Kitaran Tenaga dalam Tubuh

Manusia, sama ada semasa aktif atau berehat, sentiasa menukar tenaga dari satu bentukkepada bentuk yang lain. Umpamanya di dalam permainan badminton, tenaga digunakanuntuk mengekalkan aktiviti otot. Begitu juga di dalam aktiviti berlari dan melompat danpergerakan 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 fosfatpada 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.

Struktur sistem tenaga

Tenaga yang diperlukan bagi aktiviti fizikal adalah lebih tinggi berbanding dengan tenagayang diperlukan semasa rehat. Peningkatan aktiviti fizikal memerlukan lebih banyaktenaga. Sebagai contoh semasa berenang dan berlari pecut, tenaga yang digunakan olehotot 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 anaerobik. Sistem yang ketiga memerlukan oksigen dan dikenali sebagai sistem aerobik. Sistem anaerobik dipecahkan kepada dua iaitu sistem alaktik dan sistem laktik.

Proses fisiologi sistem tenaga:

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

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

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

• 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.
• 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. Karbondioksida dinyahkan daripada sistem fisiologi memerusi sistem respiratori.
• 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 adeninedinucleotide). 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 digana 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. Proses ini bertujuan untuk mengelakkan pengasidan sel otot. 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 Oksigen

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:

• Sistem tenaga (ATP-PC, glikolisis dan pengoksidanan)
• Pengumpulan hasil sampingan metabolik
• Sistem saraf
• Mekanisme kegagalan penguncupan gentian

Faktor-faktor yang menyebabkan kelesuan otot:

• 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.

• Kekurangan simpanan ATP dan PCFosfokreatin (PCr) digunakan dalam sistem anaerobik untuk membina ATP dan kemudiannya mengekalkan simpanan ATP dalam badan. Kajian biopsi menunjukkan penguncupan otot berulang-ulang 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.

• 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.

Cara untuk melengahkan kelesuan otot: 

Bagi mengelakkan kelesuan, atlet 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 atlet gagal mengekalkan rentak larian sehingga fasa terakhir. Latihan dan pengalaman dapat membantu atlet menilai rentak larian yang optima bagi meningkatkan keberkesanan penggunaan ATP dan PC.