FISISOLOGI OLAHRAGA DAN KESEHATAN

FISIOLOGI OLAHRAGA

ahli fisiologi olahraga terkemuka saat ini dapat menghubungkan pelatihan
mereka dengan para pemimpin yang melakukan penelitian di HFL.

5. Kontribusi Benua Eropa untuk Sains dalam Olahraga
Pada awal 1900-an di Universitas Kopenhagen di Denmark, seorang

ilmuwan kimia fisiologis bernama August Krogh (1874-1949) melakukan
banyak eksperimen klasik pada pertukaran gas di paru-paru, pemanfaatan
karbohidrat dan lemak selama latihan, redistribusi darah selama aktivitas fisik,
dan dinamika kardiorespirasi saat berolahraga. Melalui kolaborasi dengan
HFL, penelitian tentang topik ini berlanjut di Universitas Copenhagen selama
beberapa dekade oleh para ilmuwan Denmark yang penting, termasuk Erik
Hohwü-Christensen, Erling Asmussen, dan Marius Nielsen. Penelitian yang
dilakukan di Swedia juga secara signifikan mempengaruhi bidang fisiologi
olahraga modern.

Ahli fisiologi olahraga terkenal di dunia, Olof Åstrand, MD (lahir
1922) belajar di Sekolah Tinggi Pendidikan Fisik di Sekolah Kedokteran
Karolinska Institute di Stockholm. Penelitian Åstrand tentang kapasitas kerja
fisik anak-anak dan orang dewasa dari kedua jenis kelamin bersama dengan
kolaborasi istrinya, Irma Rhyming menetapkannya sebagai pemimpin
internasional dalam ilmu fisiologi latihan eksperimental yang baru muncul.

Di Karolinska Institute, dua ilmuwan Swedia, Jonas Bergström dan
Erik Hultman, memelopori teknik menggunakan biopsi otot jarum pada 1960-
an untuk mempelajari berbagai kondisi latihan dan status gizi pada otot yang
bekerja (Gambar 2-4). Bersama dengan Bengt Saltin, sesama ilmuwan Swedia
di College of Physical Education, dan dua peneliti dari Amerika Serikat (Philip
Gollnick di Washington State University dan David Costill di Ball State
University), Bergström dan Hultman berkontribusi pada titik balik dalam

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

41

FISIOLOGI OLAHRAGA

fisiologi olahraga. dengan menciptakan cara untuk menganalisis biokimia
jaringan otot melalui pekerjaan mereka dalam biopsi otot jarum.

Para peneliti dari Norwegia dan Finlandia yang dilatih pada tahun 1940
membuat kontribusi untuk melatih fisiologi yang sering dikutip hari ini. Pada
tahun 1947, ilmuwan Norwegia, Per-Scholander (1905–1980)
mengembangkan metode untuk menganalisis karbon dioksida dan oksigen di
udara kadaluwarsa yang mengilhami teknologi analisis gas yang digunakan
dalam laboratorium fisiologi olahraga saat ini. Peneliti Finlandia Martti
Karvonen, MD (1918–2009), dikembangkan metode yang sering digunakan
untuk memprediksi denyut jantung latihan latihan yang optimal, yang dikenal
sebagai rumus Karvonen. Selain itu, Karvonen melakukan penelitian penting
di bidang kinerja latihan dan olahraga dalam kesehatan dan umur panjang.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

42

FISIOLOGI OLAHRAGA

Gambar 1.9 Teknik biopsi otot digunakan untuk mengukur kondisi metabolik dalam
sampel otot rangka. A. Insisi dibuat di kulit, dan jarum biopsi (B) dimasukkan ke dalam otot.
Jarum diambil setelah sampel otot kecil dikumpulkan dan kemudian dapat dianalisis di bawah
mikroskop.

6. Kemajuan Teknologi
Kemajuan teknologi yang dimulai pada akhir 1950-an mendorong

bidang fisiologi olahraga maju karena mereka memungkinkan peneliti untuk
melakukan analisis yang sulit secara lebih efisien dan mereka mengizinkan
studi yang lebih mendalam tentang respons seluler untuk berolahraga. Metode
yang dikembangkan dalam program luar angkasa AS untuk mengukur dan
menganalisis gas pernapasan dan untuk memantau detak jantung dan suhu
tubuh digunakan oleh ahli fisiologi olahraga pada 1960-an.

Gambar 2-5 menunjukkan metode berbeda yang digunakan untuk
mengumpulkan dan menganalisis gas yang sudah kadaluwarsa untuk
menentukan pengeluaran energi atau kebugaran aerobik, atau keduanya.
Gambar 2-5A menunjukkan metode pengumpulan gas yang disebut teknik
kantong Douglas. Dalam foto ini, subjek bernapas ke dalam tas koleksi, yang
akan dianalisis nanti untuk menentukan jumlah keseluruhan udara yang
kedaluwarsa, konsentrasi oksigen, dan produksi karbon dioksida. Gambar 2-
5B adalah alat analisa gas modern yang dapat menampilkan data udara
kedaluwarsa secara real-time selama tes latihan. Gambar 2-5C adalah versi
portabel dari teknologi pada Gambar 2-5B yang dapat digunakan untuk
mengukur udara kedaluwarsa dalam pengaturan lapangan seperti pada trek,
bidang permainan, atau arena skating.

Bersamaan dengan itu di tahun 1960-an, penelitian diperkenalkan oleh
ahli biokimia terkemuka di AS yang menghasilkan pendekatan yang lebih
biokimia untuk mempelajari latihan. John Holloszy di Washington University
di St. Louis, Charles Tipton di University of Iowa, dan Phil Gollnick di

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

43

FISIOLOGI OLAHRAGA

Washington State University menggunakan metode biokimia untuk
mempelajari metabolisme otot tikus dan untuk mengeksplorasi faktor-faktor
yang berkaitan dengan kelelahan otot. Para peneliti ini memimpin bidang
dalam studi yang meneliti karakteristik serat otot manusia selama latihan dan
adaptasi serat otot sebagai hasil dari pelatihan latihan kronis.

Gambar 1.10 Metode pengukuran teknologi gas kadaluwarsa. A, Metode tas
Douglas berkembang tidak hanya untuk mengukur pengeluaran energi, tetapi juga untuk
menentukan kebugaran aerobik atau daya tahan. B, Lebih banyak teknologi modern dapat
mengukur variabel-variabel ini secara real time dalam pengaturan laboratorium menggunakan
penganalisis atau pengaturan lapangan menggunakan alat analisa metabolik portabel.
Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

44

FISIOLOGI OLAHRAGA

BAB III
SISTEM-SISTEM TUBUH MANUSIA

A. Sistem Rangka

Sistem rangka adalah suatu sistem yang memberikan dukungan fisik pada
makhluk hidup untuk dapat bergerak. Sistem rangka umumnya dibagi menjadi
tiga tipe: eksternal, internal, dan basis cairan (rangka hidrostatik), walaupun
sistem rangka hidrostatik dapat pula dikelompokkan secara terpisah dari dua
jenis lainnya karena tidak adanya struktur penunjang.

Gambar 3.1 Tulang rangka

Kerangka bertulang adalah

sistem struktural utama

vertebrata. Rangka bekerja sama

dengan kulit menyediakan

bentuk dasar suatu organisme.

Sistem rangka memungkinkan

pergerakan tubuh, dengan

bekerja sama dengan sistem otot.

