurangi kapasitas otot untuk
mengikta kalsium sehingga menghalangi terjandinya kontraksi otot.
Fisiologi Olahraga | 16
Asam laktat merupakan limbah metabolism yang menyebabkan
kelelahan, namun disatu sisi asam laktat bisa menjadi salah satu sumber energi
cadangan yang dapat dipergunakan kembali setelah melalui serangkaian proses
kimia. Selama melakukan latihan yang berat, akumulasi asam laktat baik dalam
otot maupun di dalam darah bisa dimanfaatkan kembali sebagai sumber energi
dengan serangkaian proses sebagai berikut: pertama pada saat kita mengurangi
intensitas latihan,atau istirahat dan suplai oksigen ke jariingan sudah mencukupi,
maka hidrogen terikat ke asam laktat dan diangkut oleh NAD+ dan akhirnya
terjadi peristiwa oksidasi yang menyebabkan asam laktat dikonversikan menjadi
asam piruvat dan siap digunakan sebagai sumber energi. Selanjutnya asam
piruvat disimpan dan dapat digunakan untuk proses sintesa glukosa dan proses ini
dinamakan dengan proses glukoneogenesis yang terjadi dalam silklus cori.
Nawawi (2008) menjelaskan mekanisme siklus cori bermula dari
akumulasi asam laktat di dalam otot yang tinggi sehingga mennyebabkan
kelelahan padaa otot. Pada saat intensitas latihan dikurangi karena lelah, maka
secara bertahap asam laktat diangkut keluar otot masuk ke dalam darah dan
dibawa ke hati. Selanjutnya di hati asam laktat dikonversikan menjadi asam
piruvat, dari asam piruvat dikonversikan lagi menjadi glukosa. Apabila glukosa
yang terbentuk ini ingin dipergunakan sebagai sumber energi maka glukosa
tersebut dikeluarkan dari hati dan diangkut menuju sel yang membutuhkannya.
Tetapi apabila tidak dipakai maka dirubah menjadi glikogen dan disimpan di
dalam hati yang disebut dengan glikogen hati. Proses penggangkutan asam laktat
dari otot ke hati lalu kemudian dikonveriskan menjadi asam piruvat kemudian
menjadi glukosa kemudian dikirim ke sel yang membutuhkan disebut dengan
siklus cori.
Gambar 3.1 Mekanisme siklus cori
Fisiologi Olahraga | 17
3.2.2 Energi Aerobik
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa aerobik adalah proses
metabolisme energi dengan menggunakan oksigen. Sistem aerobik ini utamanya
menggunakan glukosa yang merupakan pemecahan karbohidrat sebagai sumber
utama, namun apabila glukosa tubuh sudah habis maka akan digunakan lemak
sebagai sumber pembentukan ATP, bahkan disaat tetentu tubuh dapat
menggunakan protein sebagai sumber energi. Penggunaan protein hanya
digunakan saat tertentu dan mendesak, ketika kelaparan, karbohidrat menurun
dan lemak tidak dapat bertahan maka katabolisme protein untuk menghasilkan
energi akan terjadi. Energi aerobik dapat digunakan untuk menyediakan ATP bila
oksigen dalam otot mencukupi dan kerja otot tidak berlangsung cepat dan
bertahan lama. Proses secara aerobik merupakan serangkaian proses yang
panjang dan kompleks sehingga bisa dikatakan lebih rumit dari sistem anaerobik
karena sistem ini melibatkana oksigen juga melibatkan bahan-bahan kimia
lainnya. Akan tetapi mampu menghasilkan energi dalam jumlah yang besar,
proses ini membentuk ATP sebanyak 34 ATP sehingga sistem ini dapat
digunakan untuk melakukana aktivitas dalam waktu yang cukup lama
(Fox,1993).
Gambar 3.2 Mekanisme sistem aerobik
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa dari glikolisis anaerobik dibentuk
2 ATP dan sistem aerobik (siklus kreb’s dan sistem transport elektron)
Fisiologi Olahraga | 18
menghasilkan 34 ATP, sehingga total ATP bisa dibentuk kembali dari sistem
anaerobik dan aerobik adalah 34-36 ATP. Jadi sebenarnya tubuh akan lebih
efisien menggunakan sistem aerobic dari pada sistem anaerobik, karena
disamping mampu menghasilkan energi lebih besar sehingga bisa membentuk
ATP lebih banyak, juga tidak terjadinya akumulasi asam laktat yang dapat
menyebabkan kelelahan. Akan tetapi sistem aerobik akan terpakai pada intensitas
kerja yang rendah dan dalam waktu yang lama. Sebaliknya apabila intensitas
kerja meningkat terutama aktivitas yang dilakukan dengan cepat dan kuat, maka
sistem energi akan berobah memakai sistem glikolisis anaerobik sebagai efeknya
akan terjadi penumpukan asam laktat. Karena itu pada intensitas kerja yang
tinggi tubuh akan cepat mengalami kelelahan dibanding dengan intensitas kerja
yang rendah.
Latihan fisik yang dilakukan dalam jangka waktu yang lama pemecahan
energi yang digunakan berasal dari pemecahan lemak. 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). Beta oksidasi merupakan proses kimiawi
yang mengubah lemak (asam lemak) menjadi ATP (Adenosin Triphospat),
banyak ATP yang dihasilkan bergantung pada banyaknya atom C (Carbon) dari
jenis lemak tertentu. Misalnya asam lemak mengandung 6 atom C akan
menghasilkan 45 ATP, asam palmitat memiliki 16 atom C akan menghasilkan
130 ATP, sedangkan asam stearat yang mengandung 20 atom C akan
menghasilkan 164 ATP (Djoko Pekik Irianto, 2007: 39). Lemak merupakan
bentuk persediaan energi yang terbanyak dibandingkan dengan persediaan
karbohidrat sebagai sumber energi, besarnya persediaan elmak kira-kira 40 kali
lebih banyak. Lemak akan dapat menghasilkan energi bila O2 cukup. Lemak
dapat menghasilkan energi hanya pada olahraga yang bersifat aerobik, seperti lari
marathon (Soekarman, 1987: 42).
Fisiologi Olahraga | 19
Gambar 3.3 Rata-rata penggunaan sistem energi otot
3.3 Predominant Sistem Energi dalam Olahraga
Istilah predominant sistem energi ini dipakai sehubungan dengan pemakaian
energi selama olahraga atau latihan. Fox (1993) menjelaskan dalam beberapa cabang
olahraga energi anaerobik dan aerobik sama-sama digunakan untuk pembentukan
ATP, namun terjadi perbedaan persentase atau disebut dengan predominant sistem
energi. Olahraga yang predominan energi anaerobik berarti olahraga tersebut lebih
dominan menggunakan sistem energi anaerobik, biasanya olahraga anaerobik
memiliki ciri intensitas olahraga tinggi, frekuensi pergerakannya cepatm jarak yang
ditempuh relatif pendek dan waktu yang digunakan untuk olahraga singkat.
Contohnya cabang atletik nomor lari 100 meter sampai 800 meter masih
menggunakan sistem energi predominan anaerobik. Olahraga yang predomina sistem
energi aerobik biasanya sebaliknya intensitas olahraganya rendah, frekuensi gerakan
lambat, jarak yang ditempuh relatif lebih jauh dan waktu olahraganya pun lebih
lama. Contohnya pada cabang altetik lari 5000 meter ke atas maka aerobik menjadi
energi yang dominan.
Sebagai gambaran Mc Ardle (1986) bahwa dalam menentukan sistem energi
predominan adalah sebagai berikut:
a. Sistem ATP, waktu kegiatannya 0 - 4 detik, bentuk kegiatannya berupa kekuatan
dan power. Jenis kegiatan pada cabang olahraganya berupa lompat tinggi, servis
tenis, dan sebagainya;
b. Sistem ATP-PC, waktu kegiatannya 0-10 detik, bentuk kegiatannya berupa
power. Jenis kegiatan pada cabang olahraganya berupa lari sprint dan
sebagainya;
c. Sistem ATP-PC dan Asam laktat , waktu kegiatannya 0 - 1,5 menit, bentuk
kegiatannya berupa anaerobik power. Jenis kegiatan dalam olahraganya berupa
lari cepat, lari 200 meter, dan sebagainya; dan
Fisiologi Olahraga | 20
d. Sistem Aerobik, waktu kegiatannya lebih dari 8 menit, bentuk kegiatannya
berupa aerobik daya tahan. Jenis kegiatan olahraganya berupa lari marathon dan
sebagainya.
Pada olahraga sepak bola sistem energi yang digunakan adalah sistem aerobik
dan anaerobik. Dilihat dari aktivitas dalam permainan sepak bola selama 2 x 45
menit, jelas menggunakan sestem energi predominan aerobik. Dalam permainan 2 x
45 menit terdapat gerakan-gerakan yang ekplosif, baik dengan atau tanpa bola.
Gerakan-gerakan ekplosif tersebut dilakukan secara berulang-ulang dengan diselingi
waktu recovery yang cukup untuk bekerjanya sistem aerobik.
Pemahaman sistem energi predominan pada cabang olahraga sangat penting
untuk menentukan secara tepat bentuk latihan yang sesuai agar dapat meningkatkan
prestasi atlet (Fox, dkk, 1988). Misalnya untuk cabang olahraga dengan energi
predominan anaerobik, bentuk latihan diprioritaskan untuk meningkatkan kapasitas
anaerobik. Untuk menentukan sistem energi predominan pada cabang olahraga dapat
diperkirakan dasarnya pada aktivitas fisik yang dominan dan lama waktu yang
dibutuhkan pada olahraga tersebut. Diketahuinya sistem energi predominan pada
cabang olahraga, akan memudahkan menyusun program latihan untuk mencapai
prestasi maksimal.
Gambar 3.4 Perbedaan sistem energi
Nawawi (2008) menjelaskan penentuan sistem energi yang dominan antara
anaerobik dan aerobik dalam suatu aktivitas dapat juga dilakukan dengan mengukur
denyut nadi latihan. Hal ini dikemukanan oleh Conconi dengan cara menghubungkan
antara jumlah denyut nadi permenit dan kadar asam laktat darah.
Fisiologi Olahraga | 21
Dari grafik diatas dapat dijelaskan bahwa kadar asam laktat dibawah 3 mm/l
darah menunjukan sistem energi yang digunakan adalah dominan aerobik, sedangkan
kadar asam laktat diatas 3 mm/l darah sistem energi yang digunakan dominan
aerobik. Kadar asam laktat pada level 3 mm/l darah menunjukan ambang anaerobik
(anaerobic threshold) yaitu batas perpindahan sistem energi yang digunakan dari
aerobik ke sistem anaerobik dan disebut juga sebaga titik kelelahan.
Rangkuman
Tubuh manusia selalu bergerak untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Untuk
dapat bergerak tubuh memerlukan energi. Energi diambil dari pemecahan bahan
kimia di dalam sel yaitu ATP (Adenosine Triphosphate). Apabila ATP dalam sel
habis maka ATP dapat dibentuk lagi dengan dua mekanisme yaitu tanpa
menggunakan oksigen (anaerobik) dan menggunakan oksigen (aerobik). Secara
anaerobik ATP dihasilkan dengan cara memecah ATP-PC dan pemecahan glukosa
yang tersimpan didalam sel tanpa bantuan glukosa (glikoslis anaerobik). Secara
aerobik ATP dihasilkan dengan cara mengoksidasi sumber-sumber energi (glukosa,
asam lemak, asam amino) dengan bantuan oksigen. Sumber-sumber energi seperti
glukosa, asam lemak, dan asam amino kita peroleh dari kosumsi makanan yang
dimakan. Suatu cabang olahraga bisa saja menggunakan kedua sistem energi namun
berbeda dalam persentase penggunaannya, untuk itulah digunakan istilah predominan
sistem energi. Predominant energi adalah penggambaran sistem energi yang dominan
dalam satu cabang olahraga.
Fisiologi Olahraga | 22
Latihan
Bentuk beberapa kelompok kemudian masing-masing kelompok
memberikan minimal 6 contoh cabang olahraga predominan sistem energi aerobik
dan 6 contoh cabang olahraga anaerobik dan menjelaskan alasanya pada setiap
cabang olahraga.
Tes Formatif
1. Jelaskan perbedaan sistem energi aerobik dan sistem energi anaerobik!
2. Jelaskan kelemahan sistem energi aerobik dan sistem energi anaerobik!
3. Jelaskan bagaimana proses pembentukan energi ATP-PC dan glikolisis
anaerobik!
4. Jelaskan bagaima proses pemebentukan energi secara glikolisis aerobik!
5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan asam lakta dan pengaruhnya pada otot!
6. Mengapa penting untuk mengetahui predominan sistem energi?
Fisiologi Olahraga | 23
BAB IV
FISIOLOGI TULANG
Tulang atau kerangka adalah penopang tubuh vertebrata. Tanpa tulang,
pasti tubuh kita tidak bisa tegak berdiri. Tulang mulai terbentuk sejak bayi
dalam kandungan, berlangsung terus sampai dekade kedua dalam susunan yang
teratur. Tulang merupakan jaringan kompleks yang terdiri atas sel dan matriks.
Matriks tulang dibentuk oleh serat-serat dan subtansi dasar yang mengandung garam-
garam mineral (Subagyo, 2010).
4.1 Bentuk-bentuk Tulang
Tulang bila diklasifikasikan berdasarkan bentuk dan perbedaan ukuran
antara lain: tulang panjang, tulang pendek, tulang pipih dan tulang ireguler
(Graaff, 1998).
1. Tulang panjang (long bone)
Tulang panjang berbentuk seperti pipa tetapi pada ujung-ujungnya lebih
besar jika dibandingkan pada bagian tengahnya. Di dalam tulang panjang ini
terdapat sumsum tulang. Tulang panjang terdapat pada lengan dan tungkai
misalnya tulang humerus, radius, ulna, metakarpal, femur, tibia, fibula dan
metatarsal yang biasanya tumbuh dalam satu arah.
2. Tulang pendek (short bone)
Tulang pendek berbentuk pendek dan bulat. Tulang pendek ini dibentuk
dari jaringan kompakta, sehingga memiliki kekuatan yang mampu menunjang
kapasitas pergelangan tangan dan kaki. Jenis tulang ini terdapat pada tulang-
tulang pangkal tangan (karpal) dan tulang pangkal kaki (tarsal).
3. Tulang pipih (flat bone)
Tulang pipih memiliki permukaan luas yang dapat melindungi organ-
organ penting. Bentuk tulang ini pipih dan terdapat pada tulang skapula, tulang
sternum, dan tulang kosta.
4. Tulang ireguler (Irregular bone)
Tulang ireguler memiliki bentuk yang bervariasi dan banyak fitur
permukaannya yang berguna untuk artikulasi otot. contoh tulang ini adalah tulang
Tujuan
Menjelaskan fungsi tulang, proses pertumbuhan dan perkembangan
tulang serta remodeling tulang.
Fisiologi Olahraga | 24
vertebra, beberapa tulang kepala. Carola (1992) menyatakan tulang ireguler
menyangga spinal cord dan melindunginya dari kuatnya tekanan pada vertebrata
Gambar 4.1 Bentuk-bentuk tulang
4.2 Struktur Tulang secara Makroskopik
Lesson (1996) menjelaskan pengamatan secara makroskopik pada tulang
dalam potongan melintang memperlihatkan dua bentuk tulang yaitu: tulang
spongiosa (cancellous) dan tulang kompakta (padat). Tulang spongiosa terdiri atas
trabekula atau balok tulang langsing, tidak teratur, bercabang dan saling
berhubungan membentuk anyaman. Celah-celah diantara anyaman itu ditempati oleh
sumsum tulang. Tulang kompakta tampak padat, kecuali dilihat dibawah mikroskop.
