Sistem Tenaga

ISI KANDUNGAN ================================================================

30

30

Sistem Tenaga 3.1

Pengenalan

57

3.2

Struktur anatomi

58

3.3

Proses fisiologi

59

3.4

Fungsi sistem tenaga

66

3.5

Mekanisme homeostasis

66

3.6

Rumusan

67

3.7

Rujukan

68

Sistem tenaga

56

Rajah 3.1: Sistem tenaga bagi manusia (Sumber: Shergill (2008). “Health Mad”)

3.1

Pengenalan

SISTEM TENAGA

56

Manusia, sama ada semasa aktif atau berehat, sentiasa menukar tenaga dari satu bentuk kepada bentuk yang lain. Umpamanya di dalam permainan badminton, tenaga digunakan untuk mengekalkan aktiviti otot. Begitu juga di dalam aktiviti berlari dan melompat dan pergerakan yang memerlukan koordinasi dan imbangan di mana tenaga diperlukan berterusan. Tenaga didefinisikan sebagai kapasiti melakukan kerja. Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan tetapi bertukar bentuk. Tenaga boleh terdapat dalam enam bentuk iaitu kimia, mekanikal, haba, cahaya, elektrik dan nuklear. Tenaga yang dihasilkan semasa pemecahan makanan diguna untuk menghasilkan kompaun kimia yang dikenali sebagai adenosina trifosfat (ATP) yang disimpan dalam sel-sel otot. Apabila salah satu ikatan fosfat pada ATP terurai, 7 hingga 12 kilokalori tenaga dihasilkan. Tenaga yang dihasilkan semasa pemecahan ATP merupakan sumber tenaga serta-merta yang boleh digunakan oleh sel-sel otot untuk melakukan kerja.

Rajah 3.2: Jenis-jenis Sistem Tenaga

3.2

Struktur sistem tenaga

Tenaga yang diperlukan bagi aktiviti fizikal adalah lebih tinggi berbanding dengan tenaga yang diperlukan semasa rehat. Peningkatan aktiviti fizikal memerlukan lebih banyak tenaga. Sebagai contoh semasa berenang dan berlari pecut, tenaga yang digunakan oleh otot yang aktif adalah 100 kali lebih tinggi daripada tenaga semasa rehat. Aktiviti yang berintensiti rendah seperti maraton, memerlukan tenaga sehingga 20 hingga 30 kali ganda daripada semasa rehat. Oleh itu penggunaan tenaga bergantung kepada intensiti, masa latihan dan tahap kecergasan individu. Terdapat tiga sistem asas di mana ATP boleh dibekalkan ke sel-sel otot untuk menghasilkan pergerakan. Dua daripadanya tidak memerlukan oksigen dan dipanggil

SISTEM TENAGA

56

sistem anaerobik. Sistem yang ketiga memerlukan oksigen dan dikenali sebagai sistem aerobik. Sistem anaerobik dipecahkan kepada dua iaitu sistem alaktik dan sistem laktik.

Rajah 3.3: Penghasilan ATP (Sumber: Mike Walden (2009). TeachPE)

3.3

Proses fisiologi sistem tenaga

i)

Anaerobik alaktik (ATP-PC) Aktiviti yang melibatkan masa yang singkat dan berintensiti tinggi seperti lari pecut 100 meter dan berenang 25 meter memerlukan tenaga serta merta yang dibekalkan daripada penguraian Adinosina Trifosfat (ATP) dan Fosfokreatin (PC). Ia juga dikenali sebagai sistem fosfagen. Hasil akhir pemecahan ini ialah Kreatin (C) dan fosfat bukan organik (Pi). Tenaga yang terhasil daripada pemecahan PC di sintesis semula bagi menghasilkan ATP. Jumlah ATP yang dapat disimpan di dalam otot adalah sedikit mengakibatkan pengurangan tenaga berlaku dengan cepat apabila aktiviti yang berintensiti tinggi dilakukan. Simpanan ATP pada otot rangka adalah

SISTEM TENAGA

56

sedikit. Simpanan ini akan berkurangan dengan cepat apabila aktiviti berintensiti tinggi dilakukan. Tenaga hanya boleh dibekalkan bagi tempoh 10 saat.