Barangkali sistem penyokong

yang paling efisien adalah

endoskeleton (skeleton

internal) vertebrata, jaringan

internal dari tulang keras dan

tulang rawan atau kartilago,

yang membingkai, membentuk,

dan melindungi tubuh, serta

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

45

FISIOLOGI OLAHRAGA

menyediakan serangkaian tuas yang memaksimalkan potensi pergerakan yang
rumit dan cepat Sistem rangka manusia merupakan kumpulan dari tulang-
tulang yang saling berhubungan satu sama lain membentuk sistem gerak. Pada
sistem gerak, tulang rangka tidak dapat bergerak sendiri, melainkan bekerja
sama dengan otot. Kerja sama keduanya dapat dikenal dengan nama sistem
muskuloskeletal. Otot dengan bantuan sendi dan struktur pendukung lainnya
(ligamen, tendon, fascia dan bursae) memungkinkan tulang rangka
bergerak.[2]

Rangka manusia dibentuk dari tulang tunggal atau gabungan
(seperti tengkorak) yang ditunjang oleh struktur lain-
seperti ligamen, tendon, otot, dan organ lainnya. Rata-rata manusia dewasa
memiliki 206 tulang, walaupun jumlah ini dapat bervariasi antara individu.
206 tulang tersebut memiliki struktur dan fungsi yang berbeda-beda.[3]

Rangka tubuh pada manusia mempunyai berbagai macam fungsi, antara
lain:[4]

• Memberi bentuk tubuh;
• Melindungi organ dan bagian-bagian/jaringan tubuh yang lunak;
• Menegakkan tubuh;
• Tempat melekatnya otot-otot rangka;
• Alat gerak pasif;
• Tempat produksi sel-sel darah merah (hematopoiesis); dan
• Tempat cadangan kalsium dan fosfat.

Tulang rangka dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian besar, yaitu
rangka aksial dan rangka apendikular.[3]

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

46

FISIOLOGI OLAHRAGA

3.1 Materi Tambahan: Untuk
mempelajari lebih lanjut, simak materi
yang terdapat pada barcode disamping
dalam menambah pemahaman materi
ini.

1. Rangka Aksial

Rangka aksial disebut juga dengan rangka poros atau sumbu tubuh.
Penyebutan nama ini karena hampir semua tulang anggota rangka aksial
berada pada garis sumbu tubuh. Rangka aksial terdiri dari atas tulang kepala
(tengkorak), tulang belakang (vertebrae), tulang dada, dan tulang
rusuk (strenum dan kosta).

Rangka aksial tengkorak terdiri atas kranium (tempurung kepala),
wajah, dan telinga. Rangka tempurung kelapa terdiri atas 1 tulang dahi
(frontal), 2 tulang ubun-ubun (parietal), 2 tulang pelipis (temporal), 1 tulang
kepala belakang (oksipital), 1 tulang baji (stenoid), dan satu tulang tapis
(etmoid). Rangka wajah tersusun atas 1 tulah rahang bawah (mandibula), 2
ruas tulang hidung (nasal), 2 tulang lakrimal, 1 tulang vomer, 2 tulang konka
inferior, 2 tulang pipi (zigomatik), dan 2 ruas rahang atas (maksilia).
Sementara itu, rangka telinga terdiri atas 2 martil (maleus), 2 paron (inkus),
dan 2 stapes.

Rangka tulang belakang manusia terdiri atas 7 ruas tulang leher
(servik), 12 tulang punggung (toraks), 5 ruas tulang pinggang (lumbar), dan
koksigen ( tulang ekor 4 ruas berfusi menjadi 1). Tulang dada tersusun atas 1
ruas tulang manubrium (hulu), 1 ruas tulang badan (gladiolus) dan 1 ruas taju
pedang (xifoid). Sementara itu, tulang rusuk manusia tersusun atas 7 pasang

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

47

FISIOLOGI OLAHRAGA

tulang rusuk sejati, 3 pasang tulang rusuk palsu, dan 2 pasang tulang rusuk
melayang.[3]

2. Rangka Apendikular

Rangka apendikular atau disebut juga rangka tulang tambahan. Rangka
apendikular merupakan tulang-tulang penyusun alat gerak manusia yaitu
tangan dan kaki. Rangka apendikular tersusun atas tulang anggota gerak
(tungkai), tulang gelang bahu, dan panggul.

Tulang anggota gerak tersusun atas tungkai atas dan tungkai bawah.
Rangka tungkai atas terdiri dari 2 tulang lengan atas (humerus), 2 tulang
pengumpil (radius), 2 tulang hasta (ulna), 16 ruas tulang pergelangan tangan
(karpal), 10 ruas tulang telapak tangan (metakarpal), dan 28 ruas tulang jari-
jari tangan atau falanges.

Sementara itu rangka tungkai bawah tersusun atas 2 tulang paha (femur),
2 tulang tempurung kaki (patela), 2 tulang kering (tibia), 2 tulang betis (fibula),
14 ruas tulang pergelangan kaki (tarsal), 10 ruas tulang telapak kaki
(metatarsal), dan 28 ruas tulang jari-jari kaki (falanges). Rangka gelang bahu
tersusun atas 2 tulang selangka (klavikula), dan 2 tulang belikat (skapula).
Rangka panggul terdiri atas 1 ilium, 1 ischium, dan 1 pubis yang menyatu.[3]

Tulang berdasarkan bentuknya dibedakan menjadi 5 jenis, yaitu:[6]

• Tulang Panjang atau Tulang Pipa (Ossa Longa) Bentuknya silindris
dan berukuran panjang seperti batang (diafisis) tersusun atas tulang
kompakta, dan dua ujung berbentuk bulat (epifisis) tersusun atas tulang
kanselus. Contohnya ialah tulang femur, humerus, fibula, tibia, radius,
dan ulna.

• Tulang Pendek (Ossa Brevia) bentuknya hampir sama dengan tulang
panjang, tetapi bagian distal lebih kecil daripada bagian proksimal, serta

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

48

FISIOLOGI OLAHRAGA

berukuran pendek dan kecil. Contohnya adalah tulang metacarpal, dan
metatarsal.
• Tulang Pipih (Ossa Plana) bentuknya gepeng/pipih, terdiri dari dua
lapisan tulang kompakta dan di bagian tengahnya berupa lapisan
spongiosa. Contohnya ialah tulang sternum, scapula, panggul,
tengkorak.
• Tulang Tidak Beraturan mempunyai bentuk yang unik sesuai
fungsinya, dan terdiri dari tulang spongiosa yang dibungkus oleh selapis
tipis tulang kompakta. Contohnya adalah ruas-ruas tulang belakang
(vertebra), dan tulang wajah.
• Tulang Sesamoid merupakan tulang kecil yang terletak di sekitar
tulang yang berdekatan dengan persendian, berkembang bersama tendon
dan jaringan fasia. Contohnya ialah patella (kap lutut).[6]

Berdasarkan jaringan penyusunnya, tulang dibedakan atas tulang keras dan
tulang rawan.

• Tulang keras merupakan tulang yang padat dan keras karena tersusun
dari 70% zat anorganik terutama kalsium fosfat, dan 30% zat organik
yang berbentuk serabut tebal dan padat yang saling menjalin
(serabut kolagen). Ciri utama tulang keras adalah adanya sel osteosit
yang berperan dalam pembentukan matrik tulang. Tulang keras terdiri
dari tulang kompak yang matriknya tersusun padat, dan tulang
spongiosa yang matriknya berongga-rongga.[4]

• Tulang rawan tidak mengandung kristal kalsium fosfat karena tidak
memiliki sel osteosit. Sel penyusun tulang rawan disebut sel kondrosit.
Berdasarkan ada tidaknya serabut, tulang rawan dibedakan menjadi
tulang rawan hialin (tak berserabut), tulang rawan elastin (mengandung

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

49

FISIOLOGI OLAHRAGA

serabut elastis), dan tulang rawan fibrosa (mengandung serabut
kolagen).[4]

Gambar 3.2 Sel Penyusun Tulang

Tulang tersusun oleh jaringan tulang kompakta (kortikal) dan kanselus
(trabekular atau spongiosa). Tulang tersusun atas sel, matriks protein dan
deposit mineral. Sel-sel penyusun tulang terdiri dari osteoblas, osteosit,
dan osteoklas. Tulang berasal dari embrionic hyaline cartilage yang dengan
melalui proses osteogenesis menjadi tulang. Proses ini dilakukan oleh sel-sel
yang disebut osteoblas. Osteoblas berfungsi dalam pembentukan matriks
tulang. Osteosit merupakan sel dewasa yang terlibat dalam pemeliharaan
fungsi tulang dan terletak dalam osteon. Osteon merupakan unit fungsional
mikroskopis tulang dewasa. Osteoklas adalah sel berinti banyak yang berperan
dalam penghancuran, resorpsi dan remodeling tulang. Matriks merupakan
kerangka di mana garam-garam mineral anorganik ditimbun. Proses
mengerasnya tulang akibat penimbunan garam kalsium.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