Unsur histologik pada keduanya sama, kecuali pada beberapa tempat. Tulang
spongiosa dan kompakta terdapat dalam setiap tulang tetapi jumlah dan
penyebarannya sangat berbeda.
Borer (2005) menjelaskan keseluruhan masa tulang manusia 80% merupakan
tulang kompakta dan 20% spongiosa, namun proporsi dan penyeberannya pada setiap
jenis tulang berbeda. Tulang kompakta proporsi terbesar berada pada diaphisis tulang
panjang (>90%), radian dan ulna memiliki 95% tulang kompakta dan 5% tulang
spongiosa sedangkan tulang belakang (vertebra) memiliki 62-70% tulang spongiosa.
Sebagian besar tulang ireguler terdiri atas tulang spongiosa yang dibungkus selapis
tipis tulang kompakta. Tulang yang mengadung banyak tulang spongioasa berarti
mempunyai keaktifan metabolik yang lebih dibandingkan dengan tulang kompakta,
oleh karena itu tulang trabekula lebih sering mengalami perubahan mineral sehingga
mempunyai predisposisi untuk terjadinya kekurangan massa tulang
.
Fisiologi Olahraga | 25
Gambar 4.2. struktur makroskopik tulang
4.3 Bagian-bagian tulang
Thibodeu (1994) menjelaskan setiap tulang akan terdiri atas diaphysis,
medullary cavity, epiphysis, metafisis, articular cartilage, periosteum dan
endosteum. Bagian-bagian ini akan lebih mudah dibedakan pada tulang panjang
seperti gambar berikut:
Gambar 4.3 bagian-bagian tulang panjang
Fisiologi Olahraga | 26
1. Diaphysis atau shaf adalah bagian tulang yang berbentuk pipa berlubang dan
sebagian besar terdiri dari tulang kompakta, karena strukturnya yang kuat dan
keras sehingga mempermudah gerakan.
2. Medulla cavity adalah ruang yang berkembang di dalam diaphysis tulang, berisi
sumsum tulang berwarna kuning.
3. Epiphysis atau ujung tulang yang terdiri atas tulang spongiosa yang dibungkus
selapis tipis tulang kompakta dan didalam tulang spongiosa ini terdapat sumsum
tulang berwarna merah.
4. Metafisis mempunyai daerah yang luas dan memberikan petunjuk yang baik
terhadap mineralisasi dan kondisi struktur jaringan tulang.
5. Articular cartilage merupakan penutup lapisan tulang yang tipis di ujung tulang,
mempunyai fungsi sebagai pelindung karet pada ujung tulang.
6. Periosteum adalah serabut membran yang menutup tulang panjang kecuali pada
permukaan sendi yang ditutup oleh articular cartilage.
7. Endosteum merupakan serabut membran yang segaris dengan medullary cavity.
4.4 Fungsi Tulang
Tulang sebagai unsur pokok kerangka tubuh memiliki fungsi antara lain
untuk memberi bentuk tubuh, menyangga tubuh, sebagai pengungkit (tuas) dalam
pergerakan sendi. melindungi organ dalam, sebagai cadangan kalsium dan fosfat,
tempat melakatnya otot, alat gerak pasif yang bergerak dengan bantuan otot,
memiliki sumsum tulang sebagai tempat pembentukan sel darah (Burns,1999;
Junqueira, 2007).
Junqueira (2007), menyatakan bahwa tulang selain memberikan bentuk tubuh, juga
memiliki fungsi lain yang penting untuk tubuh yaitu:
(1) Penyangga
Tulang sebagai kerangka yang menyangga seluruh organ lunak didalam
tubuh.Contohnya tulang tungkai berfungsi sebagai pilar untuk menyangga tubuh
ketika kita berdiri dan tulang rusuk untuk menyangga dinding thoraks.
(2) Pelindung
Tulang tengkorak menjaga otak agar tetap aman diposisinya.Vertebra yang
mengelilingi spinal cord dan tulang rusuk yang membantu melindungi organ vital
dalam thoraks.
Fisiologi Olahraga | 27
(3) Pergerakan
Otot skeletal terkait pada tulang melalui tendon dan menggunakan tulang sebagai
tuas untuk menggerakan tubuh.Sehingga kita dapat berjalan, meraih sesuatu dan
dapat bernafas. Tulang di kenal sebagai alat gerak pasif yang bergerak dengan
bantuan otot
(4) Penyimpananan
Mineral paling penting yang disimpan adalah kalsium dan fosfat, namun potasium,
sodium, sulfur, magnesium dan copper juga disimpan dalam matriks tulang. Tulang
disebut juga depokalsium karena merupakan penyimpanan kalsium terbesar bagi
tubuh.
(5) Pembentukan sel darah
Pembentukan sel darah ( hematopoiesis ) terjadi di dalam rongga kavitas sumsum
tulang tertentu.
4.5 Komponen Pembentuk Tulang
Tjokroprawiro (2000) menjelaskan secara mikroskopik tulang terdiri dari
bahan organik 30% dan mineral 70%. Bahan organik mempunyai komposisi yang
terdiri atas matrik (98%) dan sel tulang (2%). Matriks terdiri atas kolagen (95%) dan
protein non kolagen (5%). Protein non kolagen antara lain osteokalsin, osteonektin,
proteoglikan, sikloprotein, protein morfogenik, proteolipid, dan fosfoprotein. Sel
tulang yang menyusun bahan organik tulang sebesar 2% dan terdiri atas osteoblas,
osteosit dan osteoklas.
Salah satu penyusun utama tulang dihasilkan dari proses mineralisasi tulang
adalah hidroksiapatit (95%). Hidroksiapatit merupakan suatu kristal yang terbentuk
dari kalsium dan fosfat. Mineral tulang juga mengadung bikarbonat, sitrat,
magnesium, kalsium dan natrium, selain itu kalsium amorf (nonkristal) juga cukup
banyak dijumpai di mineral tulang.
4.6 Sel-sel Tulang
Leeson (1996) menjelaskan tulang dapat dibedakan atas lima jenis yaitu sel
osteoprogenitor, osteoblas, osteosit, osteoklas dan lining sel.
1. Osteoprogenitor (osteogenic)
Sel osteoprogenitor merupakan populasi sel induk yang berkembang dari
mesenkim. Sel ini biasa ditemukan pada pemukaan tulang periosteum, endoesteum
Fisiologi Olahraga | 28
dan dalam saluran vaskuler tulang kompakta. Sel ini merespon trauma seperti patah
tulang dengan meningkatkan pembentukan tulang. Ada dua jenis osteoprogenitor
yaitu preosteoblas dan preosteoklas. (Graaff, 1998; Leeson, 1996).
2. Osteoblas
Lesson (1996) osteoblas bertanggung jawab untuk sintesa komponen matrik
tulang (kolagen tipe I, proteoglikan, dan glikoprotein). Osteoblas hanya terdapat pada
permukaan tulang dan biasanya ditemukan dalam kelompok-kelompok. Beberapa
osteoblas secara berangsur dikelilingi oleh matriks yang baru terbentuk dan bila telah
berada di dalam matrik yang baru disintesa osteoblas akan menjadi osteosit.
3. Osteosit
Menurut Junqueira (2007) Osteosit adalah sel osteoblas yang tertanam dalam
matrik yang termineralisasi. Osteosit mampu mensintesis matrik tulang walaupun
kemampuannya tidak sebaik osteoblas. Interkoneksi antara osteosit, osteoblas dan
bone lining cell memungkinkan jaringan sel ini mengalami perubahan bentuk tulang,
mengkoordinasi pembentukan dan resorpsi tulang, pengaliran ion-ion mineral antara
matrik tulang dan cairan ekstrasel.
4. Osteoklas
Osteoklas adalah sel yang dapat bergerak (motil) dan sangat besar.
Permukaan tulang disekitar sel osteoklas sering mengalmi pengurangan mineral, hal
ini mungkin mengindikasikan sel-sel ini terlibat dalam resorpsi tulang. Setelah proses
resorpsi tulang, osteoklas menghilang mungkin berdegenerasi atau berubah lagi
menjadi sel asalnya (Junqueira, 2007).
5. Sel lining (bone-linning cells)
Sel lining banyak ditemukan pada permukaan tulang yang sudah dewasa.
Sel ini dipercaya berasal dari osteoblas yang berhenti melakukan aktivitas fisiologis
dan berbentuk pipih atau gepeng pada permukaan tulang. Sel ini memililiki beberapa
fungsi, dapat berfungsi sebagai sel osteogenik yang dapat berkembang dan
berdiferensiasi menjadi osteoblas. Sel lining juga berperan sebagai ion pembatas
pada jaringan tulang. Ion pembatas ini membantu mengatur pergerakan kalsium dan
fosfat keluar dan masuk kedalam matrik tulang, dan membantu mengontrol endapan
hidroksiapatit pada jaringan tulang. Aktivasi remodeling tulang terjadi pada
permukaan tulang tidak aktif, sel lining mungkin terlibat dalam penyebaran sinyal
aktivasi yang memulai resorpsi tulang dan remodeling tulang (Carola, 1992).
Fisiologi Olahraga | 29
Gambar 4.4 sel-sel tulang
4.7 Pertumbuhan dan Perkembangan Tulang
Peningkatan pembentukan tulang karena latihan fisik lebih terlihat pada masa
pertumbuhan tulang dibandingkan dengan saat dewasa. Mekanisme biologis untuk
fenomena ini belum sepenuhnya dipahami, tetapi mungkin terkait dengan fakta
bahwa selama masa pertumbuhan, permukaan tulang ditutupi oleh osteoblas aktif
yang lebih banyak daripada masa dewasa. Perluasan periosteal terjadi terutama
selama masa pertumbuhan, sehingga masa anak-anak dan remaja memberikan
kesempatan untuk secara signifikan meningkatkan pertumbuhan periosteal dengan
olahraga. Sehingga dapat disimpulkan olahraga selama pertumbuhan dan dewasa
muda juga dapat mengurangi risiko patah tulang dan osteoporosis. Lebih lanjut
Junqueira (2007) menjelaskan tulang dapat dibentuk dengan dua cara yaitu:
mineralisasi langsung dari matriks yang disekresi osteoblas (osifikasi
intramembranosa) atau deposisi matriks tulang pada matriks tulang rawan yang
sudah ada (osifikasi endokondral).
1. Osifikasi intramembranosa
Proses osifikasi intramembranosa terjadi didalam kondesasi jaringan
mensekim. Membran mensekim menjadi vaskular dan sejumlah sel mulai
berkembang menjadi sel osteoprogenitor. Sel-sel ini membesar menjadi sel
osteoblas. Sel osteoblas mulai membentuk matriks tulang baru yang belum
mengapur dan merupakan unsur organik tulang yang disebut osteoid. Matriks itu
Fisiologi Olahraga | 30
kemudian mengalami transformasi sehingga dapat mengalami pengapuran dan
menjadi keras. Mineral yang merupakan kristal halus diendapkan secara
beraturan dengan serat kolagen. Sekeliling osteoblas yang telah mengapur
terbentuk lakuna dan kanalikuli, pada keadaan ini osteoblas telah menjadi
osteosit. Aktivitas osteoblas ini menyebabkan terjadi pertambahan penebalan
tulang.
2. Osifikasi endokondral
Proses osifikasi endokral merupakan proses yang mencakup pergantian
tulang rawan dengan tulang, paling jelas terlihat pada tulang panjang.
Pembentukan tulang diawali pada daerah perikondrium yang melingkari bagian
tengah diafisis. Perikondrium berfungsi osteogenik dan menjadi osteoblas yang
mulai membentuk tulang secara intramembranosa. Pada tahap berikut tulang
rawan mengalami proses degeneratif kemudian osteoblas melekat pada matriks
tulang yang telah mengapur dan menghasilkan lapisan-lapisan tulang primer yang
mengelilingi sisa matriks tulang rawan. Pada proses selanjutnya terbentuk pusat
osifikasi primer dan kemudian muncul pusat osifkasi sekunder di bagian ujung
yang membesar pada epifisis. Selama perluasan dan remodeling berlangsung
pusat osifikasi sekunder dan primer membentuk rongga yang secara berangsur
diisi dan dipenuhi oleh sumsum tulang. Pertumbuhan memanjang tulang terjadi
melalui proliferasi kondrosit dalam lempeng epifisis, pada waktu yang bersamaan
kondrosit pada diafisis mengalami hipertropi kemudian matriksnya mengalami
pengapuran. Osteoblas meletakan selapis tulang primer pada matriks yang
mengapur tersebut.
Pada saat bayi dan remaja, tulang panjang bertumbuh memanjang
sepenuhnya oleh karena pertumbuhan pada lempeng pertumbuhan epifisis dan
semua pertumbuhan tulang yang menebal terjadi akibat suatu proses yang disebut
appositional growth (proses pertumbuhan dimana ketebalan tulang meningkat).
Hampir semua tulang pertumbuhannya berhenti saat masa remaja atau menginjak
dewasa. Pertumbuhan pesat tulang terjadi pada saat manusia mengalami pubertas,
untuk lebih jelasnya pertumbuhan tulang digambarkan oleh grafik berikut.
Fisiologi Olahraga | 31
Gambar 4.5 Grafik pertumbuhan tulang
4.8 Remodeling Tulang
Ganong (2008) menjelaskan tulang secara terus menerus mengalami proses
remodeling yaitu matrik diserap dan dibentuk lagi yang memungkinkan tulang
berespons terhadap stres dan tekanan yang mengenainya. Sel yang berperan
membentuk tulang adalah osteoblas dan sel yang berperan menyerap tulang adalah
osteoklas. Osteoblas normal mampu meletakkan kolagen tipe I dan membentuk
tulang baru, sedangkan osteoklas mengikis dan menyerap tulang yang sudah
terbentuk.
Proses remodeling tulang terus terjadi pada manusia sejak dilahirkan dan
diatur oleh tubuh sehingga remodeling terjadi secara seimbang. Proses ini juga akan
mempengaruhi proses osifikasi intramembranosa yang artinya juga mempengaruhi
proses penebalan dan pemadatan tulang. Tulang yang mengalami gangguan
remodeling akan mempengaruhi kepadatan tulang. Apabila proses resorpsi yang
terjadi lebih sering dibandingkan proses pembentukan kembali maka lama kelamaan
tulang yang terus-mererus diambil mineralnya akan mengalami pengurangan mineral
sehingga tulang tidak lagi padat atau mengeropos. Tulang akan mengalami gangguan
ini rata-rata ketika seseorang berada di usia 30 tahun, hali ini terjadi karena tulang
memasuki fase degeneratif.
Fisiologi Olahraga | 32
Gambar 4.6 Perkembangan tulang
Rangkuman
Tulang merupakan jaringan kompleks yang terdiri atas sel dan matriks.