Rajah 3.4: Sistem ATP-PC (Sumber: Mike Walden (2009). TeachPE)

ii)

Anaerobik laktik (Asid Laktik) Sistem ini membekalkan tenaga hasil daripada pemecahan glukosa yang diperolehi daripada karbohidrat yang tercerna atau glikogen yang tersimpan dalam otot atau hepar. Sistem ini tidak memerlukan oksigen untuk memecahkan glukosa. Proses penghasilan tenaga ini dikenali sebagai glikolisis anaerobik iaitu glikosos berpecah menjadi asid piruvik dan menukar menjadi asid laktik dengan ketiadaan oksigen. Sistem ini juga menghasilkan asid laktik yang boleh melesukan otot apabila kandungannya dalam darah terlalu banyak. ATP yang dihasilkan melalui sistem ini melebihi jumlah ATP yang diperolehi dari sistem anaerobik alaktik (ATP-PC). ATP

SISTEM TENAGA

56

daripada sistem ini cukup untuk menjana aktiviti fizikal berintensiti tinggi selama 1-3 minit seperti bola sepak dan hoki.

Rajah 3.5: Sistem Asid Laktik (Sumber: Mike Walden (2009). TeachPE)

ii)

Aerobik Sumber tenaga ini melibatkan pengeluaran ATP daripada pelbagai bahan bakar dengan penggunaan oksigen. Sumber utama ialah karbohidrat dan lemak. Sistem ini menghasilkan paling banyak ATP. Ini membolehkan aktiviti fizikal dilakukan dalam jangka masa yang panjang tetapi berintensiti rendah dan sederhana. Pengeluaran ATP melalui sistem ini agak perlahan berbanding dengan sistem yang lain dan memakan masa melebihi tiga minit kerana oksigen perlu disalurkan ke otot melalui saluran darah. Dengan kehadiran oksigen, asid piruvik berpecah menjadi karbon

SISTEM TENAGA

56

dioksida dan air serta membebaskan ATP. Penghasilan ATP adalah melalui tiga proses utama iaitu glikolisis, kitaran kreb dan sistem pengangkutan elektron.

i. Glikolisis Mekanisme proses glikolisis boleh berlaku secara anaerobik dan aerobik. Tindakan kimia sama yang berlaku tetapi hasil sampingan ini yang membezakan proses yang berlaku secara anaerobik dan aerobik.

Dalam

glikolisis anaerobik, asid piruvik bertukar menjadi asid laktik. ii. Kitaran kreb Merupakan siri tindakan kimia yang mengoksidakan sepenuhnya enzim Acetyl CoA. Pada akhir siri tindakan, dua mol ATP akan terbentuk dan karbohidrat akan dipecahkan ke bentuk karbon dan hidrogen. Karbon akan bergabung dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida.

Karbon

dioksida dinyahkan daripada sistem fisiologi memerusi sistem respiratori. iii. Pengangkutan elektron Hidrogen ialah unsur yang dibebaskan menerusi proses glikolisis dan Kitaran kreb. Hidrogen akan bergabung dengan dua koenzim yang dikenali sebagai NAD

(nicotinamide

adenine

dinucleotide)

dan

FAD

(flavin

adenine

dinucleotide). Enzim-enzim NAD dan FAD membawa atom hidrogen ke RPE. Pada rantaian ini, berlaku proses pemecahan hidrogen kepada elektron dan proton. Elektron pada RPE berfungsi untuk membolehkan proses fosforilasi adenosin dwifosfat (ADP) bagi membentuk ATP.

Jumlah ATP yang boleh dijana

daripada tindakan ini adalah 34 mol tetapi mekanisme penjanaan ATP berlaku tanpa had.

Pada akhir proses RPE, ion-ion H+ akan bergabung

dengan oksigen untuk membentuk air. mengelakkan pengasidan sel otot.

Proses ini bertujuan untuk

Keadaan ini adalah sebab utama

mengapa kelesuan otot yang dialami ketika melakukan aktiviti daya tahan tidak kronik seperti ketika melakukan aktiviti-aktiviti berasaskan kekuatan dan kuasa.

SISTEM TENAGA

56

Rajah 3.6: Sistem Oksigen (Sumber: Shergill (2008). “Health Mad”)

iv. Kelesuan otot Kelesuan merujuk kepada kemerosotan kapasiti otot meregang dengan stimulasi yang berulang. Keadaan ini menyebabkan prestasi individu menurun. Perbincangan tentang kelesuan memberi tumpuan kepada: i.