50

FISIOLOGI OLAHRAGA

Gambar 3.3 Irisan melintang tulang panjang, menunjukkan struktur internal tulang.
Struktur tulang dewasa terdiri dari 30% bahan organik dan 70%

endapan garam. Bahan organik disebut matriks, dan terdiri dari >90% serat
kolagen dan <10% adalah proteoglikan. Deposit garam utama
adalah kalsium dan fosfat, dengan sedikit natrium, kalium karbonat, dan ion
magnesium. Garam-garam menutupi matriks dan berikatan dengan serat
kolagen melalui proteoglikan.[2]

Sistem rangka ini dipelihara oleh sistem Havers.[2] Sistem Havers
terdiri dari kanal Havers, yang mengandung pembuluh darah, saraf, dan
pembuluh limfe, lamella (lempengan tulang yang mengelilingi kanal sentral),
kaluna (ruang di antara lamella yang mengandung sel-sel tulang/osteosit dan
saluran limfe), dan kanakuli (saluran kecil yang menghubungkan lakuna dan
kanal sentral). Saluran ini mengandung pembuluh limfe yang membawa
nutrient dan oksigen ke osteosit.[6

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

51

FISIOLOGI OLAHRAGA

Sendi merupakan istilah yang digunakan untuk penghubung anatara
tulang untuk bisa melakukan gerakkan dalam tubuh yang dupelopori oleh otak
dan otot.

Gambar 3.4 Sendi-sendi dalam tubuh

Jenis-jenis sendi diartosis: 1. sendi peluru, 2. sendi ellipsoidal, 3. sendi
pelana, 4. sendi engsel, 5. sendi putar.

Pergerakan tidak mungkin terjadi jika tidak ada kelenturan dalam
rangka tulang. Kelenturan dimungkinkan oleh adanya
persendian. Sendi adalah suatu ruangan, tempat satu atau dua tulang berada
saling berdekatan. Fungsi utama sendi adalah memberi pergerakan dan
fleksibilitas dalam tubuh.[6] Berdasarkan sifat gerakannya, sendi dapat
diklasifikasikan ke dalam 3 jenis, yaitu:[2][6]
1. Sinartosis (Sendi mati), tidak memungkinkan adanya gerak. Contohnya

adalah sutura tulang tengkorak;
2. Amfiartosis (Sendi kaku), memungkinkan adanya sedikit gerak.

Contohnya adalah pelvik, simfisis, dan tibia;
3. Diartosis (Sendi gerak), memungkinkan adanya gerak bebas. Diatrosis

dibedakan menjadi 6 macam, yaitu sendi engsel, sendi luncur, sendi

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

52

FISIOLOGI OLAHRAGA

peluru, sendi putar, sendi pelana, dan sendi ellipsoidal. Contohnya ialah
siku, lutut, dan pergelangan tangan.

Persendian antara tulang-tulang berdasarkan struktur atau jaringan yang
menghubungkannya dapat dibedakan atas:[6]

1. Fibrosa. Sendi ini tidak memiliki lapisan tulang rawan, dan tulang yang
satu dengan yang lainnya dihubungkan oleh jaringan penyambung
fibrosa. Contohnya, sutura pada tulang tengkorak anak.

2. Kartilago, yaitu sendi yang ujung-ujung tulangnya terbungkus oleh tulang
rawan hialin, disokong oleh ligamen dan hanya dapat sedikit bergerak.
Sendi jenis ini terbagi menjadi dua, yaitu:
o Sinkondrosis, yaitu sendi-sendi yang seluruh persendiannya diliputi
oleh tulang rawan hialin. Contohnya, sendi-sendi kostokondral.
o Simfisis, yaitu sendi yang tulang-tulangnya memiliki suatu hubungan
fibrokartilago dan selapis tulang rawan hialin yang menyelimuti
permukaan sendi. Contohnya, simfisis pubis dan sendi tulang
punggung.

3. Sendi Sinovial, yaitu sendi tubuh yang dapat digerakkan, serta memiliki
rongga sendi dan permukaan sendi yang dilapisi tulang rawan hialin.
Memiliki membran yang menyekresi cairan sinovial untuk lubrikasi dan
absorpsi syok.[6]

B. Sistem Otot

Otot adalah sebuah jaringan dalam tubuh manusia dan hewan yang
berfungsi sebagai alat gerak aktif yang menggerakkan tulang. Otot
diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu otot lurik, otot polos dan otot jantung.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

53

FISIOLOGI OLAHRAGA

Otot menyebabkan pergerakan suatu organisme maupun pergerakan dari
organ dalam organisme tersebut.

Gambar 3.5 Otot
lurik membuat gerak
pada tulang rangka

Otot merupakan kumpulan jaringan otot yang saling berkontraksi
sehingga menghasilkan gerakan. Otot terdiri atas serabut sel otot yang
keseluruhan dilapisi oleh jaringan pelindung. Otot melakukan kontraksi dan
relaksasi menggunakan ATP.[1] Rangka tubuh makhluk hidup terdiri atas
tulang dan sendi, namun tidak dapat bergerak sendiri, energi kimia berupa
ATP akan diubah menjadi energi mekanik sehingga menghasilkan pergerakan
berupa pergantian kontraksi dan relaksasi. umumnya, hasil kontraksi otot ini
akan memunculkan panas tubuh. Otot berfungsi sebagai pergerakan, stabilitas
atau keseimbangan dan termogenesis.

Berdasarkan histologi otot dan lokasi jaringan otot di klasifikasikan
menjadi 3 yaitu: otot rangka, otot jantung dan otot polos.[2] Otot merupakan
mesin yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi mekanik yang dapat

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

54

FISIOLOGI OLAHRAGA

3.2 Materi Tambahan: Untuk
mempelajari lebih lanjut, simak materi
yang terdapat pada barcode disamping
dalam menambah pemahaman materi
ini.

terwujud dalam suatu aktivitas fisik. Dalam hal ini otot dapat
berkontraksi dan berelaksasi dikarenakan adanya ketersediaan energi dari
sistem energi. Kontraksi otot yang terjadi pada tubuh manusia mampu
melakukan kerja seperti mesin.
1. Otot Lurik

Memiliki desain yang efektif untuk pergerakan yang spontan dan
membutuhkan tenaga besar. Otot ini mudah lelah, yang disebabkan oleh
penumpukan asam laktat pada sel-selnya. Pergerakan otot lurik berasal dari
sinyal motorik yang berasal dari otak dan bersifat sadar (bukan refleks). Otot
ini terdapat pada hampir keseluruhan tubuh bagian luar manusia dan hewan.

Gambar. 3.6 Jenis -Jenis Otot Dalam Tubuh Manusia

2. Otot Polos
Otot yang ditemukan dalam organ pencernaan dan pembuluh darah,

bekerja dengan pengaturan dari sistem saraf tak sadar atau saraf

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

55

FISIOLOGI OLAHRAGA

otonom.[5] Otot polos dibentuk oleh sel-sel otot yang terbentuk dari gelendong
dengan kedua ujung meruncing, serta mempunyai satu inti tunggal.

3. Otot Jantung

Otot yang bekerja khusus untuk memompa darah pada jantung ini
adalah jaringan otot yang sanggup berkontraksi secara terus-menerus tanpa
henti. Pergerakannya tidak dipengaruhi sinyal saraf pusat. Otot jantung dapat
dipengaruhi oleh interaksi saraf simpatetik atau parasimpatetik yang
memperlambat atau mempercepat laju denyut jantung, tetapi tidak dapat
mengontrolnya secara sadar.