Matriks tulang dibentuk oleh serat-serat dan subtansi dasar yang mengandung garam-
garam mineral. Tulang sebagai unsur pokok kerangka tubuh memiliki fungsi antara
lain untuk memberi bentuk tubuh, menyangga tubuh, sebagai pengungkit (tuas)
dalam pergerakan sendi. melindungi organ dalam, sebagai cadangan kalsium dan
fosfat, tempat melakatnya otot, alat gerak pasif yang bergerak dengan bantuan otot,
memiliki sumsum tulang sebagai tempat pembentukan sel darah. Tulang dapat
dibedakan atas lima jenis yaitu sel osteoprogenitor, osteoblas, osteosit, osteoklas dan
lining sel. Masing-masing sel memiliki peranan tersendiri dalam proses
perkembangan dan pertumbuhan sel. Tulang dapat dibentuk dengan dua cara yaitu:
mineralisasi langsung dari matriks yang disekresi osteoblas (osifikasi
intramembranosa) atau deposisi matriks tulang pada matriks tulang rawan yang
sudah ada (osifikasi endokondral). Perkembangan tulang memadat terjadi secara
inttramembranosa sedangkan pertumbuhan tulang memanjang terjadi secara
endokondral. Tulang secara terus menerus mengalami proses remodeling yaitu
matrik diserap dan dibentuk lagi yang memungkinkan tulang berespons terhadap
stres dan tekanan yang mengenainya. Sel yang berperan membentuk tulang adalah
osteoblas dan sel yang berperan menyerap tulang adalah osteoklas.
Latihan
Jawablah pertanyaan di bawah ini!
1. Jelaskan fungsi-fungsi tulang!
2. Apa yang dimaksud tulang sebagai depokalsium dan alat gerak pasif dalam
proses pergerakan manusia?
3. Jelaskan bagaimana proses tulang tumbuh memanjang?
Fisiologi Olahraga | 33
4. Bagaimana mengoptimalakan pertumbuhan tulang dan kapan waktu yang tepaik
untuk mengoptimalkannya?
5. Jelaskan bagaimana tulang memajang dan menjadi padat?
6. Bagaimanakah proses remodeling tulang terjadi?
Fisiologi Olahraga | 34
BAB V
FISIOLOGI OTOT RANGKA
Menggerakkan anggota tubuh kita diperlukan bantuan otot. Sistem otot terdiri
dari beberapa bagian yang terpisah yang disebut otot-otot. Dengan menggerakkan
komponen-komponen intra sel tertentu, sel otot dapat menghasilkan tegangan dan
memendek , yaitu berkontraksi (Syamsir, 2009). Terdapat tiga jenis otot diantaranya
otot rangka, otot jantung, dan otot polos. Melalui kemampuan berkontraksi yang
berkembang sempurna, kelompok-kelompok sel otot yang bekerja sama dalam suatu
kelompok dapat menghasilkan gerakan dan melakukan kerja. Menurut Sherwood
(2012) kontraksi terkontrol otot memungkinkan:
1. Terjadinya gerakan yang bertujuan menggerakan tubuh keseluruhan atau bagian-
bagian tertentu, misalnya berjalan atau melambaikan tangan.
2. Kita memanipulasi benda eksternal misalnya menyetir atau memindahkan
barang.
3. Terdorongnya atau mengalirnya isi berbagai organ internal berongga, misalnya
sirkulasi darah atau mengalirnya makanan melalui saluran cerna.
4. Kita mengosongkan isi rongga tertentu ke lingkungan eksternal misalnya waktu
buang air besat ataupun melahirkan.
5.1 Jenis-jenis Otot
Lukmaningsih (2011) menjelaskan terdapat tiga jenis otot yaitu otot rangka,
otot jantung, otot polos. Otot membentuk kelompok jaringan terbesar di tubuh,
menghasilkan sekitar separuh dari berat tubuh. Otot rangka saja membentuk sekitar
40% berat tubuh pada pria, dan 32% pada wanita, dengan otot polos dan otot jantung
membentuk 10% lainnya dari berat total. Setiadi (2007) lebih lanjut menjelaskan
secara fungsional ketiga otot ini berbeda, otot rangka berkontraksi menggerakkan
tulang sehingga menggerakan tubuh secara keseluruhan, otot jantung menggerakan
jantung sehingga jantung dapat berdetak, sementara otot polos membantu dalam
kontraksi yang memungkinkan gerakan zat dalam atau dari organ yang lain. Otot
Tujuan
Menjelaskan perbedaan jenis otot, proses kontraksi dan relaksasi, serta
tipe-tipe serabut otot dan pengaruhnya terhadap olahraga.
Fisiologi Olahraga | 35
polos terdapat pada dinding saluran pencernaan, saluran pernapasan, dan pembuluh
darah sehingga sering disebut otot alat-alat dalam.
Ketiga otot tersebut dapat juga dibedakan berdasarkan ada atau tidaknya pita
terang gelap bergantian atau garis-garis jika otot dilihat dibawah mikroskop cahaya
(Lukmaningsih, 2011). Istilah striated muscle sering digunakan untuk otot yang
memiliki garis-garis ini karena adanya serat otot yang gelap dan terang membuat
otot-otot tersebut seperti memiliki strip. Hanya otot-otot rangka dan otot jantung
yang memiliki garis-garis ini semantara otot polos tidak memilikinya. Perbedaan
selanjutnya bisa dilihat berdasarkan volunter atau involunternya otot tersebut,
masing-masing tergantung pada apakah otot tersebut disarafi sistem saraf somatik
dan dibawah kontrol kesadaran atau disarafi oleh sistem saraf otonom dan tidak
berada dibawah kesadaran. Otot rangka merupakan otot volunter karena aktivitasnya
dilakukan secara sadar dan terkontrol, sementara otot jantung dan otot polos
merupakan otot involunter yang bergerak dibawah kontrol kesadaran. Sebagian besar
dari bab ini berisi tentang uraian terperinci otot yang paling banyak dan sering
digunakan saat berolahraga yaitu otot rangka.
Gambar 5.1 Perbedaan jenis-jenis otot
5.2 Otot Rangka (skeletal Muscle)
Menurut Effendi (2009) otot skelet atau otot rangka adalah organ somatik,
yang dipengaruhi oleh kemauan. Otot rangka merupakan alat gerak aktif bagi tubuh,
karena memiliki fungsi utama untuk berkontraksi yang menyebabkan tubuh
bergerak. Selain itu otot skelet berfungsi menghasilkan panas tubuh, memberi bentuk
tubuh dan melindungi organ yang lebih dalam. Lebih lanjut Nawawi mejelaskan
adaptasi olahraga adalah perubahan struktur atau fungsi organ-organ tubuh yang
sifatnya lebih menetap karena latihan fisik yang dilakukan dengan teratur dalam
Fisiologi Olahraga | 36
periode waktu tertentu. Sesuai aktivitasnya, perubahan adaptif jangka panjang dapat
terjadi pada serat otot, otot skelet memperlihatkan kemampuan berubah atau
plastisitas yang besar dalam memberi respon terhadap berbagai bentuk perlatihan.
Plastisitas ini berupa adaptasi aktivitas kontraksi yang berbeda akibat bentuk latihan
yang berbeda. Latihan merupakan salah satu tekanan ekstrim yang diterima oleh
tubuh. Adaptasi fisiologis merupakan bentuk reaksi yang terjadi dalam tubuh untuk
mempertahankan homeostatis tubuh saat menghadapi tekanan latihan olahraga.
5.3 Struktur Otot Rangka
Ujung otot rangka pada umumnya melekat pada tulang, ada sebagian melekat
pada kulit. Ujung otot tersebut disebut insertio (tempat untuk menggerakan) dan
origo (tempat bertumpunya otot). Secara anantomis (struktur) sebuah otot rangka
terdiri dari beberapa bagian seperti: fasciculus, muscle fiber, myofibrils dan
miofilamen yang terdiri dari filament actin (filament tipis) dan filament myosin
(filament tebal) (Nawawi, 2008). Untuk lebih jelasnya mengenai strukturl otot skelet
dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 5.2 Struktur otot rangka
Satu sel otot skelet dibungkus oleh sarcolemma yang disebut muscle fibers.
Muscle fibers yaitu myofibril yang terdiri dari filament actin (thin filaments) dan
myosin (thick filaments). Filament actin dan myosin merupakan bagian terkeci dari
otot dan pada bagian inilah pusat terjadinya gerakan dari otot secara keseluruhan.
Kontraksi otot dan relaksasi dari sebuah otot adalah sebagian akibat dari overlapnya
antara filament actin dan myosin. Filament actin terdiri dari tiga bagian yaitu:
molekul actin, troponin dan tropomiosin. Filament myosin merupakan kumpulan
Fisiologi Olahraga | 37
myosin tipe II yang membentuk helix (pilinan), tiap molekul myosin II terdiri atas
rod (batang), hinge (leher), head (kepala).
Gambar 5.3 Struktur Actin dan Myosin
5.4 Proses Kontraksi dan Relaksasi Otot Rangka
Effendi (2009) menjelaskan tahapan proses kontraksi dan relaksasi
miofilament myosin dan actin adalah sebagai berikut:
1. ATP binding : ATP mengikat head of myosin, mengakibatkan penurunan afinitas
myosin terhahapa actin sehingga head lepas, fase relaksasi dimulai. Fase ini juga
diperkuat dengan Ca2+ yang terlepas dari Tn-C (troponin C), Ca2+ dipompa
masuk kembali ke dalam lumen Sarcoplasmic Reticulum (SR). Tn-C yang tidak
terikat oleh Ca 2+ akan merubah konfigurasi posisi troponin – tropomyosin
complex terhadap actin.
2. ATP hydrolysis: ATP akan dihidrolisis oleh myosin ATPase menjadi ADP + Pi,
dan ini terjadi di head. Hasil hirolisis masih menempel di myosin, mengakibatkan
posisi head berubah bentuk cocked position (membentuk sudut ± 90o ), fase ini
myofibril dalam keadaan relaksasi penuh (fully relaxed).
Fisiologi Olahraga | 38
3. Cross – bridge formation: pada fase ini troponin C pada filament actin terikat
oleh 2 Ca 2+ , akibatnya actin – binding site terbuka dan memungkinkan head
menempel pada actin. Pada fase ini mulai terjadi kontrasi.
4. Power – stroke position: Pi (fosfat) melepas diri dari myosin, akibatnya head of
myosin yang masih menempel pada actin menarik filament actin mendekat,
sehingga sudut head dengan hinge menjadi ± 45o. Pada fase ini kontrasi
berlangsung dan otot akan memendek.
5. ADP released; ADP melepaskan diri dari myosin, akibatnya head of myosin
menuju posisi semula. Head of myosin yang sudah tidak terikat ADP akan terisi
lagi oleh ATP, dan selanjutnya kembali lagi ke fase I.
Gambar 5.4 Mekanisme kontraksi dan relaksasi otot rangka
5.5 Jenis Kontraksi Otot
Prinsip dasar otot kontraksi otot adalah menahan atau melawan kepanjangan
otot ( kontraksi otot adalah menuju ke arah pendek ), di karenakan aktin ditarik ke
arah pusat sarcomere oleh myosin. Melalui proses kontraksi otot, ketegangan
berkembang dalam jaringan otot, yang mungkin atau mungkin tidak menyebabkan
pergerakan bagian tubuh. Kontraksi, istilah yang sering berarti memadat, namun,
selama kontraksi ketegangan otot dapat menyebabkan otot tetap sama, lebih panjang
atau menjadi lebih pendek. Proses fisik kontraksi otot terjadi dengan cepat dan hanya
dalam beberapa langkah. Ada 5 Jenis kontraksi otot yaitu Isotonik (memendek),
Isometrik (tetap), Eksentrik (memanjang), Isokinetik, dan Plyometrik (Kurdi FN,
2011).
1. Isotonik
Fisiologi Olahraga | 39
Dalam kegiatan olahraga salah satu contoh nyata kontraksi isotonik
adalah ketika lengan seseorang mengangkat dumble. Untuk mengangkat dumble
dari posisi lengan lurus menjadi lengan di tekuk, otot biceps brachii berkontraksi
dalam pola kerja isotonik. Isotonik diartikan sebagai pola kontraksi yang
berpegang pada tonusnya tetap, sebaliknya panjang ukuran oto
berubah/memendek. Kontraksi isotonik juga disebut kontraksi otot kontraksi
konsentris atau dinamis.
2. Isometrik
Dalam olahraga, menggemgam raket tenis merupakn salah satu contoh
kontraksi isometrik otot lengan bawah. Pada saat ini otot lengan bekerja
mampertahankan agar raket tidak lepas. Musculus fleksor digitorum superficialis
dan profondus adalah otot yang berlokasi dibagian anterior lengan bawah.
Keduanya memiliki origo di tulang humerus, ulna dan radius (didaerah siku),
sedangkan insersinya ada pada basic phalangea I dan II. Dalam memegang raket
tenis, otot ini mula – mula berkontraksi secara isotonik yang menghasilkan fleksi
pada jari – jari tangan. Selanjutnya otot ini berkontraksi isometrik yang
menghasilkan dipertahankannya fleksi jari – jari untuk menggemgam gagang
raket. Disebut isometrik di ambil dari istilah Iso yang artinya ”tetap” dan metric
yang mengambarkan ”ukuran”. Kontraksi Isometrik adalah kontraksi dimana otot
tidak mengalami perubahan ukuran.
3. Eksentrik
Ketika lengan mengangkat sebuah dumbel merupakan contoh nyata
kontraksi isotonik, maka jika dumbel diturunkan kembali otot biceps brachii
mengalami kontraksi eksentrik Untuk dapat turun secara perlahan atau lengan
kembali ekstensi, maka otot biceps brachii harus bekerja dalam pola kerja
eksentrik. Disebut eksentrik sebab serabut – serabut otot bergeser keluar dari
pusat/centranya.
4. Isokinetik
Dasar Pola Isokinetik adalah Pola Isokinetik, yakni otot mengalami
pemendekan. Perbedaan yang nyata adalah bila kontrakasi isotonik setiap
lintasan gerak otot menanggung beban yang sama, pada kontraksi isokinetik
beban yang ditanggung tidak sama dan bila pada kontraksi isotonik kecepatan
Fisiologi Olahraga | 40
dalam menempuk lintasan gerak tidak rata, pada kontraksi isokinetik kecepatan
dalam menempuh jarak lintasan adalah rata.
5. Plyometrik
Pada dasar pola plyometrik adalah pola isotonik, yakni otot mengalami
pemendekan ke arah pusat sarcomere dengan didahului tarikan pemanjangan.
Dalam kegiatan olahraga kontraksi ini diwujudkan dalam kerja yang meledak
(melempar, meloncat) Disebut plyometrik dari istilah piyo dan metrik. Piyo
berarti berlapis – lapis, sedangkan metrik artinya ukuran panjang.sehingga
plyometrik artinya suatu kontraksi yang mempunyai lapisan-lapisan kecepatan
gerak pada setiap perubahan ukuran panjang.Artinya dalam berkontraksi
kecepatan antara meter pertama,kedua adan seterusnya ditempuh dengan yang
makin pendek(tidak sama).
5.6 Tipe Serabut Otot
Dilihat dari serabutnya, maka otot sketel di bagi menjadi dua tipe yaitu
serabut otot lambat (slow twitch) dan serabut otot cepat (fast twitch). Serabut otot
cepat dibagi kedalam dua bagian fast twitch A dan fast twitch B. Slow twitch
warnanya lebih merah sebab kandungan myoglobinya lebih tinggi karena kepadatan
kapilernya juga lebih banyak dibanding fast twitch. Dikatakan otot lambat karena
kecepatan kontraksinya lebih lambat dibanding fas twitch. Namun demikian daya
tahan otot ini lebih tinggi karenan itu cocok untuk cabang olahraga yang menuntut
daya tahan tinggi dan tidak menuntut kacepatan maksima (Nawawi, 2008).