Sistem tenaga (ATP-PC, glikolisis dan pengoksidanan)

ii.

Pengumpulan hasil sampingan metabolik

iii.

Sistem saraf

iv.

Mekanisme kegagalan penguncupan gentian

SISTEM TENAGA

56

Faktor-faktor yang menyebabkan kelesuan otot: i.

Pengumpulan asid laktik

Asid laktik menyebabkan kelesuan kerana pemecahan karbohidrat yang tidak sempurna. Tindakbalas ini berlaku dalam fiber otot. Simpanan glikogen ditukarkan menjadi glukosa dan kemudiannya ditukarkan oleh enzim kepada asid laktik bagi menghasilkan ATP. Tindak balas ini dinamakan glikolisis anaerobik. Jika asid laktik terkumpul dalam otot dengan banyak mengakibatkan toksik. Keadaan ini mengakibatkan kelesuan dan ketegangan pada otot. ii.

Kekurangan simpanan ATP dan PC

Fosfokreatin (PCr) digunakan dalam sistem anaerobik untuk membina ATP dan kemudiannya mengekalkan simpanan ATP dalam badan. Kajian biopsi menunjukkan penguncupan otot berulangulang secara maksima menunjukkan kelesuan berlaku bersama dengan pengurangan fosfokreatin. Sistem ATP-PCr berintensiti tinggi. Sistem ini mengakibatkan aras ATP menjadi berkurangan. Pada paras kelesuan yang tinggi, kedua-dua ATP dan PCr menjadi kurang.

iii.

Kekurangan simpanan glikogen otot

Aras ATP otot dikekalkan melalui pemecahan glikogen otot disebabkan oleh sistem aerobik dan anaerobik. Bagi acara yang berpanjangan, glikogen otot menjadi sumber utama untuk sintesis ATP. Malangnya simpanan glikogen adalah terhad dan boleh berkurang dengan cepat. Apabila PCr digunakan, kadar pengurangan glikogen otot dikawal oleh intensiti aktiviti. Peningkatan kadar kerja tidak berkadar terus dengan pengurangan glikogen otot. Sebagai contohnya, semasa lari pecut glikogen otot digunakan 35 hingga 40 kali lebih cepat daripada aktiviti berjalan. Oleh itu kelesuan dalam aktiviti yang berintensiti tinggi disebabkan oleh kekurangan simpanan glikogen otot. SISTEM TENAGA

56

Cara untuk melengahkan kelesuan otot Bagi mengelakkan kelesuan, atlit mesti mengawal kadar kerja melalui rentak larian yang sesuai bagi memastikan PCr dan ATP tidak kehabisan. Jika pada permulaan larian terlalu cepat mengakibatkan simpanan ATP dan PC berkurang dengan cepat. Keadaan ini menyebabkan kelesuan berlaku lebih awal dan atlit gagal mengekalkan rentak larian sehingga fasa terakhir. Latihan dan pengalaman dapat membantu atlit menilai rentak larian yang optima bagi meningkatkan keberkesanan penggunaan ATP dan PC.

3.3.1 Ciri-ciri umum Sistem Tenaga Sistem

Anaerobik

Anaerobik Laktik

Sistem Aerobik

Alaktik Sumber

Glukosa/glikogen

Fosfokreatin

Glukosa/glikogen

Tidak perlu

Tidak perlu

Perlu

Sangat pantas

Pantas

Perlahan

Sedikit dan

Sedikit dan

Banyak dan tidak

terhad

terhad

terhad

Jangka masa

10 saat

1-3 minit

Melebihi 3 minit

Jenis aktiviti

Berintensiti

Berintensiti

Berintensiti

makanan/kimia Keperluan oksigen Kelajuan Penghasilan ATP

SISTEM TENAGA

, lemak, protien

56

Contoh sukan

tinggi

tinggi

100m dan 200m

800m

rendah dan sederhana Marathon

Jadual 3.1: Ciri-ciri sistem tenaga

Rajah 3.7: Peratus penghasilan sistem Tenaga (Sumber: Shergill (2008). “Health Mad”)

3.1

Fungsi sistem tenaga

Tenaga ialah kuantiti yang diperlukan untuk berfungsi dan menjalankan kerja serta aktiviti harian. Tenaga yang digunakan oleh sistem biologi manusia adalah dalam bentuk adenosina trifosfat (ATP). Peratusan kuantiti penggunaan ATP oleh sistem biologi untuk bertukar menjadi haba adalah sebanyak 60%-70% manakala bakinya sebanyak 30%-40% digunakan untuk melakukan aktiviti fizikal.