Kontraksi otot mempunyai mekanisme kontraksi otot yaitu terjadinya
sliding filamen, proses kontraksi secara sederhana diawali dengan adanya
rangsangan dari luar tubuh lalu menuju ke otak, rangsangan dari otak melalui
akson neuron motorik keserabutan otot, kemudian terjadinya depolarisasi
membran sehingga timbullah potensial aksi sel otot rangka yang menyebabkan
ion kalium dan natrium keluar. Potensial aksi yang tersebar dari membran sel
akan diteruskan melalui tubulus T, Troponin C akan berikatan dengan
troponin C pada filamen aktin.

Pada otot polos, kontraksi dapat ditimbulkan dari adanya hormon jika
sel otot memiliki reseptor yang mampu merangsang suatu hormon yang ada.
Meningkatnya ion kalsium intra sel dapat memicu kontraksi otot polos, pada
otot lain dapat berbeda.[8] Dalam kontraksi otot ada yang dinamakan
motoneuron yakni saraf pada serat otot, jumlah serat otot dalam suatu unit
motorik sangat bervariasi tergantung pada fungsi otot, misalnya suatu unit
motorik yang bertanggung jawab pada ekspresi wajah akan melibatkan sedikit
serat otot dibandingkan aktivitas berat lainnya seperti berenang misalnya.[9]

Terdapat teori yang menjelaskan mengenai kontraksi otot yaitu teori
filamen. Beberapa tahapan kontraksi otot secara singkat diantaranya:

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

56

FISIOLOGI OLAHRAGA

1) aktivitas otot: saraf motorik menstimulasi impuls (potensial aksi)
untuk menurunkan neuro menuju neuromuskuler. Aktivitas ini merangsang
retikulum sarkoplasma untuk melepaskan kalsium ke dalam sel otot.

2) kontraksi otot: kalsium akan memenuhi sel otot yang berikatan
dengan troponin sehingga memungkinkan aktin dan miosin untuk saling
berikatan. Jembatan silang aktin dan miosin yang terbentuk mengikat dan
berkontraksi menggunakan ATP sebagai energi (ATP = Adenosine Tri-
Phosphate yang digunakan oleh semua sel sebagai bahan bakar aktivitas sel).

3) sintesis ATP: pembentukan ulang ATP memungkinkan aktin dan
miosin untuk mempertahankan berjalannya proses kontraksi otot.

4) relaksasi: terjadi ketika stimulasi saraf berhenti, kalsium dipompa
kembali ke retikulum sarkoplasma yang memutuskan hubungan aktin miosin,
selanjutnya ikatan aktin dan miosin terputus sehingga kembali pada keadaan
semula yang menyebabkan otot rileks. Adanya relaksasi juga terjadi jika ATP
tidak tersedia lagi.[10]

Gerak pada otot akan bekerja sama dengan tulang dalam melakukan
suatu gerak oleh karena itu otot disebut alat gerak aktif
sementara tulang merupakan alat gerak pasif. Otot melekat pada tulang
dengan jaringan ikat kuat disebut tendon. Tendon ini merupakan penghubung
antara tulang dan otot. Tendon yang menempel pada tulang yang bergerak
disebut insersi. Terdapat juga ligamen yang merupakan jaringan ikat kuat
pembungkus sendi agar sendi tidak terurai. Otot, sendi, dan tulang bekerja
sama dalam menciptakan suatu gerak. Gerak tersebut dapat dibedakan menjadi
dua jenis yaitu gerak antagonis dan gerak sinergis.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

57

FISIOLOGI OLAHRAGA

Gambar. 3.7 Gerakan Anatagonis

Gerakan anatagonis yang dapat dilihat pada gambar.22. Anatomi otot
bisep dan trisep pada hewan saat melakukan gerak antagonis Gerak otot
antagonis adalah Gerak antara dua otot yang mempunyai tujuan kerja
berlawanan. Jika otot yang satu berkontraksi atau mengencang, maka otot
pasangannya akan relaksasi atau mengendur.

Kondisi ini bisa terjadi sebaliknya, contohnya adalah otot bisep pada
lengan atas bagian depan dengan otot trisep pada lengan atas bagian belakang.
Contohnya pada saat kita akan mengangkat lengan, otot bisep berkontraksi
dan otot trisep relaksasi sehingga lengan akan terangkat. Sedangkan saat kita
menurunkan lengan akan terjadi hal sebaliknya otot bisep relaksasi dan trisep
kontraksi. Selain pada lengan dan siku, gerak antagonis juga terjadi pada otot
lutut dan otot kaki. Karena otot antagonis bekerja secara berlawanan, terdapat
juga beberapa jenis gerakan otot berlawanan seperti,

• Otot fleksor (menekukkan) dan otot ekstensor (meluruskan)
• Abduktor (menjauhkan) dan adduktor (mendekatkan)
• Otot depresor (menurunkan) dan otot elevator (menaikkan)

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

58

FISIOLOGI OLAHRAGA

• Otot supinator (menengadahkan) dan otot pronator
(menelungkupkan)[12

C. Sistim Peredaran Darah

Sistem peredaran darah atau sistem kardiovaskular atau yang biasa
disebut sistem sirkulasi adalah suatu sistem organ yang berfungsi
memindahkan zat dan nutrisi ke dan dari sel. Sistem ini juga membantu
stabilisasi suhu dan pH tubuh (bagian dari homeostasis). Ada dua jenis sistem
peredaran darah: sistem peredaran darah terbuka, dan sistem peredaran darah
tertutup. sistem peredaran darah, yang merupakan juga bagian dari
kinerja jantung dan jaringan pembuluh darah (sistem kardiovaskuler)
dibentuk. Sistem ini menjamin kelangsungan hidup organisme, didukung oleh
metabolisme setiap sel dalam tubuh dan mempertahankan
sifat kimia dan fisiologis cairan tubuh.

1. Pertama, darah mengangkut oksigen dari paru-paru ke sel dan karbon
dioksida dalam arah yang berlawanan (lihat respirasi).

2. Kedua, yang diangkut adalah nutrisi yang berasal dari pencernaan
seperti lemak, gula dan protein dari saluran pencernaan dalam jaringan
masing-masing untuk mengonsumsi, sesuai dengan kebutuhan mereka,
diproses atau disimpan.

Metabolit yang dihasilkan atau produk limbah (seperti urea atau asam urat)
yang kemudian diangkut ke jaringan lain atau organ-organ ekskresi (ginjal dan
usus besar). Juga mendistribusikan darah seperti hormon, sel-sel kekebalan
tubuh dan bagian-bagian dari sistem pembekuan dalam tubuh.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

59

FISIOLOGI OLAHRAGA

organ yang berperan dalam sistem peredaran darah Jantung memiliki peran
penting pada organ vital sistem peredaran darah. Fungsi jantung dalam proses
sirkulasi adalah untuk memompa darah ke seluruh tubuh. Jantung bekerja

sama dengan pembuluh darah dalam
proses sirkulasi. Pembuluh darah
memiliki peran mengedarkan darah
dari dan ke jantung. Darah juga
merupakan komponen inti dalam
proses ini, darah mengandung oksigen
dan nutrisi yang akan disalurkan pada
setiap sel-sel tubuh. Selain organ-organ
tersebut, ada organ tambahan lainnya
yakni paru-paru. Paru-paru tak hanya
berperan dalam proses respirasi. Pada
sistem sirkulasi, paru-paru bertugas
menukar karbondioksida dalam darah
dengan oksigen yang dihirup saat
proses pernapasan berlangsung. [1]

Gambar. 3.8 Peredaran Darah

Proses peredaran darah
bertujuan untuk mengedarkan darah
yang mengandung nutrisi untuk setiap sel-sel tubuh. Proses peredaran darah
memiliki jalur tersendiri. Berdasarkan jalur dan zat yang dibawanya, sistem
peredaran darah dibagi menjadi dua jenis yaitu sistem peredaran darah besar
dan sistem peredaran darah kecil.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

60

FISIOLOGI OLAHRAGA

3.3 Materi Tambahan: Untuk
mempelajari lebih lanjut, simak materi
yang terdapat pada barcode disamping
dalam menambah pemahaman materi
ini.