Fisiologi Olahraga | 41
Tabel 5.1 Perbedaan tipe serabut otot
Berdasarkan pada tabel di atas, maka dapat kita pahami kenapa terjadi
perbedaan kemampuan (daya kontraksi) dari kedua tipe serabut otot tersebut. Setiap
manusia memiliki kedua tipe serabut otot tersebut, hanya saja persentase masing-
masing tipe otot pada seseorang bisa berbeda. Namun demikian untuk menentukan
apakah seseorang tersebut dominan memiliki tipe serabut otot lambat atau cepat
perlu juga kita ketahui, agar di dalam menempatkan posisi yang tepat bagi seorang
atlet sesuai dengan karekteristik dari cabang-cabang olahraga yang akan diikuti
(Effendi, 2009).
Nawawi (2008) menjelaskan seperti yang dilakukan oleh para ahli fisiologi
bahwa untuk menentukan tingkat distribusi tipe serabut otot rangka adalah dengan
tes laboratorium dengan cara biopsi. Biopsi dilakukan dengan cara mengambil
sampel dari otot orang yang akan dites. Selanjutnya sampel dari otot tersebut diberi
Serabut otot merah Serabut otot putih
Synonym Type I
oxidative
Type
II a II b
fast - oxidative
(oxidative-glycolytic)
fast - glycolytic
Slow twitch muscle fiber Fast twitch muscle fiber
Lama kontraksi lambat Cepat ( cepat lelah )
Fungsi Kontraksi lama Kontraksi cepat / kuat / gerakan trampil
Myoglobin Banyak Sedang Sedikit
Myosin ATP-ase Sedikit Banyak Banyak
Sarco – tubuler system Sedikit Banyak Banyak
Oxidative – enzyme
activity
Banyak Sedang Sedikit
Fisiologi Olahraga | 42
bahan kimia pewarna sehingga bisa ditentukan persentase distribusi tipe serabut
ototnya. Cara ini sulit dilakukan karena disamping memerlukan alat-alat khusus, juga
prosesnya menyakitkan bagi orang coba sehingga tidak mungkin untuk dilakukan
pada laboratorium yang tidak memiliki alat-alat khusus tersebut.
Cara yang paling mudah untuk dilakukan tetapi tidak bisa menentukan
dengan pasti jumlah persentasenya adalah dengan tes lapangan. Tes lapangan ini
dilakukan dengan tes lari 100 meter, dengan syarat bahwa orang yang akan dites
memiliki cirri-ciri yang hampir sama seperti sama-sama tidak terlatih, umur sama,
jenis kelamin sama, berat yang sama, tinggi badan yang sama. Kemudia dilakukan
tes lari cepat dengan jarak 100 m, bagi anak yang mencapai garis finis terlabih
dahulu kita dapat prediksikan memiliki persentase serabut otot cepat lebih dominan
dari pada anak yang mencapai garis finis lebih lambat.
Dari beberapa penelitian para ahli fisiologi membuktikan bahwa penempatan
atlet yang cocok dengan cabang olahraga yang sesuai dengan karakteristik tipe
serabut ototnya mampu membuat atlet berprestasi secara optimal. Namun perlu
diingat bahwa kesuksesan atlet bukalah ditentukan oleh tipe serabut otot yang
dimilikinya saja, tetapi juga ditentukan oleh faktor-faktor lain.
5.7 Adaptasi Otot Rangka pada Latihan
Latihan yang dilakukan secara teratur dan sistematis sesuai dengan program
yang telah dibuat dengan baik mampu memberikan efek yang signifikan terhadap
otot-otot yang terlibat dalam pelaksanaan latihan. Dengan menerapkan program
latihan yang memperhatikan prinsip ini, maka otot senantiasa akan memperoleh
rangsang yang memungkinkannya berubah, atau dengan kata lain mengalami
adaptasi. Tubuh akan melakukan adaptasi sehingga menimbulakan efek bagi otot.
Adaptasi sebagai efek latihan pada otot menyebakan terjadinya perubahan pada
sistem aerobik dan sistem anaerobik pada otot, adapun perubahannya adalah sebagai
berikut:
1. Perubahan anatomis
a. Perubabahan yang terjadi pada latihan yang bersifat aerobik
Meningkatkan hemoglobin otot
Meningkatkan jumlah kapiler darah
Fisiologi Olahraga | 43
Menurunya jaringan lemak di sekita otot
b. Perubahan yang terjadi pada latihan yang bersifat anaerobik
Terjadi peningkatan ukuran myofibril terutama serabut putih
2. Perubahan Fisiologis
a. Efek fisiologis dari latihan yang bersifat aerobik
Menigkatkan oksidasi karbohidrat (ukuran mitokondrian dan enzim-enzim
siklus kreb meningkat)
Meningkatkan oksidasi lemak otot
b. Efek fisiologis dari latihan yang bersifat anaerobik
Meningkatnya kapasitas sistem ATP-PC (simpanan ATP-PC dan aktivitas
enzim pemecah ATP meningkat)
Meningkanya kapasitas glikolitik
3. Perubahan relatif pada otot fast twitch dan slow twitch
Menurut Nawawi (2008) efek latihan yang terjadi mengalami perbedaan
tingkat pada masing-masing tipe serabut otot. Efek latihan terhadap keduanya
dipengaruhi oleh tipe latihan, intesitas latihan dan durasi latihan. Berikut adalah
spesifiksi perubahan tersebut:
a. Meningkatnya kapasitas aerobik
Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa tipe serabut otot fast
twitch memiliki kapasitas oksidatif lebih rendah dibandingkan dengan tipe
serabut otot slow twitch, namun dengan melakukan latihan keras, kapasitas
kedua tipe serabut otot tersebut sama-sama meningkatkan. Ini menunjukan
bahwa karakteristik kedua tipe serabut otot ini tidak berubah, dengan kata
lain walau sama-sama meningkat namun kapasitas oksidatif otot slow twitch
tetap lebih tinggi jika dibandingkan dengan otot fast twitch
b. Hipertropi yang tergantung pada bentuk latihan
Hipertropi adalah peningkatan massa otot. Hipertropi pada fast twitch
diperoleh dengan latihan kekuatan dan slow twitch dengan latihan daya tahan.
Fisiologi Olahraga | 44
Hipertropi biasa terjadi pada latihan kekuatan namun akibat latihan daya
tahan, otot juga akan mengalami sedikit hipertropi.
5.8 Kelelahan Otot (Fatiq)
Nawawi (2008) menjelaskan kelelahan dapat diartikan sebagai
ketidakmampuan suatu otot untuk mempertahankan tenaga yang diperlukan pada saat
melakukan aktivitas. Hal ini ditandai dengan semakin menurunnya kapasitas kerja
yang dilakukan, misalnya saat sedang berlari maka kecepatan lari melambat bahkan
bisa berhenti, ini menunjukan otot-otot yang terlibat dalam melakukakn gerakan lari
tidak memiliki tenaga yang cukup dalam melaksanakan gerakan tersebut.
Menurut para ahli fisiologi ada beberapa kemungkinan letak penyebab
kelelahan otot rangka yaitu sebagai berikut:
1. Syaraf motor, yaitu serabut syaraf yang mengirimkan impuls (ransangan)
dari otak ke otot berkurang sehingga otot tidak terangsang untuk
bergerak.
2. Neomuscular junction (sambungan syaraf dan otot) kemungkinan di
daerah ini terjadi penurunan kapasitas transfer impuls dari syaraf ke otot.
3. Kelelahan bisa juga terjadi pada unit kontraktil itu sendiri yang
melibatkan actin dan myosin dengan dukungan dari ATP sebagai sumber
energi. Habisnya persedian ATP merupakan salah satu penyebab
kelelahan, selain itu bahan-bahan untuk menghasilkan energi terutama
glukosa juga sudah habis. Penumpukan asam laktat seperti yang telah
dijelaskan sebelumnya juga dapat menyebabkan konsentrasi pH menurun
sehingga menyababkan terganggunya proses kontraksi yang juga
menimbulkan kelelahan.
4. Faktor-faktor lain yang ikut menyebabkan kelelahan adalah kurang
tersedianya oksigen baik dilingkungan maupun oksigen yang ada di
dalam jaringan tubuh. Rendahnya oksigen ini menyebabkan menurunnya
metabolisme energi secara aerobik, sehingga produksi energi juga
menurun. Disamping itu menurunnya aliran darah ke otot yang sedang
aktif ternyata juga dapat menjadi penyebab timbulnya kelelahan pada otot
itu sendiri.
Fisiologi Olahraga | 45
5.9 Kelainan pada Otot
Effendi (2009) menjelaskan beberapa kelainan otot terjadi akibat penggunaan
yang diluar batas (over uses) biasanya terjadi pada saat aktivitas yang berat seperti
olahraga. Beberapa kelaianan otot diantaranya:
1. Spasme otot rangka (muscle cramp) adalah terjadi bila otot sedang melakukan
kontraksi kuat atau maksimal yang tidak diikuti dengan relaksasi, Keadaan
tersebut akibat kekurangan dalam penyediaan ATP.
2. Hipertropi terjadi bila otot melakukan kerja secara terus menerus maka otot
akan membesar, setiap diameter serabut syaraf juga akan membesar, tetapi
jumlah serabut serabut di dalamnya tetap atau tidak bertambah.
3. Hiperplasia adalah membesarnya otot, karena jumlah serabut yang bertambah.
4. Atropi terjadi bila otot tidak digunakan (misalnya sakit shg tidak berjalan
karena sakit) maka otot akan mengecil. Hal ini sering terjadi pada pasien-pasien
yang harus beristirahat dalam waktu yang lama (long bed rest).
Rangkuman
Terdapat tiga jenis otot diantaranya otot rangka, otot jantung, dan otot polos.
Perbedaan ketiga otot tersebut adalah fungsinya masing-masing, selain itu ketiga otot
tersebut juga berbeda dalam hal striated dan vonlunternya. Otot bekerja
menggerakan tubuh dengan cara melakukan proses kontraksi dan relaksasi. Secara
anantomis (struktur) sebuah otot rangka terdiri dari beberapa bagian seperti:
fasciculus, muscle fiber, myofibrils dan miofilamen yang terdiri dari filament actin
(filament tipis) dan filament myosin (filament tebal). Pada saat proses kontraksi dan
relaksai otot rangka terjadi pergeseran (sliding) antara filament actin dan filament
myosin. Dilihat dari serabutnya, maka otot sketel di bagi menjadi dua tipe yaitu
serabut otot lambat (slow twitch) dan serabut otot cepat (fast twitch). Serabut otot
cepat dibagi kedalam dua bagian fast twitch A dan fast twitch B. Setiap manusia
memiliki kedua tipe serabut otot tersebut, hanya saja persentase masing-masing tipe
otot pada seseorang bisa berbeda. Namun demikian untuk menentukan apakah
seseorang tersebut dominan memiliki tipe serabut otot lambat atau cepat perlu juga
Fisiologi Olahraga | 46
kita ketahui, agar di dalam menempatkan posisi yang tepat bagi seorang atlet sesuai
dengan karekteristik dari cabang-cabang olahraga yang akan diikuti.
Latihan
Bentuk kelompok kemudian masing-masing kelompok menjelaskan
kelebihan dan kekurangan masing-masing tipe serabut otot serta mencari cabang
olahraga yang sesuai dengan masing-masing tipe serabut otot tersebut.
Tes formatif
1. Tuliskan 3 jenis otot dan jelaskan perbedaan jenis-jenis otot tersebut!
2. Bagaimanakah proses terjadinya pergeseran (sliding) antara actin dan myosin?
3. Apa peranan ATP dan kalsium dalam proses kontraksi dan relaksasi otot?
4. Jelaskan perbedaan isotonik, isometric dan eksentrik!
5. Mengapa perlu meletakan calon atlet sesuai pada tipe serabut otot yang dimiliki
calon atlet tersebut?
6. Mengapa latihan aerobik menurunkan simpanan lemak otot?
7. Jelaskan perbedaan hipertropi, hiperplasia, dan antropi!
Fisiologi Olahraga | 47
BAB VI
SISTEM RESPIRASI
Respirasi atau ventilasi atau disebut juga pernafasan adalah suatu proses
pertukaran gas yang terjadi antara organisme tubuh dengan lingkungan sekitarnya.
Guyton (2006) menjelaskan ketika tubuh membutuhkan oksigen (O2) maka tubuh
akan menghirup oksigen yang berada di lingkungan melalui organ pernapasan. Pada
keadaan tertentu tubuh kelebihan karbon dioksida (CO2) maka tubuh berusaha
mengeluarkan kelebihan tersebut melalui organ pernapasan. Berdasarkan penjelasan
diatas terdapat dua proses dalam respirasi. Pertama adalah proses tubuh menghirup
oksigen dari lingkungan yang disebut inspirasi, kedua proses tubuh mengeluarkan
karbon dioksida yang ada di dalam tubuh ke lingkungan yang disebut dengan proses
ekspirasi.
Menurut Syaifuddin (2011) respirasi memiliki keguanaan antara lain:
1. Mengambil oksigen dari luar masuk ke dalam tubuh, beredar dalam darah
selanjutnya terjadi proses oksidasi dalam sel atau jaringan.
2. Mengeluarkan karbon dioksida yang terjadi dari sisa-sisa hasil metabolisme
energi di dalam sel yang selanjutnya dibawah oleh darah untuk dikeluarkan
melalui organ pernapasan.
3. Untuk melindungi sistem permukaan dari kekurangan cairan dan mengubah suhu
tubuh.
4. Melindungi sistem pernapasan dari jaringan lain terhadap serangan patogenetik.
5. Untuk pembentukan komunikasi seperti berbicara, bernyanyi, berteriak dan
menghasilkakn suara.
6.1 Jenis Respirasi
Sebagian besar orang berpikir bahwa respirasi sebagai proses menghirup dan
menghembuskan udara. Namun dalam fisiologi respirasi memiliki arti yang lebih
luas, respirasi mencakup dua proses yang terpisah tetapi berkaitan yaitu respirasi
eksternal dan respirasi internal.
Tujuan
Menjelaskan respirasi internal dan eksternal, proses pertukaran gas, dan
peran otot-otot pernafasan dalam mekanisme respirasi.
Fisiologi Olahraga | 48
1. Respirasi Eksternal
Respirasi eksternal merupakan keseluruhan rangkaian proses kejadian
dalam pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara lingkungan luar (eksternal)
dan sel tubuh. Menurut Sherwood (2012) respirasi eksternal mencakup empat
langkah, yaitu:
a. Udara secara bergantian dimasukkan ke paru dan keluar dari paru sehingga
udara dapat dipertukarkan antara atmosfer (lingkungan eksternal) dan
kantung udara (alveolus) paru.
b. Oksigen dan karbon dioksida dipertukarkan antara udara di alveolus dan
darah di dalam kapiler paru melalui proses difusi.
c. Darah mengangkut oksigen dan karbondioksida antara paru dan jaringan.
d. Oksigen dan karbon dioksida dipertukarkan anrata jaringan dan darah melalui
proses difusi menembus kapiler sistemik (jaringan).
2. Respirasi Internal
Sherwood (2011) menjelaskan respirasi internal atau respirasi sel
merupakan proses-proses metabolik intrasel yang dilakukan di dalam sel
(mitokondria) yang menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi dan
menghasilkan karbon dioksida sebagai limbah metabolisme yang akan
dikeluarkan dari tubuh. Bahan penghasil energi seperti karbohidrat, lemak,
protein yang kita peroleh dari makanan yang kita konsumsi akan melalui proses
oksidasi di dalam sel dengan menggunakan oksigen untuk kemudian
menghasillkan energi berupa ATP. Proses pembentukan energi ini juga
menghasilkan karbon dioksida yang merupakan limbah yang bersifat racun yang
harus dikeluarkan dari dalam tubuh.