3.5

Mekanisme homeostasis

3.5.1 Langkah untuk meningkatkan simpanan sumber tenaga

SISTEM TENAGA

55

Perkara yang paling penting dalam konsep tenaga adalah bahan api yang dibekalkan semasa latihan. Apabila kita mengetahui tentang bahan api yang dibekalkan kepada otot rangka semasa latihan penting dalam menentukan pemakanan yang sesuai. Bekalan bahan api yang dimaksudkan ialah jenis makanan yang boleh menghasilkan ATP semasa latihan. Terdapat tiga sumber kelas makanan utama yang menghasilkan tenaga iaitu karbohidrat, lemak dan protein. Bekalan tenaga yang dikeluarkan akibat pemecahan tiga jenis makanan ini boleh digunakan bagi sistem aerobik untuk menghasilkan ATP. Oleh itu, karbohidrat memainkan peranan utama sebagai sumber tenaga utama. Selain itu juga, makanan yang perlu dimakan mesti memberi tumpuan kepada karbohidrat. Walaupun protein boleh digunakan sebagai sumber tenaga apabila sumber-sumber lain sudah kehabisan seperti keadaan kesuburan. Lemak apabila dibakar akan dipecahkan kepada asid lemak dan gliserol. Asid lemak disimpan sebagai tisu adipos atau beredar dalam darah. Bahan kimia ini boleh menghasilkan ATP melalui tindakbalas kimia.

SISTEM TENAGA

55

Rajah 3.8: Penghasilan simpanan sumber tenaga (Sumber: Shergill (2008). “Health Mad”)

3.6

Rumusan Berdasarkan ciri-ciri sistem tenaga yang telah dibincangkan, penggunaan dominan

sesuatu sistem tenaga untuk menjana ATP bagi mendapatkan bekalan tenaga adalah ditentukan oleh jenis aktiviti fizikal yang hendak dilakukan.

Dengan yang demikian,

perancangan program latihan yang berkesan memerlukan kefahaman jelas hubungkait yang wujud antara sistem tenaga dengan jenis aktiviti yang dilakukan.

SISTEM TENAGA

57

3.7

Rujukan Baharudin Omar & Mohd. Hamim Rajikin (1995). Pengenalan Sistem Tubuh dan Penyakitnya. Selangor: Percetakan Dewan Bahasa dan Pustaka. A. Raman, Rubi Husain & M. Afandi Muhamad (1995). Fisiologi Manusia. Selangor :

Penerbit Fajar Bakti Sdn. Bhd. Mohd Khairi & Borhannudin (2005). Buku Teks Sains Sukan Tingkatan 5. Selangor: H.l Holdings Sdn. Bhd. Dzulkifli & Jamaliyah (2004). Buku Teks Sains Sukan Tingkatan 4. Selangor: H.l Holdings Sdn. Bhd. Pusat Perkembangan Kurikulum (2004). Buku Sumber Sains Sukan Tingkatan 5. Kuala Lumpur: Kementerian Pendidikan Malaysia. Pusat Perkembangan Kurikulum (2002). Buku Sumber Sains Sukan Tingkatan 4. Kuala Lumpur: Kementerian Pendidikan Malaysia. Donald A.B. (2008). Medline Plus : Trusted Health Information for You. Retrieved Oktober 10, 1993 from http://www.nlm.nih.gov/MEDLINEPLUS/ency/ imagepages/ 19678.htm Mike Walden (2009). TeachPE from http://www.teachpe.com/gcse.anatomy/ respiratory.php M. Geoffs (2009). “Wellsphere: Health knowledge made personal”. Retrieved Oktober 10, 1993 from http://stanford.wellsphere.com. Shergill (2008). “Health Mad”. Retrieved August 28, 2006 from http://optimizedby.rmxads/iframes3

SISTEM TENAGA