Gambar 3.9 Jalur Sistem Peredaran
Darah Besar Dan Kecil Yang
Ditunjukkan Dengan Tanda Panah

▪ Sistem Peredaran Darah
Besar

Sistem peredaran darah besar
adalah sistem peredaran darah
yang mengangkut darah yang
kaya akan oksigen dari jantung
menuju ke seluruh tubuh
kemudian kembali lagi ke jantung.
Tahapan pada proses ini dimulai
saat darah dipompa oleh jantung
bagian bilik kiri (ventrikel kiri)
akan masuk ke aorta dan arteri selanjutnya ke kapiler di seluruh tubuh. Dari
kapiler seluruh tubuh ke venula dilanjutkan ke vena dan vena cava dan
akhirnya masuk ke jantung lagi pada bagian jantung serambi kanan (atrium
dekster). [2] Sirkulasinya adalah Jantung (bilik kiri) - Aorta - Arteri - Kapiler
(seluruh tubuh) - Vena - Jantung (serambi kanan).

▪ Sistem Peredaran Darah Kecil

Sistem peredaran darah kecil adalah sistem peredaran darah dari jantung
ke paru-paru kembali lagi ke jantung dengan membawa darah yang

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

61

FISIOLOGI OLAHRAGA

mengandung karbondioksida. Proses peredarannya dimulai saat darah di
pompa pada bagian jantung bilik kanan (ventrikel dekster) keluar melalui
arteri pulmonalis menuju ke paru-paru. Pada paru-paru bagian alveolus terjadi
pertukaran oksigen dan karbondioksida. Dari paru-paru darah kembali menuju
ke vena pulmonalis dan menuju ke jantung bagian serambi kiri. Sirkulasinya
adalah Jantung (bilik kanan) - Arteri Pulmonalis - Paru-paru - Vena
Pulmonalis - Jantung (serambi kiri)

▪ Sirkulasi Darah Paru

Jantung adalah organ yang memiliki empat ruangan, atrium kiri dan
kanan serta ventrikel kiri dan kanan. Darah yang ada di ventrikel kiri (yang
mengandung oksigen dari paru-paru), akan dipompa ke seluruh tubuh dan
kembali ke atrium kanan lalu ke ventrikel kanan. Darah dari ventrikel kanan
(yang mengandung karbon dioksida hasil metabolisme) akan dibawa ke
paru-paru melalui arteri pulmonalis agar bisa terjadi pertukaran karbon
dioksida dengan oksigen. Dari paru-paru, darah yang sudah mengandung
oksigen akan dibawa ke atrium kiri melalui vena pulmonalis. Sirkulasi yang
melibatkan ventrikel kanan - arteri pulmonalis - paru-paru - atrium kiri
disebut sirkulasi paru.

D. Sistim Pencernaan

Sistem pencernaan merupakan serangkaian jaringan organ yang
memiliki fungsi untuk mencerna makanan.[1] Makanan-makanan tersebut
akan diproses secara mekanik ataupun secara kimia. Pencernaan secara
mekanik yaitu pencernaan yang terjadi di dalam lambung yang melibatkan
gerakan fisik dalam tubuh. Tujuan pencernaan ini adalah untuk mengubah

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

62

FISIOLOGI OLAHRAGA

ukuran molekul makanan menjadi bentuk lebih kecil atau halus. Sedangkan
pencernaan secara kimia yaitu pencernaan yang melibatkan enzim.[2]

Organ yang termasuk dalam sistem pencernaan terbagi menjadi dua
kelompok yaitu: saluran pencernaan dan organ pencernaan tambahan. Sistem

pencernaan memiliki fungsi utama
mengubah makanan menjadi nutrisi yang
dibutuhkan tubuh. Nutrisi tersebut
diperlukan untuk proses perkembangan,
perbaikan sel tubuh, termasuk sebagai
sumber energi sehari-hari. Ketika proses
itu selesai, organ pencernaan kemudian
dengan mudah mengemas limbah padat
makanan untuk dibuang sebagai feses.

Gambar. 2.10 Sistim Pencernaan Manusia

3.4 Materi Tambahan: Untuk
mempelajari lebih lanjut, simak materi
yang terdapat pada barcode disamping
dalam menambah pemahaman materi
ini.

E. Sistim Endokrin

Sistem endokrin adalah sistem kontrol kelenjar tanpa saluran
(ductless) yang menghasilkan hormon yang tersirkulasi di tubuh melalui
aliran darah untuk memengaruhi organ-organ lain. Hormon bertindak
sebagai "pembawa pesan" dan dibawa oleh aliran darah ke berbagai sel

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

63

FISIOLOGI OLAHRAGA

dalam tubuh, yang selanjutnya akan menerjemahkan "pesan" tersebut
menjadi suatu tindakan.[1]

Sistem endokrin merupakan bagian dari sistem koordinasi yang
berfungsi untuk mengatur kegiatan-kegiatan dalam tubuh.[2] Sistem endokrin
tidak memasukkan kelenjar eksokrin seperti kelenjar ludah, kelenjar
keringat, dan kelenjar-kelenjar lain dalam saluran gastroinstestin.[1]

3.5 Materi Tambahan: Untuk
mempelajari lebih lanjut, simak materi
yang terdapat pada barcode disamping
dalam menambah pemahaman materi
ini.

Secara keseluruhan, semua sel penghasil hormon pada seekor hewan
menyusun sistem endokrin. Organ pensekresi hormon disebut sebagai
kelenjar endokrin, dan juga disebut kelenjar buntu atau tanpa duktus karena
mensekresikan pembawa pesan kimiawinya secara langsung ke dalam cairan
tubuh.[3] Zat yang dikeluarkan oleh kelenjar endokrin disebut sekret. Proses
pengeluarannya disebut sekresi. Sekresi hasil kelenjar endokrin disebut
hormon.[4]

Gambar. 3.11 Sistim Kelenjar Endocrine

Menurut Kamus Besar
Bahasa Indonesia, istilah kata
endokrin memiliki arti yaitu,
kelenjar yang tidak memiliki
saluran untuk mengalirkan hasil
sekresinya.[5] Ilmu tentang kelenjar

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

64

FISIOLOGI OLAHRAGA

endokrin pada manusia dan vertebrata lainnya, khususnya mengenai hormon
yang dihasilkan dan pengaruhnya terhadap proses dalam tubuh dikenal
dengan istilah endokrinologi. Sistim endokrin didalam tubuh manusia terdiri
atas 8 tempat diantaranya : 1. Kelenjar pienal, 2. Kelenjar hipofisis, 3.
Kelenjartiroid, 4. Kelenjar tiroid, 5. Kelenjar timus, 6. Kelenjar andrenal, 7.
Kelenjarpangkreas, 8. Kelenjar ovarium, 9. Kelenjar testis yang semua ini
merupakan satu kesatuan yang tidak bisa dipidahkan, apabila tidak berfungsi
dari salah satu ini, akan menyebabakan ketidak seibangan homeostatis.

Pada umumnya, sistem endokrin bekerja untuk mengendalikan
berbagai fungsi fisiologis tubuh, seperti aktivitas metabolisme, pertumbuhan,
reproduksi, regulasi osmotik, dan regulasi ionik.[7][8]

Sistem endokrin pada manusia memilki fungsi yang paling umum, yaitu:[1][9]

1. Membedakan sistem saraf dan sistem reproduktif pada janin yang
sedang berkembang;

2. Menstimulus urutan perkembangan;
3. Mengkoordinasi sistem reproduktif;
4. Memelihara lingkungan internal yang optimal;
5. Melakukan respons korektif dan adaptif ketika terjadi situasi darurat;
6. Mengontrol dan merangsang aktivitas kelenjar tubuh;
7. Merangsang pertumbuhan jaringan;
8. Mengatur metabolisme.