Gambar 6.1 Respirasi eksternal dan respirasi internal
Fisiologi Olahraga | 49
6.2 Organ atau Saluran Pernafasan
Nawawi (2008) menjelaskan saluran pernafasan adalah suatu ruang yang
dilewati oleh udara baik ke luar maupu masuk ke paru-paru. Sedangkan organ
pernafasan adalah alat untuk bagian dari saluran pernafasan. Saluran pernafasan
dimulai dari hidung, laring, faring, trachea, bronchus, bronchiolus (terminal dan
respiratorik) dan alveoli. Bagian-bagian saluran pernafasan yang dilewati oleh udara
tersebut juga termasuk dari organ-organ pernafasan.
Gambar 6.2 Saluran dan organ pernafasan
Lebih lanjut Guyton (2006) menjelaskan paru-paru merupakan organ
pernapasan yang didalamnya terdapat saluran nafas bronchus, bronchioulus dan
alveoli. Selaput bagian dalam yang langsung menyelaputi paru-paru disebut pleura
dalam (pleura visceralis) dan selaput yang menyelaputi rongga dada yang
bersebelahan dengan tulang rusuk disebut pleura luar (pleura parietalis). Selanjutnya
akan dibahas saluran respirasi satu persatu.
1. Hidung
Hidung merupakan organ tubuh yang berfungsi sebagai alat pernafasan
dan indra penciuman. Dalam keadaan normal, udara masuk ke dalam sistem
pernapasan melalui rongga hidung. Vestibulum rongga hidung berisi serabut-
serabut halus. Epitel verstibulum berisi rambut-rambut halus yang mencegah
Fisiologi Olahraga | 50
masuknya benda-benda asing yang mengganggu proses pernafasan. Menurut
syaifuddin (2011) fungsi hidung dalam proses pernafasan meliputi:
a. Udara dihangatkan oleh permukaan konka dan septum nasalis.
b. Udara dilembabkan. Sejumlah besar udara yang melewati hidung bila
mencapai faring kelembapannya lebih kurang 75%.
c. Kotoran disaring oleh bulu-bulu hidung. Partikel di rongga disaring oleh
rambut vestibular, lapisan mukosiliar, dan lisozim.
2. Faring
Syaifuddin (2011) menjelaskan udara dari rongga hidung masuk ke
faring. Faring merupakan percabangan dua saluran, yaitu saluran
pernapasan (nasofarings) pada bagian depan dan saluran pencernaan
(orofarings) pada bagian belakang. Walaupun demikian, saraf kita akan
mengatur agar peristiwa menelan, bernapas, dan berbicara tidak terjadi
bersamaan sehingga mengakibatkan gangguan kesehatan. Pada bagian belakang
faring (posterior) terdapat laring (tekak) tempat terletaknya pita suara (pita
vocalis). Masuknya udara melalui faring akan menyebabkan pita suara bergetar
dan terdengar sebagai suara.
3. Laring
Laring adalah organ pada leher mamalia yang melindungi trakea dan
terlibat dalam produksi suara. Laring adalah saluran pernapasan yang membawa
udara menuju ke trakea fungsi utama laring adalah untuk melindungi saluran
pernapasan dibawahnya dengan cara menutup secara cepat pada stimulasi
mekanik, sehingga mencegah masuknya benda asing ke dalam saluran napas.
Laring mengandung pita suara (vocal cord). Laring berada di depan faring yang
menuju ke esofagus dan secara vertikal Laring terdapat di antara trakea dan akar
lidah, pada bagian atas dan depan dari leher.
4. Tranchea
Teranchea berbentuk pipa yang panjangnya sekitar 10 cm, terletak
sebagian di leher dan sebagian di rongga dada (torak). Dinding tenggorokan tipis
dan kaku, dikelilingi oleh cincin tulang rawan, dan pada bagian dalam rongga
bersilia. Silia-silia ini berfungsi menyaring benda-benda asing yang masuk ke
saluran pernapasan. Syaifuddin (2011) menjelaskan di paru-paru trakea
Fisiologi Olahraga | 51
bercabang dua membentuk bronkus. Dinding tenggorokan terdiri atas tiga
lapisan berikut.
a. Lapisan paling luar terdiri atas jaringan ikat.
b. Lapisan tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan. Trakea
tersusun atas 16–20 cincin tulang rawan yang berbentuk huruf C. Bagian
belakang cincin tulang rawan ini tidak tersambung dan menempel pada
esofagus. Hal ini berguna untuk mempertahankan trakea tetap terbuka.
c. Lapisan terdalam terdiri atas jaringan epitelium bersilia yang menghasilkan
banyak lendir. Lendir ini berfungsi menangkap debu dan mikroorganisme
yang masuk saat menghirup udara.
Selanjutnya, debu dan mikroorganisme tersebut didorong oleh gerakan
silia menuju bagian belakang mulut. Akhirnya, debu dan mikroorganisme
tersebut dikeluarkan dengan cara batuk. Silia-silia ini berfungsi menyaring
benda-benda asing yang masuk bersama udara pernapasan.
5. Bronchus
Bronchus merupakan cabang tranchea, jumlahnya sepasang, yang satu
menuju paru-paru kanan dan yang satu menuju paru-paru kiri. Struktur lapisan
mukosa bronkus sama dengan trakea, hanya tulang rawan bronkus bentuknya
tidak teratur dan pada bagian bronchus yang lebih besar cincin tulang rawannya
melingkari lumen dengan sempurna. Bronkus bercabang-cabang lagi menjadi
bronkiolus. Fungsi utama bronkus adalah menyediakan jalan bagi udara yang
masuk dan keluar paru-paru (Lukanigsih, 2011).
6. Bronchioulus
Bronchiolus merupakan cabang dari bronkus. Bronchiolus bercabang-
cabang menjadi saluran yang semakin halus, kecil, dan dindingnya semakin
tipis. Bronchiolus tidak mempunyai tulang rawan tetapi rongganya bersilia.
Setiap bronchiolus bermuara ke alveolus. Lukaningsih (2011) menjelaskan ciri
khas bronchiolus adalah tidak adanya tulang rawan dan kelenjar pada
mukosanya, pada bagian awal dari cabang bronchiolus hanya memiliki sebaran
sel globet dan epitel.
7. Alveoli
Bronchiolus bermuara pada alveoli, strukturnya berbentuk bola-bola
mungil yang diliputi oleh pembuluh-pembuluh darah. Dindingnya tipis, lembap,
Fisiologi Olahraga | 52
dan berlekatan erat dengan kapiler-kapiler darah. Alveolus terdiri atas satu lapis
sel epitelium pipih dan di sinilah darah hampir langsung bersentuhan dengan
udara. Epitel pipih yang melapisi alveoli memudahkan terjadinya difusi gas
pernapasan sehingga darah di dalam kapiler-kapiler darah mengikat oksigen dari
udara dalam rongga alveolus. Guyton menjelaskan (2006) adanya alveolus
memungkinkan terjadinya perluasan daerah permukaan yang berperan penting
dalam pertukaran gas oksigen dari udara bebas ke sel-sel darah dan karbon
dioksida dari sel-sel darah ke udara.
Gambar 6.3. Bronchiolus dan alveoli
6.3 Otot-otot Pernafasan
Disamping organ dan saluran pernafasan terdapat otot-otot rangka yang
membantu proses respirasi. Nawawi (2008) menjelaskan otot-otot tersebut ada yang
disebut otot inspirasi karena membantu proses inspirasi dan otot ekspirasi karena
membantu proses ekspirasi. Otot yang utama membantu proses inspirasi adalah
diafragma. Otot diafragma terletak di bawah paru dan melekat pada rongga pleura
paru. Otot-otot lain yang membantu inspirasi diantaranya musculus eksternal
intercotalis yang berfungsi untuk mengangkat tulang rusuk sehingga rongga dada
bertambah besar, musculus scalenus, sternocleidomastoideus, dan otot travezeus.
Sementara untuk proses ekspirasi dibantu oleh otot-otot ekspirasi seperti
musculus rectus abdominalis yang berfungsi menegangkan perut dan menekan tulang
rusuk bagian bawah, musculus internal intercostalis yang berfungsi menarik tulang-
tulang rusuk ke bawah sehingga tulang rusuk mendekat satu sama lain dan
membantu memperkecil rongga dada.
Fisiologi Olahraga | 53
Gambar 6.4 Otot-otot pernapasan
6.4 Mekanisme Respirasi
Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan
udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar
rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam
rongga dada lebih besar maka udara akan keluar.Sehubungan dengan organ yang
terlibat dalam pemasukkan udara (inspirasi) dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka
menurut Syaifuddin (2011) mekanisme pernafasan dibedakan atas dua macam, yaitu
pernafasan dada dan pernafasan perut. Pernafasan dada dan perut terjadi secara
bersamaan.
1. Pernafasan dada
Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antar tulang
rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut:
a. Fase inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk
sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada
menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya
oksigen masuk.
b. Fase ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara
tulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk
sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam
rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam
rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.
Fisiologi Olahraga | 54
2. Pernafasan perut
Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya
melibatkan aktifitas otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga
dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni
sebagai berikut:
a. Fase Inspirasi. Pada fase ini otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma
mendatar, akibatnya rongga dada membesar dan tekanan menjadi kecil
sehingga udara luar masuk.
b. Fase Ekspirasi. Fase ekspirasi merupakan fase berelaksasinya otot diafragma
(kembali ke posisi semula, mengembang) sehingga rongga dada mengecil dan
tekanan menjadi lebih besar, akibatnya udara keluar dari paru-paru.
Gambar 6.5 Mekanisme respirasi
6.5 Pertukaran Gas
Seperti yang telah dijelaskan sebelumya udara yang kita hirup akan masuk ke
dalam alveoli kemudian terjadi pertukaran gas antara alveoli dan pembuluh darah
kapiler. Selajutnya darah angkat membawa gas untuk di alirkan ke sel yang
membutuhkan, setelah mencapai sel maka terjadi pertukaran udara antara sel dan
pembuluh darah. Sherwood (2011) menjelaskan pertukaran gas pada membran
kapiler dengan alveoli dan membran kapiler dengan sel dan jaringan terjadi melalui
proses difusi. Difusi merupakan perpindahan zat dari konsentrasi yang tinggi ke
konsentrasi yang rendah. Perpindahan zat secara difusi disebabkan adanya perbedaan
Fisiologi Olahraga | 55
tekanan. Tekanan yang dimaksud disini adalah tekanan gas yang disebut dengan
tekanan parsial oksigen (PO2) dan tekanan parsial karbon dioksida (PCO2).
Selisih tekanan parsial antara gas merupakan kunci dari pergerakan gas yang
bergerak mengalir dari alveoli masuk ke dalam jaringan melalui pembuluh darah.
Pada keadaan normal tekanan molekul oksigen di dalam alveoli sekitas 60 mm Hg
lebih besar dari tekanan oksigen yang ada di dalam pembuluh darah. Tekanan
oksigen di alveoli lebih tinggi dari pada tekanan oksigen di pembuluh darah sehingga
terjadi proses difusi oksigen dari alveoli menuju pembuluh darah. Sebaliknya
tekanan karbon dioksida pada pembuluh darah yang menuju alveoli lebih besar di
bandingkan tekanan karbondioksida di alveoli, ini terjadi karena darah membawa
karbon dioksida yang merupakan limbah hasil metabolisme energi tubuh. Perbedaan
tekanan ini membuat karbon dioksida juga berdifusi dari pembuluh darah menuju
alveoli kemudian di keluarkan keluar tubuh melalui saluran nafas. Sehingga sewaktu
darah meninggalkan alveoli darah tersebut merupakan darah yang kaya oksigen.
Di dalam jaringan, oksigen yang dipakai untuk proses metabolisme energi
jumlahnya hampir sama dengan jumlah karbondioksida yang dihasilkan. Pada saat
keadaan normal tekanan tekanan oksigen pada pembuluh darah arteri yang membawa
oksigen dari lingkungan lebih besar dibandingkan tekanan oksigen yang ada didalam
sel. Perbedaan tekanan oksigen di dalam darah dan di dalam sel membuat oksigen
berdifusi ke dalam sel. Di dalam sel, oksigen akan dipergunakan untuk proses
oksidasi pembentukan energi berupa ATP, dan menghasilkan limbah berupa karbon
dioksida. Akibat proses ini tekanan karbon dioksida di dalam sel menjadi lebih besar
dibandingkan dengan tekanan karbon dioksida di dalam darah, sehingga dalam waktu
yang bersamaan karbon dioksida berdifusi dari dalam sel menuju pembuluh darah.
Darah yang mengandung karbon dioksida akan mengalir menuju jantung dan jantung
akan memompa darah tersebut menuju paru-paru untuk dikeluarkan karbon
dioksidanya melalui saluran nafas dengan proses ekspirasi.
6.6 Transport Gas
Seperti yang dijelaskan sebelumnya oksigen dan karbon dioksida diangkut
oleh darah. Darah bekerja sebagai sistem transport untuk oksigen dan karbondioksida
antara paru dan sel. Bagaimana darah mengangkut oksigen dan karbon dioksida akan
dibahas pada bagian ini.
Fisiologi Olahraga | 56
Guyton (2006) menjelaskan setelah oksigen dari lingkungan berdifusi dari
alveoli menuju pembuluh darah, oksigen akan bergabung dengan hemoglobin.
Selanjutnya oksigen akan diangkut oleh plasma darah dan hemoglobin yang
terkandung di dalam sel –sel darah merah. Jumlah darah yang bisa diangkut oleh
plasma darah sangat sedikit, sebagian besar oksigen yang masuk ke dalam darah
akan berdifusi ke dalam sel-sel darah merah bercampur secara kimiawi dengan
hemoglobin (Hb) untuk membentuk oksihemoglobin (HbO2). Proses pengikatan ini
meningkatkan kapasitas darah untuk mengikat oksigen sekitar 65 kali.
Hemoglobin memiliki kemampuan yang tinggi untuk berikatan dengan
oksigen. Satu molekul hemoglobin terdiri dari satu protein globin dan empat zat besi
(heme), setiap kelompok heme mampu bersatu secara kimiawi dengan satu molekul
oksigen sehingga satu molekul hemoglobin mampu membawa empat molekul
oksigen. Banyak sedikitnya jumlah oksigen yang mampu dibawa oleh darah
tergantung jumlah dari hemoglobin dalam sel darah merah.
Sebelumnya telah dijelaskan karbon dioksida merupakan produk akhir utama
dari metabolisme oksidatif. Konsumsi oksigen dan produksi karbon dioksida terjadi
di dalam mitokondria seiring dengan terjadinya respirasi seluler. Jumlah karbon
dioksida yang berlimpah menghasilkan keasaman yang bersifat racun bagi sel tubuh,
maka karbon dioksida yang berlimpah tersebut harus dibuang dengan cepat.
Sherwood (2011) menjelaskan karbon dioksida dibawah oleh darah dengan bentuk
terlarut dan berikatan secara kimia. Hanya sebagian kecil yang berbentuk terlarut
(5%) dan sebagian besar bereaksi secara kimia setelah memasuki darah (95%).