Sistem endokrin berfungsi berdasarkan konsep mekanisme umpan balik.
Untuk mempertahankan fungsi regulasi yang benar, kelenjar endokrin
menerima informasi umpan balik yang konstan tentang kondisi sistem yang
diatur, sehingga sekresi hormon dapat disesuaikan. Kadar hormon harus
dipertahankan pada batas yang tepat karena jumlah hormon yang tepat sangat

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

65

FISIOLOGI OLAHRAGA

perlu untuk mempertahankan kesehatan sel atau organ. Faktor yang terkait
dalam pengendalian hormon adalah kontrol umpan balik (feedback control).
Kelenjar A di stimulasi untuk memproduksi hormon X. Hormon X
menstimulasi organ B untuk mengubah (meningkatkan atau mengurangi) zat
Y. Perubahan pada zat Y mencegah produksi hormon X.[10][12]

Mekanisme umpan balik pada kelenjar endokrin dapat terjadi melalui
berbagai cara, yaitu:
• Umpan balik negatif langsung, terjadi ketika peningkatan kadar suatu

hormon di dalam sirkulasi, akan menyebabkan penurunan aktivitas
sekresi dari sel-sel kelenjar endokrin yang memproduksi hormon
tersebut.[12]
• Umpan balik tidak langsung, terjadi ketika hormon yang di sekresi
kelenjar target menghambat sekresi releasing hormone dari
hipotalamus.[12]
• Pada umpan balik loop pendek, pengaruh terhadap sekresi hormon
beraksi secara langsung dengan menurunkan sekresi hormon.[6]

Gambar. 3.12 Metabolisme Kelejar Hipotalamus
Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

66

FISIOLOGI OLAHRAGA

Pada aksis Hipotalamus-Pituitari-Adrenal, corticotropin releasing
hormone (CRH) menyebabkan hipofisis melepaskan ACTH. Kemudian
ACTH merangsang korteks adrenal untuk mensekresi kortisol. Selanjutnya
kortisol kembali memberikan umpan balik terhadap aksis hipotalamus-
hipofisis, dan menghambat produksi CRH-ACTH. Kortisol melakukan
kontrol umpan balik negatif untuk menstabilkan konsentrasinya sendiri
didalam plasma.

F. Sistim Saraf

Sistem saraf adalah sistem organ pada hewan yang terdiri atas serabut
saraf yang tersusun atas sel-sel saraf yang saling terhubung dan esensial untuk
persepsi sensoris indrawi, aktivitas motorik volunter dan involunter organ atau
jaringan tubuh, dan homeostasis berbagai proses fisiologis tubuh. Sistem saraf
merupakan jaringan paling rumit dan paling penting karena terdiri dari jutaan
sel saraf (neuron) yang saling terhubung dan vital untuk perkembangan
bahasa, pikiran dan ingatan. Satuan kerja utama dalam sistem saraf adalah
neuron yang diikat oleh sel-sel glia.

Sistem saraf pada vertebrata secara umum dibagi menjadi dua yaitu sistem
saraf pusat (SSP) dan sistem saraf tepi (SST). SSP terdiri
dari otak dan sumsum tulang belakang. SST utamanya terdiri dari saraf, yang
merupakan serat panjang yang menghubungkan SSP ke setiap bagian dari
tubuh. SST meliputi saraf motorik, memediasi pergerakan pergerakan
volunter (disadari), sistem saraf otonom, meliputi sistem saraf
simpatis, sistem saraf parasimpatis, dan fungsi regulasi (pengaturan)
involunter (tanpa disadari) dan sistem saraf enterik (pencernaan), sebuah
bagian yang semi-bebas dari sistem saraf yang fungsinya adalah untuk
mengontrol sistem pencernaan.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

67

FISIOLOGI OLAHRAGA

3.6 Materi Tambahan: Untuk
mempelajari lebih lanjut, simak materi
yang terdapat pada barcode disamping
dalam menambah pemahaman materi
ini.

Gambar.3.13 Sistim Saraf
Manusia

Pada tingkatan seluler,
sistem saraf didefinisikan
dengan keberadaan jenis
sel khusus, yang
disebut neuron, yang juga
dikenal sebagai sel saraf.
Neuron memiliki struktur
khusus yang mengizinkan
neuron untuk mengirim
sinyal secara cepat dan
presisi ke sel lain.

Neuron mengirimkan
sinyal dalam bentuk gelombang elektrokimia yang berjalan sepanjang serabut
tipis yang disebut akson, yang mana akan menyebabkan bahan kimia yang
disebut neurotransmitter dilepaskan di pertautan yang dinamakan sinaps.
Sebuah sel yang menerima sinyal sinaptik dari sebuah neuron dapat
tereksitasi, terhambat, atau termodulasi. Hubungan antara neuron membentuk

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

68

FISIOLOGI OLAHRAGA

sirkuit neural yang membuat persepsi organisme dari dunia dan menentukan
tingkah lakunya. Bersamaan dengan neuron, sistem saraf mengangung sel
khusus lain yang dinamakan sel glia (atau sederhananya glia), yang
menyediakan dukungan struktural dan metabolik.

Sistem saraf ditemukan pada kebanyakan hewan multiseluler, tetapi
bervariasi dalam kompleksitas.[1] Hewan multiseluler yang tidak memiliki
sistem saraf sama sekali adalah porifera, placozoa dan mesozoa, yang
memiliki rancangan tubuh sangat sederhana. Sistem
saraf ctenophora dan cnidaria (contohnya, anemon, hidra, koral dan ubur-
ubur) terdiri dari jaringan saraf difus. Semua jenis hewan lain, terkecuali
beberapa jenis cacing, memiliki sistem saraf yang meliputi otak,
sebuah central cord (atau 2 cords berjalan paralel), dan saraf yang beradiasi
dari otak dan central cord. Ukuran dari sistem saraf bervariasi dari beberapa
ratus sel dalam cacing tersederhana, sampai pada tingkatan 100 triliun sel pada
manusia.

Pada tingkatan paling sederhana, fungsi sistem saraf adalah untuk
mengirimkan sinyal dari satu sel ke sel lain, atau dari satu bagian tubuh ke
bagian tubuh lain. Sistem saraf rawan terhadap malafungsi dalam berbagai
cara, sebagai hasil cacat genetik, kerusakan fisik akibat trauma atau racun,
infeksi, atau penuaan. Kekhususan penelitian medis di
bidang neurologi mempelajari penyebab malafungsi sistem saraf, dan mencari
intervensi yang dapat mencegahnya atau memperbaikinya. Dalam sistem saraf
perifer/tepi (SST), masalah yang paling sering terjadi adalah kegagalan
konduksi saraf, yang mana dapat disebabkan oleh berbagai macam penyebab
termasuk neuropati diabetik dan kelainan demyelinasi seperti sklerosis
ganda dan sklerosis lateral amiotrofik.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

69

FISIOLOGI OLAHRAGA

▪ Fungsi Sistim Saraf

Pada tingkatan paling dasar, fungsi sistem saraf adalah untuk
mengirimkan sinyal dari 1 sel ke sel lain, atau dari 1 bagian tubuh ke bagian
tubuh lain. Ada berbagai cara sebuah sel dapat mengirimkan sinyal ke sel lain.
Satu cara adalah dengan melepaskan bahan kimia yang disebut hormon ke
dalam sirkulasi internal, sehingga mereka dapat berdifusi tempat-tempat yang
jauh. Berkebalikan dnegan modus pensinyalan "pemancaran", sistem saraf
menyediakan sinyal dari tempat ke tempat—neuron memproyeksikan akson-
akson mereka ke daerah sasaran spesifik dan membentuk koneksi sinaptik
dengan sel sasaran spesifik.[30] Oleh sebab itu, pensinyalan neural memiliki
spesifitas yang jauh lebih tinggi tingkatannya daripada pensinyalan hormonal.
Hal tersebut juga lebih cepat: sinyal saraf tercepat berjalan pada kecepatan
yang melebihi 100 meter per detik.

▪ Metabolisme Mengantarkan Informasi

Pada tingkatan lebih terintegrasi, fungsi primer sistem saraf adalah
untuk mengontrol tubuh.[2] Hal ini dilakukan dengan cara mengambil
informasi dari lingkungan dengan menggunakan reseptor sensoris,
mengirimkan sinyal yang mengodekan informasi ini ke dalam sistem saraf
pusat, memproses informasi untuk menentukan sebuath respons yang tepat,
dan mengirim sinyal keluaran ke otot atau kelenjar untuk mengaktivasi
respons. Evolusi sebuah sistem saraf kompleks telah memungkinkan berbagai
spesies hewan untuk memiliki kemampuan persepsi yang lebih maju seperti
pandangan, interaksi sosial yang kompleks, koordinasi sistem organ yang
cepat, dan pemrosesan sinyal yang berkesinambungan secara terintegrasi.
Pada manusia, kecanggihan sistem saraf membuatnya mungkin untuk
memiliki bahasa, konsep representasi abstrak, transmisi budaya, dan banyak
fitur sosial yang tidak mungkin ada tanpa otak manusia.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

70

FISIOLOGI OLAHRAGA

Elemen utama dalam

transmisi sinaptik. Sebuah

gelombang elektrokimia

yang disebut potensial

aksi berjalan di sepanjang

akson dari sebuah neuron.

Ketika gelombang mencapai

sebuah sinaps, ia akan

memicu pelepasan sejumlah

kecil molekul

neurotransmitter, yang

berikatan dengan molekul

reseptor kimia yang terletak

di membran sel sasaran.

Gambar. 3.14 Daerah Sinapsis Dalam Mengantar Implus Masuk.

Kebanyakan neuron mengirimkan sinyal melalui akson, walaupun
beberapa jenis mampu melakukan komunikasi dendrit ke dendrit. (faktanya,
jenis-jenis neuron disebut sel amakrin tidak memiliki akson, dan
berkomunikasi hanya melalui dendrit mereka.) Sinyal neural berpropagasi
sepanjang sebuah akson dalam bentuk gelombang elektrokimia yang
disebut potensial aksi, yang menghasilkan sinyal sel ke sel di tempat terminal
akson membentuk kontak sinaptik dengan sel lain.[31]

Sinaps dapat berupa elektrik atau kimia. Sinaps elektrik membuat
hubungan elektrik langsung di antara neuron-neuron,[32] tetapi sinaps kimia
lebih umum, dan lebih beragam dalam fungsi.[33] Di sebuah sinaps kimia, sel
mengirimkan sinyal yang disebut presinaptik, dan sel yang menerima sinyal

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

71

FISIOLOGI OLAHRAGA

disebut postsinaptik. Baik presinaptik dan postsinaptik penuh dengan mesin
molekular yang membawa proses sinyal. Daerah presinaptik mengandung
sejumlah besar vessel bulat yang sangat kecil yang disebut vesikel sinaptik,
dipenuhi oleh bahan-bahan kimia neurotransmitter.[31]

Ketika terminal presinaptik terstimulasi secara elektrik, sebuah
susunan molekul yang melekat pada membran teraktivasi, dan menyebabkan
isi dari vesikel dilepaskan ke dalam celah sempit di antara membran
presinaptik dan postsinaptik, yang disebut celah sinaptik (synaptic cleft).
Neurotransmitter kemudian berikatan dengan reseptor yang melekat pada
membran postsinaptik, menyebabkan neurotransmiter masuk ke dalam status
teraktivasi.[33] Tergantung pada tipe reseptor, efek yang dihasilkan pada sel
postsinaptik mungkin eksitasi, penghambatan, atau modulasi dalam berbagai
cara yang lebih rumit. Contohnya, pelepasan neurotransmitter asetilkolin pada
kontak sinaptik di antara neuron motorik dan sebuah sel otot menginduksi
kontraksi cepat dari sel otot.[34] Seluruh proses transmisi sinaptik memerlukan
hanya sebuah fraksi dari sebuah milidetik, walaupun efek pada sel postsinaptik
mungkin berlangsung lebih lama (bahkan tidak terbatas, dalam kasus ketika
sinyal sipatik mengarah pada informasi sebuah jejak ingatan).[8]

Secara harfiah ada beratus-ratus jenis sinaps. Faktanya, ada lebih dari
seratus neurotransmitter yang diketahui, dan banyak di antara mereka
memiliki jenis reseptor ganda.[35] Banyak sinaps menggunakan lebih dari 1
neurotransmitter—sebuah pengaturan umum untuk sebuah sinaps adalah
menggunakan sebuah molekul neurotransmiter kecil yang bekerja cepat
seperti glutamat atau GABA, sejalan dengan 1 atau lebih
neurotransmiter peptida yang memainkan peran modulatoris yang lebih
lambat. Ahli saraf molekular biasanya membagi reseptor menjadi 2 kelompok
besar: kanal ion berpagar kimia (chemically gated ion channels) dan sistem

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

72

FISIOLOGI OLAHRAGA

pengantar pesan kedua (second messenger system). Ketika sebuah kanal ion
berpagar kimia teraktivasi, kanal tersebut akan membentuk sebuah tempat
untuk dapat dilalui yang mengizinkan jenis ion tertentu yang spesifik untuk
mengalir melalui membran. Tergantung jenis ion, efek pada sel sasaran
mungkin eksitasi atau penghambatan. Ketika sebuah sistem pengantar pesan
kedua teraktivasi, sistem ini akan memulai kaskade interaksi molekular di
dalam sel sasaran, yang pada akhirnya akan memproduksi berbagai macam
efek rumit/kompleks, seperti peningkatan atau penurunan sensitivitas sel
terhadap stimuli, atau bahkan mengubah transkripsi gen.

Menurut hukum yang disebut prinsip Dale, yang hanya memiliki
beberapa pengecualian, sebuah neuron melepaskan neurotransmiter yang
sama pada semua sinapsnya.[36] Walaupun demikian, bukan berarti bahwa
sebuah neuron mengeluarkan efek yang sama pada semua sasarannya, sebab
efek sebuah sinaps tergantung tidak hanya pada neurotransmitter, tetapi pada
reseptor yang diaktivasinya.[33] Karena sasaran yang berbeda dapat (dan
umumnya memang) menggunakan berbagai jenis reseptor, hal ini
memungkinkan neuron untuk memiliki efek eksitatori pada 1 set sel sasaran,
efek penghambatan pada yang lain, dan efek modulasi rumit/kompleks pada
yang lain. Walaupun demikian, 2 neurotransmitter yang paling sering
digunakan, glutamat dan GABA, masing-masing memiliki efek konsisten.
Glutamat memiliki beberapa jenis reseptor yang umum ada, tetapi semuanya
adalah eksitatori atau modulatori. Dengan cara yang sama, GABA memiliki
jenis reseptor yang umum ada, tetapi semuanya adalah
penghambatan.[37] Karena konsistensi ini, sel glutamanergik kerapkali disebut
sebagai "neuron eksitatori", dan sel GABAergik sebagai "neuron
penghambat". Ini adalah penyimpangan terminologi — reseptornyalah yang
merupakan eksitatori dan penghambat, bukan neuronnya — tetapi hal ini
umum terlihat bahkan dalam publikasi ilmiah.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

73

FISIOLOGI OLAHRAGA

Satu subset sinaps yang paling penting mampu membentuk jejak
ingatan dengan cara perubahan dalam kekuatan sinaptik tergantung aktivitas
yang bertahan lama.[38] Ingatan neural yang paling dikenal adalah sebuah
proses yang disebut potensiasi jangka panjang (long-term potentiation,
disingkat LTP), yang beroperasi pada sinaps yang menggunakan
neurotransmitter glutamat yang bekerja pada sebuah jenis reseptor khusus
yang dikenal sebagai reseptor NMDA.[39] Reseptor NMDA memiliki sifat
"assosiasi": jika 2 sel terlibat dalam sinaps yang terkavitasi keduanya pada
kurang lebih waktu yang sama, sebuah kanal terbuka sehingga mengizinkan
kalsium untuk mengalir menuju sel sasaran.[40]