Secara kimia karbon dioksida dalam darah akan berikatan dengan air (H2O) untuk
membentuk asam karbonat (H2CO3) dan berikatan dengan hemoglobin untuk
membentuk karbaminohemoglobin.
6.7 Ruang Rugi (Dead Space)
Pada saat kita bernafas (inpirasi) maka udara dari lingkungan masuk kedalam
paru melalui saluran pernafasan. Namun sebagian udara yang diinspirasi tidak pernah
sampai pada daerah pertukaran gas, udara tersebut tetap berada di saluran nafas dan
akan keluar kembali ke lingkunga ketika ekspirasi. Nawawi (2008) menjelaskan
udara yang masuk dalam saluran pernafasan akan tetapi tidak mengalami pertukaran
gas disebut dengan udara ruang rugi. udara ini disebut udara ruang rugi sebab tidak
Fisiologi Olahraga | 57
berguna untuk pertukaran gas dan salurannya di sebut ruang rugi. Ruang rugi dimulai
dari hidung, mulut, faring laring, trachea, bronchus, dan bronchiolus. Pada keadaan
normal, volume udara ruang rugi sekitar 150-200 ml atau sekitar 30% dari volume
tidal istirahat.
Lebih lanjut Setiadi (2007) menjelaskan secara anatomi ruang rugi adalah
udara yang berada hidung, mulut, faring laring, trachea, bronchus, dan bronchiolus.
Namun beberapa alveoli dengan sendirinya tidak berdifusi atau hanya sebagian
berfungsi karena tidak ada atau jeleknya aliran darah melalui paru-paru yang
berdekatan, sehingga harus dipertimbangkan sebagai ruang rugi. Bila alveoli yang
tidak berfungsi dimasukkan ke dalam ruang rugi total maka ini dinamakan ruang rugi
fisiologik. Pada orang normal ruang rugi anatomi dan fisiologik hampir sama karena
semua alveoli berfungsi dengan baik. Pada orang yang alveolinya tidak berfungsi
atau berfungsi sebagian, ruang rugi fisiologi bisa mencapai 10 kali ruang rugi
anatomi.
6.8 Konsep Penggunaan Oksigen dalam Olahraga
Dalam kegiatan olahraga otot bekerja dalam berbagai pola kontraksi. Dalam
berkontraksi otot memerlukan energi yang diperoleh dari pemecahan ATP. Bila ATP
yang dapat disediakan seimbang dengan ATP yang diperlukan oleh tubuh, maka
tidak akan terjadi perubahan metabolisme yang signifikan. Pada umumnya pada saat
berolahraga kebutuhan ATP akan mengalami peningkatan. Makin berat olahraga
yang dilakukan makin tinggi lonjakan kebutuhan ATP. Untuk menghasilkan ATP
secara aerobic diperlukan oksigen yang mencukupi.
Peningkatan ventilasi paru terjadi sejak sebelum kerja fisik dimulai. Hal ini
disebabkan rangsangan dari korteks serebri akibat adanya stres. Peningkatan ventilasi
terjadi sangat cepat pada detik-detik pertama kerja fisik. Keadaan ini disebabkan
karena rangsangan yang berasal tendon dan sendi yang ada dalam keadaan aktif.
Ventilasi paru istirahat adalah 500 x 12 = 6000 ml/men atau 6 L/men.
Peningkatan ventilasi paru pada intensitas kerja fisik maksimal dapat meningkat
sampai 20 kali keadaan istirahat (=120 L/men.). Bila kerja submaksimal adalah 75%
dari kerja fisik maksimal, maka dalam keadaan submaksimal ventilasi paru adalah
sebesar 90 L/men.
Fisiologi Olahraga | 58
Pada fase pemulihan, ventilasi paru turun secara cepat di awal, kemudian
melambat mendekati kondisi istirahat. Keadaan ini diperlukan untuk pengembalian
hutang oksigen alaktasid dan hutang oksigen laktasid. Pada fase recovery/pemulihan
terjadi proses membentuk kembali sistem fosfagen dan membayar kembali bagian
cadangan oksigen dari hutang oksigen yang ada didalam tubuh atau hutang oksigen
alaktasid. Kemudian untuk waktu berikutnya dengan kecepatan yang lebih rendah
terjadi pengembalian hutang oksigen untuk proses memindahkan asam laktat, disebut
hutang oksigen asam laktat.
Gambar 6.6 Grafik pemakaian oksigen selama latihan
Rangkuman
Respirasi atau disebut juga pernafasan adalah suatu proses pertukaran gas
yang terjadi antara organisme tubuh dengan lingkungan sekitarnya. Dalam proses
respirasi terjadi pertukaran gas oksigen dan karbondioksida antara tubuh dan
lingkungan luar. respirasi memiliki arti yang lebih luas, respirasi mencakup dua
proses yang terpisah tetapi berkaitan yaitu respirasi eksternal dan respirasi internal.
Respirasi ekternal terjadi antara lingkungan eksternal dan tubuh sedangkan respirasi
internal terjadi di dalam sel. Oksigen yang masuk akan membantu proses
metabolisme energi untuk menghasilkan ATP, sebagai limbah dalam proses
metabolisme tersebut berupa karbondioksida yang dikeluarkan dari tubuh melalui
saluran pernafasan. Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh
perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika
tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila
tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar. Pertukaran gas pada
Fisiologi Olahraga | 59
membran kapiler dengan alveoli dan membran kapiler dengan sel dan jaringan terjadi
melalui proses difusi. Difusi merupakan perpindahan zat dari konsentrasi yang tinggi
ke konsentrasi yang rendah. Perpindahan zat secara difusi disebabkan adanya
perbedaan tekanan. Proses difusi menyebabkan perpindahan oksigen ke dalam sel
sedangkan karbondioksida keluar dari dalam sel dan dibuang melalui saluran nafas.
Latihan
1. Mengapa respirasi penting dalam kehidupan manusia?
2. Jelaskan respirasi eksternal dan respirasi internal!
3. Bagaimanakah proses pertukaran gas antara alveoli dan pembuluh darah?
4. Mengapa bisa terjadi difusi gas pernafasan antara pembuluh darah dan sel tubuh?
5. Bagaimanakah mekanisme pernafasan dan peranan otot-otot pernafasan dalam
mekanisme tersebut?
Fisiologi Olahraga | 60
BAB VII
SISTEM KARDIOVASKULER
Kardiovaskuler terdiri dari dua suku kata yaitu cardiac dan vaskuler. Cardiac
yang berarti jantung dan vaskuler yang berarti pembuluh darah. Sistem
kardiovaskuler bertugas mengedarkan darah ke seluruh tubuh dimana darah
mengandung oksigen dan nutrisi yang diperlukan sel/jaringan untuk metabolisme.
Menurut Setiadi (2007) sistem kardiovaskular merupakan suatu sistem transport
tertutup yang terdiri atas :
1. Jantung, yang berfungsi sebagai pemompa yang melakukan tekanan terhadap
darah agar dapat mengalir ke jaringan.
2. Pembuluh darah, berfungsi sebagai saluran yang digunakan agar darah dapat
didistribusikan ke seluruh tubuh.
3. Darah, berfungsi sebagai media transportasi segala material yang akan
didistribusikan ke seluruh tubuh.
7.1 Anatomi Jantung
Setiadi (2007) menjelaska jantung merupakan sebuah organ yang terdiri otot.
Cara bekerjanya menyerupai otot polos yaitu di luar kemauan kita (dipengaruhi oleh
susunan saraf otonom). Letak jantung di dalam rongga dada sebelah depan (kavum
mediastinum anterior), sebelah kiri bawah dari pertengahan rongga dada , diatas
diafragma, dan pangkalnya terdapat di belakang kiri antara kosta V dan VI dua jari di
bawah papilla mama Pada dewasa, rata-rata panjangnya kira-kira 12 cm, dan lebar 9
cm, dengan berat 300 sakpai 400 gram.
Tujuan
Menjelaskan sirkulasi jantung, denyut jantung (heart rate), isi sekuncup
(stroke volume), dan curah jantung (cardiac output), serta perbedaan antara
arteri, vena dan kapiler
Fisiologi Olahraga | 61
Gambar 7.1 Letak jantung
Secara anatomis Syafuddin (2011) menjelaskan jantung terdiri atas empat
ruang dan empat katup yang membantu jantung dalam menjalankan fungsinya untuk
memompa darah.
1. Ruang jantung
Jantung terdiri dari empat ruang, terdapat dua atrium yang berdiding tipis dan
dua ventrikel yang berdiding tebal pada bagian anterior. Masing masing ventrikel
dan atrium terdapat di bagian kiri dan kanan maka dari itu disebut atrium kiri dan
atrium kanan serta ventrikel kiri dan ventrikel kanan.
a. Atrium kanan berfungsi sebagai penampungan darah yang rendah oksigen
dari seluruh tubuh. Darah tersebut mengalir melalui vena kava superior, vena
kava inferior, serta sinus koronarius yang berasal dari jantung sendiri. Dari
atrium kanan kemudian darah di pompakan ke ventrikel kanan.
b. Ventrikel kanan menerima darah dari atrium kanan lalu memompa darah
tesebut ke paru-paru melalui arteri pulmonalis.
c. Atrium kiri menerima darah yang kaya akan oksigen dari paru melalui empat
buah vena pulmonalis kemudian darah dialirkan ke ventrikel kiri.
d. Ventrikel kiri menerima darah dari atrium kiri kemudian memompakannya ke
seluruh tubuh melalui aorta.
2. Katup Jantung
Katup jantung berfungsi mempertahankan aliran darah searah melalui bilik-
bilik jantung. Setiap katub berespon terhadap perubahan tekanan. Katub-katub
terletak sedemikian rupa, sehingga mereka membuka dan menutup secara pasif
karena perbedaan tekanan, serupa dengan pintu satu arah. Membuka dan menutupnya
katup jantung terjadi karena perubahan tekanan pada saat jantung kontraksi dan
Fisiologi Olahraga | 62
relaksasi.Setiap katup jantung membantu aliran darah satu arah dengan cara
membuka dan menutup katup untuk mencegah aliran balik.
a. Katup trikuspidalis (tricuspid valve)
Katup trikuspidalis berada diantara atrium kanan dan ventrikel kanan.
Bila katup ini terbuka, maka darah akan mengalir dari atrium kanan menuju
ventrikel kanan. Katup trikuspid berfungsi mencegah kembalinya aliran darah
menuju atrium kanan dengan cara menutup pada saat kontraksi ventrikel. Sesuai
dengan namanya, katup trikuspid terdiri dari 3 daun katup.
b. Katup pulmonal (pulmonary valve)
Setelah katup trikuspid tertutup, darah akan mengalir dari dalam ventrikel
kanan melalui trunkus pulmonalis. Trunkus pulmonalis bercabang menjadi arteri
pulmonalis kanan dan kiri yang akan berhubungan dengan jaringan paru kanan
dan kiri. Pada pangkal trunkus pulmonalis terdapat katup pulmonalis yang terdiri
dari 3 daun katup yang terbuka bila ventrikel kanan berkontraksi dan menutup
bila ventrikel kanan relaksasi, sehingga memungkinkan darah mengalir dari
ventrikel kanan menuju arteri pulmonalis.
c. Katup bikuspidalis atau mitralis (bicuspid valve)
Katup bikuspid atau katup mitral mengatur aliran darah dari atrium kiri
menuju ventrikel kiri. Seperti katup trikuspid, katup bikuspid menutup pada saat
kontraksi ventrikel. Katup bikuspid terdiri dari dua daun katup.
d. Katup aortic (aortic valve)
Katup aorta terdiri dari 3 daun katup yang terdapat pada pangkal aorta.
Katup ini akan membuka pada saat ventrikel kiri berkontraksi sehingga darah
akan mengalir keseluruh tubuh. Sebaliknya katup akan menutup pada saat
ventrikel kiri relaksasi, sehingga mencegah darah masuk kembali kedalam
ventrikel kiri.
Fisiologi Olahraga | 63
Gambar 7.2 Anatomi Jantung
7.2 Fungsi Jantung
Sherwood (2011) menjelaskan jantung berfungsi sebagai pompa yang
member tekanan pada darah untuk menghasilkan gradien tekanan yang dibutuhkan
untuk mengalirkan darah ke jaringan. Meskipun secara anatomis jantung adalah
organ tunggal namun sisi kanan dan kiri jantung berfungsi sebagai dua pompa
terpisah. Dua pompa terpisah ini membuat jantung memiliki dua fungsi sirkulasi
dalam memompa darah yang dikenal dengan sirkulasi pulmonal dan sirkulasi
sistemik.
1. Sirkulasi pulmonal
Darah yang kembali dari sirkulasi sistemik masuk ke atrium kanan
melalui dua vena besar, vena kava superior yang mengembalikan darah dari arah
atas dan vena kava inferior yang mengembalikan darah dari arah bawah. Darah
yang masuk ke atrium kanan merupakan darah yang yang telah kembali dari
jaringan tubuh, dimana oksigen telah diambil oleh jaringan dan karbondioksida di
masukkan ke dalam darah tersebut. Darah yang membawa karbondioksida ini
masuk dari atrium kanan menuju ke dalam ventrikel kanan yang kemudian
memompanya keluar menuju arteri pulmonaris. Arteri pulmonaris ini membentuk
dua cabang, satu cabang menuju paru kanan satu cabang lain menuju paru kiri.
Ketika mendekati alveoli paru terjadi perpindahan gas secara difusi antara
pembuluh darah dan alveoli. Karbondioksida darah akan berdifusi ke alveoli lalu
Fisiologi Olahraga | 64
dikeluarkan dari dalam tubuh melalui saluran pernafasan, oksigen dari alveoli
yang diambil dari lingkungan akan berdifusi ke pembuluh darah.
2. Sirkulasi sistemik
Darah yang telah melewati alveoli paru merupakan darah yang kaya akan
oksigen. Darah kaya oksigen akan kembali menuju jantung melalui vena
pulmonalis ke dalam atrium kiri untuk selanjutnya mengalir ke ventrikel kiri.
Ventrikel kiri memompa darah ke seluruh sistem tubuh kecuali paru, jadi sisi kiri
jantung menerima darah dari sirkulasi pulmonal dan memponya ke dalam
sisrkulasi sistemik. Satu arteri besar yang membawa darah keluar dari jantung
adalah aorta. Aorta bercabang-cabang menjadi arteri-arteri besar yang mendarahi
berbagai organ tubuh. Sebagian dari darah yang dipompa oleh ventrikel kiri
mengalir ke otot, sebagian ke ginjal, sebagian ke otak, dan sabagainya. Karena
itu, keluaran ventrikel kiri terdistribusi secara teratur sehingga setiap bagian
tubuh menerima darah yang kaya akan oksigen, darah arteri yang sama tidak
mengalir dari organ ke organ lain. Oleh karena itu darah hanya mengalir ke satu
organ sistemik. Selanjutnya sel akan menyerap oksigen dari darah untuk proses
oksidasi pembentukan ATP secara aerobik, di sisi lain limbah berupa
karbondioksida yang dihasilkan dari proses pembentukan ATP akan dikeluarkan
dari sel menuju ke pembuluh darah.
Gambar 7.3 Sirkulasi darah
Fisiologi Olahraga | 65
7.3 Struktur Lapisan Jantung
Syaifuddin (2011) menjelaskan jantung merupakan organ muscular berongga,
otot jantung disebut miokardium. Secara struktur lapisan jantung terdiri atas:
pericardium, epicardium, myocardium, endocardium.
Gambar 7.4 Lapisan jantung
1. Perikardium
Perikardium merupakan lapisan yang merupakan pembungkus jantung
yang berdiding rangkap. Lapisan pericardium terdiri dari lapisan pembungkus
fibrosa kuat dan lapisan sekretorik di bagian dalam. Lapisan fibrosa disebelah
luar melekat ke sekat jaringan ikat yang memisahkan jantung dan paru.
Perlekatan ini menambatan jantung sehingga jantung menepati posisi yang tepat
di rongga dada. Lapisan sekretorik mengeluarkan cairan pericardium encer yang
berfungsi sebagai pelumas untuk mencegah gesekan antara lapisan-lapisan
perikardium sewaktu lapisan-lapisan tersebut saling bergesek setiap kali jantung
berdenyut.
2. Epikardium
Epikardium disebut juga pericardium visceral merupakan lapisan
perikardium yang bersentuhan dengan lapisan luar dari otot jantung. Bagian ini
lebih tipis dan fleksibel, sehingga memudahkan jantung untuk bergerak. Bagian
kantung yang tidak menempel dengan jantung (berada pada posisi luar)
disebut perikardium parietal, bagian ini cenderung lebih tebal dan keras, sehingga
dapat melindungi jantung dari benturan luar dan juga menahan pembesaran
volume jantung ketika terjadi kelebihan darah di dalam jantung.
Fisiologi Olahraga | 66
3. Miokardium
Miokardium merupakan jaringan utama otot jantung yang bertanggung
jawab atas kemampuan kontraksi jantung. Miokardium berasal dari kata mio
yang artinya otot dan cardia yang artinya jantung. Miokardium terdiri atas serat-
serat otot yang berbentuk garis dan tersusun spiral mengelilingi jantung. Susunan
spiral disebabkan oleh pemuntiran kompleks jantung sewaktu perkembangan.
Akibat susunan ini ketika otot ventrikel berkontraksi dan memendek, garis
tengah rongga ventrikel berkurang sementara apeks (bagian bawah) secara
bersama-sama tertarik ke atas sembagi berputar. Hal ini menyebabkan jantung
bergerak seperti diperas dan secara efisien menimbulkan tekanan terhadap darah
di dalam rongga tertutup tersebut serta mengarahkan ke atas menuju arteri-arteri
besar yang membawa darah keluar jantung.
4. Endokardium
Endokardium adalah lapisan terdalam dari jaringan jantung yang melapisi
rongga dan katup jantung. Lapisan ini terdiri dari jaringan ikat longgar dan
jaringan epitel skuamosa sederhana. Endokardium mengatur kontraksi jantung,
membantu perkembangan jantung, dan dapat mengatur komposisi darah yang
feed jaringan jantung. Endokardium yaitu lapisan tipis bagian dalam otot
jantung atau lapisan tipis endotel sel yang berhubungan langsung dengan darah
dan bersifat sangat licin untuk aliran darah, seperti halnya pada sel-sel endotel
pada pembuluh darah lainnya.
7. 4 Siklus Jantung
Proses-proses yang terjadi sejak awal denyut jantung dan bertahan sampai
awal denyut berikutnya disebut siklus jantung (cardiac cycle). Sherwood (2011)
menjelaskan siklus jantung terdiri dari periode sistole (kontraksi dan pengosongan
isi) dan diastole (relaksasi dan pengisian jantung). Atrium dan ventrikel mengalami
siklus sistol dan diastole yang terpisah. Kontraksi terjadi akibat penyebaran eksitasi
ke seluruh jantung, sedangkan relaksasi timbul satelah repolarisasi otot jantung.
Periode sistol terbagi atas dua fase yaitu fase isovolumic contraction dan ejection,
sedangkan periode diastol terbagi menjadi empat fase yaitu isovolumic relaxation,
rapid inflow, diastasis, dan atrial sistole.
Fisiologi Olahraga | 67
1. Sistol
a. Fase isovolumic contraction
Fase ini dimulai ketika katup AV (tricuspid dan bicuspid) telah tertutup
dan ventrikel sudah terisi penuh oleh darah yang berasal dari atrium. Tekanan
ventrikel harus terus meningkat sebelum tekanan tersebut dapat melebihi tekanan
aorta. Dengan demikian, terdapat periode waktu singkat antara penutupan katup
AV dan pembukakan katup aorta pada saat ventrikel menjadi bilik tetutup.
Karena semua katup tertutup, tidak ada darah yang masuk atau keluar ventrikel
selama waktu ini. Interval waktu ini disebut sebagai kontraksi ventrikel
isovolumetrik (isovolumetric berarti volume dan panjang konstan). Karena tidak
ada darah yang masuk atau keluar ventrikel, volume bilik ventrikel tetap dan
panjang serat-serat otot juga tetap. Selama periode kontraksi ventrikel
isovolumetrik, tekanan ventrikel terus meningkat karena volume tetap.
b. Fase ejection
Pada saat tekanan ventrikel melebihi tekanan aorta, katup aorta dipaksa
membuka dan darah mulai ejection (menyemprot). Kurva tekanan aorta
meningkat ketika darah dipaksa berpindah dari ventrikel ke dalam aorta lebih
cepat daripada darah mengalir pembuluh-pembuluh yang lebih kecil. Volume
ventrikel berkurang secara drastis sewaktu darah dengan cepat dipompa keluar.
Sistol ventrikel mencakup periode kontraksi isovolumetrik dan fase ejeksi
(penyemprotan) ventrikel. Ventrikel tidak mengosongkan ruangnya secara
sempurna selama ejeksi. Dalam keadaan normal hanya sekitar separuh dari
jumlah darah yang terkandung di dalam ventrikell pada akhir diastol dipompa
keluar selama sistol. Jumlah darah yang tersisa di ventrikel pada akhir sistol
ketika fase ejeksi usai disebut volume sistolik akhir (end sistolik volume,ESV),
yang jumlah besarnya sekitar 65 ml. Ini adalah jumlah darah paling sedikit yang
terdapat di dalam ventrikel selama siklus ini.
2. Diastol
a. Fase isovolumic relaxation
Ketika ventrikel mulai berelaksasi karena repolarisasi, tekanan ventrikel
turun dibawah tekanan aorta dan katup aorta menutup. Penutupan katup aorta
menimbulkan gangguan atau takik pada kurva tekanan aorta yang dikenal
sebagai takik dikrotik (dikrotik notch). Tidak ada lagi darah yang keluar dari
Fisiologi Olahraga | 68
ventrikel selama siklus ini karena katup aorta telah tertutup. Namun katup AV
belum terbuka karena tekanan ventrikel masih lebih tinggi dari daripada tekanan
atrium. Dengan demikian semua katup sekali lagi tertutup dalam waktu singkat
yang disebut relaksasi ventrikel isovolumetrik. Panjang serat otot dan volume
bilik tidak berubah. Tidak ada darah yang masuk atau keluar seiring dengan
relaksasi ventrikel dan tekanan terus turun. Ketika tekanan ventrikel turun
dibawah tekanan atrium, katup AV membuka dan pengisian ventrikel terjadi
kembali.
b. Fase rapid inflow
Repolarisasi atrium dan depolarisasi ventrikel terjadi secara bersamaan,
sehingga atrium berada dalam diastol sepanjang sistol ventrikel. Darah terus
mengalir dari vena pulmonalis ke dalam atrium kiri. Karena darah yeng masuk
ini terkumpul dalam atrium, tekanan atrium terus meningkat. Ketika katup AV
terbuka pada akhir sisitl ventrikel, darah yang terkumpul di atrium selama sistol
ventrikel dengan cepat mengalir ke ventrikel. Dengn demikian, mula-mula
pengisian ventrikel berlangsung cepat karena peningkatan tekanan atrium akibat
penimbunan darah di atrium.
c. Fase diastasis
Pengisian ventrikel melambat karena darah yang tertimbun tersebut telah
disalurkan ke ventrikel, dan tekanan atrium mulai turun. Selama periode
penurunan pengisian ini, darah terus mengalir dari vena-vena pulmonalis ke
dalam atrium kiri dan melalui katup AV yang terbuka ke dalam ventrikel kiri.
Selama diastol ventrikel tahap akhir, sewaktu pengisian ventrikel berlangsung
lambat, nodus SA kembali mengeluarkan potensial aksi dan siklus jantung
dimulai kembali.
d. Fase atrial sistole
Selama diastole ventrikel dini, atrium juga masih berada dalam keadaan
distol. Karena aliran darah masuk secara kontinu dari system vena ke dalam
atrium, tekanan atrium sedikit melebihi tekanan ventrikel walaupun kedua bilik
tersebut melemas. Karena perbedaan tekanan ini, katup AV terbuka, dan darah
mengalir mengalir langsung dari atrium ke dalam ventrikel selama diastole
ventrikel. Akibatnya, volume ventrikel perlaha-lahan meningkat bahkan sebelum
atrium berkontraksi. Pada akhir diastol ventrikel, nodus SA mencapai ambang
Fisiologi Olahraga | 69
dan membentuk potensial aksi. Impuls menyebar keseluruh atrium. Depolarisasi
atrium menimbulkan kontraksi atrium, yang memeras lebih banyak darah ke
dalam ventrikel, sehingga terjadi peningkatan kurva tekanan atrium. Peningkatan
tekanna ventrikel yang menyertai berlangsung bersamaan dengan peningkatan
tekanan atrium disebabkan oleh penambahan volume darah ke ventrikel oleh
kontraksi atrium. Selam kontraksi atrium, tekanan atrium tetap sedikit lebih
tinggi daripada tekanan ventrikel, sehingga katup AV tetap terbuka.
7.5 Denyut Jantung (heart rate), Isi Sekuncup (stroke volume), dan Curah
Jantung (cardiac output)
Denyut jantung (heart rate), isi sekuncup (stroke volume), dan curah jantung
(cardiac output) merupakan istilah yang sering digunakan untuk mengambarkan
kinerja jantung (Nawawi, 2008). Dalam dunia olahraga ketiga istilah ini sering
diperhitungkan karna mempengaruhi peforma atlet untuk melakukan latihan fisik.
1. Denyut jantung
Denyut jantung atau detak jantung adalah debaran yang dikeluarkan
oleh jantung dan akibat aliran darah melalui jantung. Denyut jantung dapat diraba
biasanya pada nadi radialis atau carotis. Denyut nadi biasanya diukur permenit,
biasanya diukur selama lima belas detik dan hasilnya dikalikan empat. Denyut
nadi dewasa normal berkisar antara 60-90 denyut permenit namun pada atlet
yang terlatih denyut nadi normalnya berkisar 40-60 permenit. Denyut nadi
dipakai sebagai parameter untuk menentukan tingkat:
a. Kesehatan seseorang, biasanya denyut nadi pada orang yang sakit lebih cepat
dibandingkan dengan orang sehat.
b. Kesegaran jasmani, semakin segar seseorang makan sedikit denyut nadi
normalnya permenit.
c. Intensitas latihan, penentuan intesitas latihan dengan menggunakan denyut
nadi lebih tepat pada aktivitas latihan tanpa menggunakan beban seperti lari,
renang, bersepeda, dan lainnya. Biasanya untuk menentukan intensitas latihan
terlebih dahulu harus diketahui denyut jantung maksimal dengan cara
menggunakan rumus 220 dikurang usia. Setelah mengetahui denyut nadi
maksimal baru setelah itu intensitas latihan diukur dengan
menpresentasekanya sesuai dengan karekteristik masing-masing intensitas.
Fisiologi Olahraga | 70
2. Isi sekuncup (stroke volume)
Isi sekuncup adalah jumlah darah yang dikeluarkan jantung dalam satu
denyutan. Pada orang yang tertlatih dengan baik, jumlah darah yang dikeluarkan
jantung dalam satu denyutan bisa mencapai 111 ml sedangkan pada orang tidak
terlatih hanya 70 ml. Jumlah darah yang mampu dikeluarkan jantung dalam satu
denyut sangat tergantung bagaimana kekuatan dari otot jantung untuk dapat
mempompa darah keluar jantung. Parah ahli fisiologi berpendapat meningkatnya
volume pembuluh darah pada waktu melakukan aktivitas fisik (olahraga)
menyebabkan pengisian darah pada jantung menjadi lebih besar, ventrikel
manjadi lebih lentur, sehingga semakin banyak darah yang dapat dikeluarkan
dalam setiap denyutan, ini disebut hukum Frank Starling.
3. Curah jantung
Curah jantung adalah jumlah darah yang dikeluarkan oleh jantung selama
satu menit. Secara matematis curah jantung merupakan denyut jantung permenit
dilalikan isi sekuncup. Curah jantung bisa dipakai sebagai indikator utama dari
kapasitas fungsi sirkulasi untuk memenuhi kebutuhan darah selama melakukan
aktivitas fisik. Dalam keadaan normal jumlah rata-rata curah jantung setiap
menitnya adalah sekitar 500 ml (5 liter). Namun selama melakukan olahraga
curah jantung akan meningkat dari 5 liter menjadi 40 liter permenit dan ini
tergantung derajat beban olahraga yang dilakukan serta terlatih atau tidaknya
seseorang. Perbedaan ini disebabkan olej perbedaan darah yang mampu dipompa
keluar oleh otot jantung, untuk orang yang terlatih otot jantung akan lebih kuat
sehingga mampu memompa darah lebih banyak dibandingkan otot jantung orang
yang tidak terlatih.
7.6 Pembuluh Darah
Pembuluh darah adalah bagian dari sistem sirkulasi yang mengangkut darah
ke seluruh tubuh. Lebih lanjut Syaifuddin (2011) menjelaskan fungsi pembuluh
darah adalah mengangkut (transportasi) darah dari jantung ke seluruh bagian tubuh
dan mengangkut kembali darah yang sudah dipakai kembali ke jantung. Fungsi ini
disebut fungsi sirkulasi darah, selain dari itu juga darah mengangkut gas-gas, zat
makana, sisa metabolisme, hormon, antibody, dan keseimbangan elektrolit.
Fisiologi Olahraga | 71
menjelaskan fungsi pembuluh darah adalah mengangkut (transportasi) darah dari
jantung ke seluruh bagian tubuh dan mengankut kembali darah yang sudah dipakai
kembali ke jantung.
Gambar 7.5 Pembuluh darah
1. Arteri
Arteri besar juga dinamakan pengangkut karena fungsi utamanya adalah
mengangkut darah. Fungsi arteri ukuran sedang sebagai arteri penyalur yaitu
untuk menyediakan darah pada berbagai organ. Arteri memiliki dinding yang
tebal dan elastis selain itu arteri disertai dengan otot polos yang berfungsi untuk
membantu arteri mengalirkan darah, saat melakukan kontraksi dan relaksasi otot
polos pada arteri membantu mangalirkan darah sehingga darah mengalir ke organ
atau sel yang membutuhkan.
Gambar 7.6 kontraksi otot polos arteri
Fisiologi Olahraga | 72
Setiadi (2007) menjelaskan berdasarkan ukurannya, arteri dapat
diklasifikasikan menjadi arteri besar atau arteri elastic, arteri ukuran sedang atau
arteri muskuler, dan arteriola.
a. Arteri besar (arteri elastin) termasuk aorta dan cabang-cabang besarnya.
Arteri jenis ini mempunyai sifat-sifat diantaranya Intima, dibatasi oleh sel-
sel endotel. Pada arteri besar membrana basalis subendotel kadang-kadang
tidak terlihat. Membrana elastika interna tidak selalu ada. Lapisan media
terdiri atas serangkaian membran elastin yang tersusun konsentris. Tunika
adventitia tidak menunjukkan membrana externa, relatif tidak berkembang
dan mengandung serabut-serabut elastin dan kolagen.
b. Arteri ukuran sedang dan kecil memiliki lapisan muskuler yang tebal. Sel-sel
ini bercampur dengan sejumlah serabut elastin serta kolagen dan
proteoglikan.
c. Arteriola merupakan pembuluh arteri yang paling kecil (halus), bergaris
tengah kurang dari 0,5 mm dan relatif mempunyai lumen yang sempit.
Memiliki tunika intima dengan tanpa lapisan subendotel dan umumnya tidak
mempunyai membrana elastik interna. Lapisan media adalah lapisan sel-sel
otot polos yang tersusun melingkar. Lapisan adventitia tipis, tidak
berkembang dengan baik dan tidak menunjukkan adanya membrana elastik
externa.
2. Vena
Vena sering disebut juga pembuluh balik memiliki dinding yang tipis,
tetapi biasanya diameternya lebih besar daripada arteri, sehingga vena dapat
mengangkut darah dalam volume yang sama tetapi dengan kecepatan yang lebih
rendah dan tidak terlalu dibawah tekanan. Karena tekanan dalam sistem vena
rendah maka memungkinkan vena berkontraksi sehingga mempunyai
kemampuan untuk menyimpan atau menampung darah sesuai kebutuhan tubuh.
Tidak seperti pembuluh nadi, lapisan elastik pada vena lebih tipis dari
arteri, sehingga pembuluh balik ini tidak sekuat dan selentur pembuluh nadi.
Pembuluh balik besar bercang-cabang menjadi pembuluh balik yang lebih kecil,
kemudian bercabang-cabang lagi sampai mencapai pembuluh balik paling kecil,
disebut venula. Dari dinding bagian dalam pembuluh balik muncul katup yang
Fisiologi Olahraga | 73
menahan aliran balik darah. Gerakan darah dalam vena sangat dipengaruhi oleh
kontraksi otot rangka.
Pembuluh vena adalah pembuluh yang membawa darah menuju jantung.
Darahnya banyak mengandung karbondioksida. Umumnya terletak dekat
permukaan tubuh,tampak kebiruan. Dinding pembuluhnya tipis dan tidak elastis,
jika diraba denyut jantungnya tidak terasa. Pembuluh vena mempunyai katup
sepanjang pembuluhnya. Katup ini berfungsi agar darah tetap mengalir satu arah.
Dengan adanya katup tersebut, aliran darah tetap mengalir menuju jantung. Jika
vena terluka darah tidak memancar tetapi merembes dari seluruh tubuh
pembuluh darah balik bermuara menjadi satu. Pembuluh darah balik besar
disebut vena cava. Pembuluh darah ini membawa darah kejantung melalui atium
kanan. Setelah menjadi pertukaran gas diparu-paru, darah mengalir ke jantung
lagi melalui vena paru-paru. Vena ini membawa darah yang kaya oksigen.
Gambar 7.7 Katub vena
3. Kapiler
Syaifuddin (2011) menjelaskan kapiler merupakan pembuluh darah
yang halus dan berdinding sangat tipis, yang berfungsi sebagai jembatan diantara
arteri (membawa darah dari jantung) dan vena (membawa darah kembali ke
jantung). Kapiler tersusun atas selapis sel endotel yang berasal dari mesenkim,
melingkar dalam bentuk tabung, mengelilingi ruang silindris, garis tengah rata-
rata kapiler berkisar dari 7 sampai 9 μm. Struktur yang selapis ini menyebabkan
pertukaran antar darah dan jaringan sangat dipermudah. Kapiler-kapiler
beranastomosis (berhubungan satu dengan lainnya) membentuk jala-jala antar
arteri-arteri dan vena-vena kecil. Arteriol bercabang menjadi pembuluh-
pembuluh kecil yang mempunyai lapisan otot polos yang tidak kontinu, yang
Fisiologi Olahraga | 74
disebut metarteriol. Metarteriol bercabang menjadi kapiler-kapiler yang
membentuk jala-jala. Konstriksi metarteriol membantu mengatur, tetapi tidak
menghentikan sama sekali sirkulasi dalam kapiler, dan mempertahankan
perbedaan tekanan dalam dua sistem.
Gambar 7.8 Pembuluh darah kapiler
Suatu cincin sel-sel otot polos yang disebut sfinkter terdapat pada
tempat asal kapiler dari metarteriol. Sfinkter prekapiler ini dapat menghentikan
sama sekali aliran darah dalam kapiler. Seluruh jala-jala tidak berfungsi semua
secara serempak, dan jumlah kapiler yang berfungsi dan terbuka tidak hanya
tergantung pada keadaan kontraksi metarteriol tetapi juga pada anastomosis
arteriovenosa yang memungkinkan metarteriol langsung mengosongkan darah
kedala vena-vena kecil. Antar hubungan ini banyak sekali pada otot rangka dan
kulit tangan dan kaki. Bila pembuluh-pembuluh anastomis arteri berkontraksi,
semua darah harus berjalan melalui jala-jala kapiler. Bila ia relaksasi, sebagian
darah mengalir langsung ke vena bukan mengalir ke dalam kapiler.
7.7 Darah
Darah adalah cairan berwarna merah yang mengisi pembuluh darah dan
terdiri dari sel-sel darah dan cairan yang di sebut plasma. Darah memiliki peranan
penting dalam kehidupan, termasuk dalam kegiatan olahraga. Darah berperan dalam
proses pembentukan energi secara aerobik terutama sebagai transport gas pernapasan
(O2 dan CO2), nutrisi, hormon, elektrolit, dan metabolit. Darah terdiri daripada
beberapa jenis korpuskula yang membentuk 45% bagian dari darah angka ini
dinyatakan dalam nilai hermatokrit atau volume sel darah merah yang dipadatkan,
Fisiologi Olahraga | 75
bagian 55% yang lain berupa cairan kekuningan yang membentuk medium cairan
darah yang disebut plasma darah. Korpuskula darah terdiri dari: sel darah merah
(eritrosit), sel darah putih (leukosit), dan keping darah (trombosit). Plasma darah
tersusun atas 90% air yang mengandung sari makanan, protein, hormon, dan endapan
kotoran selain sel-sel darah
Gambar 7.9 Bagian-bagian darah
1. Sel darah merah (eritrosit)
Sel darah merah, eritrosit adalah jenis sel darah yang paling banyak dan
berfungsi membawa oksigen ke jaringan-jaringan tubuh lewat darah. Bagian dalam
eritrosit terdiri dari hemoglobin, sebuah biomolekul yang dapat mengikat
oksigen. Hemoglobin akan mengambil oksigen dari paru-paru, lalu oksigen akan
dilepaskan saat eritrosit melewati pembuluh kapiler. Warna merah sel darah merah
sendiri berasal dari warna hemoglobin yang unsur pembuatnya adalah zat besi. Pada
manusia, sel darah merah dibuat di sumsum tulang belakang. Di dalam sel darah
merah tidak terdapat nukleus. Sel darah merah sendiri aktif selama 120 hari sebelum
akhirnya dihancurkan.
2. Sel darah putih (leukosit)
Leukosit merupakan unit yang mobil/aktif dari sistem pertahanan tubuh.
Leukosit ini sebagian dibentuk di sumsum tulang (granulosit dan monosit serta sedikit
limfosit) dan sebagian lagi di jaringan limfe (Limfosit dan sel-sel plasma). Setelah
dibentuk, sel-sel ini diangkut dalam darah menuju berbagai bagian tubuh untuk
digunakan (Guyton and Hall, 1997). Leukosit dan turunannya berperan sebagai (1)
menahan invasi oleh patogen (mikroorganisme penyebab penyakit, misalnya bakteri
dan virus) melalui proses fagositosis; (2) mengidentifikasi dan menghancurkan sel-sel
kanker yang muncul di dalam tubuh; dan (3) berfungsi sebagai ”petugas pembersih”
yang membersihkan ”sampah” tubuh dengan memfagosit debris yang berasal dari sel
Fisiologi Olahraga | 76
yang mati atau cedera. Yang terakhir penting dalam penyembuhan luka dan perbaikan
jaringan . Untuk melaksanakan fungsinya, leukosit terutama menggunakan strategi
”cari dan serang” yaitu sel-sel tersebut pergi ke tempat invasi atau jaringan yang
rusak. Alasan utama mengapa sel darah putih terdapat di dalam darah adalah agar
mereka cepat diangkut dari tempat pembentukan atau penyimpanannya ke manapun
mereka diperlukan (Sherwood , 2011).
3. Keping darah (trombosit)
Trombosit merupakan keping darah yang sangat aktif berperan dalam proses
hemostasis. Hemostasis adalah istilah umum untuk menyatakan seluruh mekanisme
yang digunakan tubuh untuk melindungi diri terhadap kemungkinan perdarahan atau
hilangn ya darah. Fungsi trombosit merupakan bagian yang penting dari mekanisme
hemostasis tersebut. Turunnya kadar trombosit darah atau trombositopenia akan
berimbas pada terganggunya proses pembekuan darah, dan ini mengkibatkan
gangguan upaya tubuh untuk memelihara sirkulasi dan viskositas darah (Saripin
dalam Ehrich Lister,2008). Sebaliknya apabila terjadi kelebihan jumlah trombosit
maka dapat mengakibatkan thrombus vena atau arteri.
Rangkuman
Sistem kardiovaskuler bertugas mengedarkan darah ke seluruh tubuh dimana
darah mengandung oksigen dan nutrisi yang diperlukan sel/jaringan untuk
metabolisme. jantung berfungsi sebagai pompa yang member tekanan pada darah
untuk menghasilkan gradien tekanan yang dibutuhkan untuk mengalirkan darah ke
jaringan. Meskipun secara anatomis jantung adalah organ tunggal namun sisi kanan
dan kiri jantung berfungsi sebagai dua pompa terpisah. Dua pompa terpisah ini
membuat jantung memiliki dua fungsi sirkulasi dalam memompa darah yang dikenal
dengan sirkulasi pulmonal dan sirkulasi sistemik. Sirkulasi pulmonal memompa
darah ke paru-paru sedangkan sirkulasi sistemik memompa darah ke seluruh tubuh.
Denyut jantung atau detak jantung adalah debaran yang dikeluarkan oleh jantung dan
akibat aliran darah melalui jantung. Isi sekuncup adalah jumlah darah yang
dikeluarkan jantung dalam satu denyutan. Curah jantung adalah jumlah darah yang
dikeluarkan oleh jantung selama satu menit. Ketiga hal ini sering digunakan dalam
olahraga untuk mengetahui kemampuan fisik (daya tahan) seseorang.
Fisiologi Olahraga | 77
Fungsi pembuluh darah adalah mengangkut (transportasi) darah dari jantung
ke seluruh bagian tubuh dan mengankut kembali darah yang sudah dipakai kembali
ke jantung. Fungsi ini disebut fungsi sirkulasi darah, selain dari itu juga darah
mengangkut gas-gas, zat makana, sisa metabolisme, hormon, antibody, dan
keseimbangan elektrolit. Ada 3 jenis pembuluh darah: Arteri berfungsi mengalirkan
darah ke seluruh tubuh, vena berfungsi membawa darah menuju jantung dan kapiler
yang merupakan tempat pertukaran zat antara pembuluh daran dan sel.
Latihan
Bentuklah kelompok kemudian salah satu anggota kelompok berlari dengan
jarak tertentu. Setelah itu anggota kelompok yang mencatat denyut jantung temannya
yang berlari, setelah itu menghitung isi sekuncup berserta curah jantungnya. Selain
itu anggota kelompok diminta menghitung intensitas latihan yang telah dilakukan
temannya tersebut.
Tes formatif
1. Jelaskan pembagian ruang jantung beserta fungsinya!
2. Jelaskan sirkulasi pulmonal dan sirkulasi sistemik pada jantung!
3. Apa yang terjadi pada jantung ketika berolahraga?
4. Jelaskan perbedaan pembuluh darah arteri, vena dan kapiler!
5. Mengapa denyut jantung meningkat ketika berolahraga?
78
DAFTAR PUSTAKA
Bompa TO. 1994. Theory and metodology of training, the key to athletic performance
3rd ed. Lowa: Hunt Publising Company, pp 24-26.
Borer K. 2005. “Physical activity in the prevention and amelioration of osteoporosis
in women”. Sports Med. 35 (9): 779-830.
Burn EF. 1999. Anatomy and physiology. USA: Hill companies, pp 19,20.
Carola R. 1992. Human anatomy. USA: Hill Companies, pp 129, 133, 132.
Effendi, Choesnan, Kuncoro, P.S, Bambang Purwanto. (2009). Faal Sel, Cair Tubuh,
Saraf Tepi, dan Otot. Surabaya: Departemen Ilmu Faal, Universitas Airlangga.
Fox EL. 1993. The physiological basis exercise and sport 5th ed. USA: MW. Crown
Communication, pp 287-289, 430-436, 514.
Ganong WF. 2008. Review of medical physiology 22th ed. USA: Appleton & lange.
Giriwijoyo S, Zafar DD. 2012. Ilmu Kesehatan Olahraga. Bandung: Rosda Karya.
Graff VD, Kent M. 1998. Human anatomy 5th ed. USA: Hill Companies, pp 131,
133, 134, 137.
Guyton AC, Hall JE. 2006. Textbook of medical physiology 11th ed. Philadelphia:
Elsevier Inc, pp 987-990.
Ide P. 2012. Agar tulang sehat. Jakarta: PT Elex Media Komputindo., Hlm 4 – 5.
Isnaini, Wiwi. 2006. Fisiologi Hewan. Yogyakarta: Penerbit Kanisius
Junqueira LC, Carneiro J. 2007. Basic histology: text and atlas 10th ed. California:
Hill Companies, pp 135-137, 145.
Lesson CR, Lesson TS, Paparo A. 1996. Buku ajar histologi dasar. Jakarta: EGC.
79
Lukaningsih Z. 2011. Anatomi Dan Fisiologi Manusia. Jogjakarta: Nuha medika.
McNeely E. 2010. “Training to improve bone density in adults: a review and
recommendations”. The Sport Journal. 13:3.
Nawawi, Umar dan Masrun. (2008). Fisiologi Olahraga. Padang: FIK UNP.
Sherwood L, 2011. Human physiology from cell to systems 6th ed. Canada: Cengange
Learning, pp 741-745, 800, 801.
Setiadi. 2007. Anatomi Dan Fisiologi Manusia. Jogjakarta: Graha Ilmu.
Subagyo, Nugroho S. 2010. Kinesiologi Pendidikan Jasmani. Jogjakarta: FIK UNY.
Syaifuddin. 2011. Anatomi Fisiologi. Jakarta: EGC.
Syamsir. 2009. Kinesiologi Gerak Tubuh Manusia. Jakarta: FK Universitas Yarsi.
Thibodeau, 1994. Structure and funcition of the body 15th ed. USA: Mosby Year
Book, pp 79-84.
Tjokroprawiro A. 2000. Introduction with osteoporosis. Naskah Symposium on
Osteoporosis, FK UNAIR. Surabaya
Widiyanto. (2008). Adapatasi Metabolik pada Latihan. Yogyakarta :FIK UNY.
Wilmore JH, Costil DL. 1994. Physiology Of Sport And Exercise. USA: Human
Kinetics.
Wirasasmita R. 2013. Ilmu Urai Olahraga I, Analisis Kinetik Pada Olahraga.
Bandung: Alfabeta.