Pemasukan kalsium memicu sebuah kaskade pengantar pesan kedua
yang pada akhirnya mengarah pada peningkatan sejumlah reseptor glutamat
dalam sel sasaran, sehingga meningkatkan kekuatan efektif sinaps. Perubahan
kekuatan ini dapat berlangsung beberapa minggu atau lebih panjang. Sejak
penemuan LTP pada tahun 1973, banyak jenis jejak ingatan sinaptik
ditemukan, termasuk peningkatan atau penurunan dalam kekuatan sinaptik
yang diinduksi oleh berbagai kondisi, dan berlangsung dalam berbagai periode
yang beragam.[39]

Pembelajaran pahala (reward learning), contohnya, bergantung pada
bentuk variasi dari LTP yang dikondisikan pada sebuah ekstra masukan yang
berasal dari jalur pensinyalan pahala (reward-signalling pathway)
menggunakan dopamin sebagai neurotransmitter.[41] Semua bentuk
modifikasi sinaptik ini, secara kolektif, menimbulkan neuroplastisitas, yaitu
kemampuan sebuah sistem saraf untuk beradaptasi pada variasi dalam
lingkungan.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

74

FISIOLOGI OLAHRAGA

▪ Sirkuit Reflek Dan Rangsang Stimulusnya

Fungsi dasar neuronal mengirimkan sinyal kepada sel lain meliputi

kemampuan neuron untuk mengubah sinyal dengan yang lain. Jaringan kerja

terbentuk dengan kelompok saling terhubung dari neuron mampu

menjalankan berbagai fungsi, termasuk fitur deteksi, generasi pola, dan

pengaturan waktu.[42] Nyatanya, sulit untuk menentukan batas proses jenis

informasi yang dapat dikerjakan oleh jaringan saraf: Warren

McCulloch dan Walter Pitts menunjukkan pada tahun 1943 bahwa

bahkan jaringan saraf tiruan dibentuk dari sebuah abstraksi matematika yang

sangat disederhanakan mampu

melakukan perhitungan

universal.[43] Dengan mempertimbangkan

fakta bahwa neuron secara individual mampu

menggenerasikan pola aktivitas temporal

kompleks secara bebas, rentang kemampuan

sangat mungkin ada bahkan untuk

sekelompok kecil neuron di luar pengertian

yang ada sekarang.[42]

Gambar. 3.15 Penggambaran jalur rasa sakit, dari Treatise of Man karya René Descartes.

Dalam sejarah, selama bertahun-tahun pandangan utama dalam fungsi
sistem saraf adalah penghubung stimulus-respons.[44] Dalam konsep ini,
proses saraf dimulai dengan stimuli yang mengaktifkan neuron sensorik,
menghasilkan sinyal yang berpropagasi melalui serangkaian hubungan
dalam sumsum tulang belakang dan otak, mengaktifkan neuron motorik dan
maka menghasilkan respons seperti kontraksi otot. Descartes percaya bahwa
semua tingkah laku hewan, dan kebanyakan tingkah laku manusia, dapat
dijelaskan dalam kerangka sirkuit stimulus-respons, walaupun ia juga

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

75

FISIOLOGI OLAHRAGA

percaya bahwa fungsi kognitif yang lebih tinggi seperti bahasa tidak mampu
dijelaskan secara mekanis.[45] Charles Sherrington, dalam bukunya pada
tahun 1906 yang berjudul The Integrative Action of the Nervous
System,[44] mengembangkan konsep mekanisme stimulus-respons dengan
cara yang lebih detail, dan Behaviorisme, mazhab yang
mendominasi psikologi sepanjang pertengahan abad ke-20, mencoba untuk
menjelaskan setiap aspek tingkah laku manusia dalam rangka stimulus-
respons.[46]

Namun, penelitian elektrofisiologi yang dimulai pada awal abad 20
dan mencapai produktivitasnya pada tahun 1940 menunjukkan bahwa sistem
saraf mengandung berbagai mekanisme untuk menghasilkan pola aktivitas
secara intrinsik, tanpa memerlukan stimulus eksternal.[47] Neuron-neuron
ditemukan mampu memproduksi rangkaian potensial aksi reguler, atau
rangkaian ledakan (sequences of bursts), bahkan dalam isolasi
penuh.[48] Ketika neuron aktif secara intrinsik terhubung dengan yang lain
dalam sirkuit kompleks, kemungkinan penghasilan pola temporer yang lebih
rumit menjadi jauh lebih besar.[42] Konsep modern memandang fungsi sistem
saraf sebagian dalam kerangka rangkaian stimulus-respons, dan sebagian
dalam kerangka pola aktivitas yang dihasilkan secara intrinsik — kedua jenis
aktivitas berinteraksi dengan yang lain untuk menggenerasikan tingkah laku
berulang-ulang.[49]

Skema fungsi saraf dasar yang disederhanakan: sinyal diambil oleh
reseptor sensoris dan dikirim ke sumsum tulang belakang dan otak, tempat
terjadinya pemrosesan yang menghasilkan sinyal dikirim kembali ke
sumsum tulang belakang dan kemudian ke neuron motorik.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

76

FISIOLOGI OLAHRAGA

Gambar.3.16 Saraf Berdasarkan Fungsinya

Jenis sirkuit saraf yang paling sederhana adalah lengkung refleks
(reflex arc), yang dimulai dari masukan sensoris dan berakhir dengan keluaran
motorik, melewati serangkaian neuron di tengahnya.[50] Contohnya,
pertimbangkan "refleks penarikan" yang menyebabkan tangan tertarik ke
belakang setelah menyentuh kompor panas. Sirkuit dimulai dengan reseptor
sensoris di kulit yang teraktivasi oleh kadar panas yang membahayakan:
sebuah jenis struktur molekuler khusus melekat pada membran menyebabkan
panas untuk mengubah medan listrik di sepanjang membran.

Jika perubahan dalam potensial ekletrik cukup besar, ia akan
membangkitkan potensial aksi, yang ditransmisikan sepanjang akson sel
reseptor, menuju sumsum tulang belakang. Di sana akson akan membuat
kontak sinaptik eksitatori dengan sel lain, beberapa dari antaranya
memproyeksikan (mengirim keluaran aksonal) ke regio yang sama dari
sumsum tulang belakang, dan yang lain memproyeksikan ke dalam otak. Satu

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

77

FISIOLOGI OLAHRAGA

sasaran adalah serangkaian interneuron tulang belakang yang
memproyeksikan ke neuron motorik untuk mengontrol otot lengan.

Interneuron mengeksitasi neuron motorik, dan jika eksitasi cukup kuat,
beberapa dari neuron motorik menghasilkan potensial aksi, yang berjalan
sepanjang akson ke titik di mana mereka membuat kontak sinaptik eksitatori
dengan sel otot. Sinyal eksitatori memicu kontraksi sel otot, yang
menyebabkan sudut sendi dalam lengan berubah, menarik lengan menjauh.
Dalam kenyataannya, skema ini berkaitan dengan berbagai
komplikasi.[50] Walaupun untuk refleks yang paling sederhana ada jalur saraf
pendek dari neuron sensorik ke neuron motorik, ada juga neuron yang dekat
yang berpartisipasi dalam sirkuit dan memodulasi respons. Lebih lanjut lagi,
ada proyeksi dari otak ke sumsum tulang belakang yang mampu meningkatkan
atau menghambat refleks.

Walaupun refleks paling sederhana mungkin dimediasi oleh sirkuit
berada sepenuhnya di dalam sumsum tulang belakang, respon lebih
kompleks/rumit bergantung pada pemprosesan sinyal di dalam
otak.[51] Pertimbangkan, contohnya, apa yang terjadi ketika sebuah benda
dalam daerah visual perifer bergerak, dan seseorang melihat ke arahnya.
Respons sensoris awal, dalam retina mata, dan respons motorik akhir, dalam
inti okulomotor dari batang otak, semuanya tidaklah berbeda dari semua di
refleks sederhana, tetapi dalam tahap antara benar-benar berbeda. Tidak hanya
1 atau 2 langkah rangkaian pemrosesan, sinyal visual melewati mungkin
selusinan tahap integrasi, melibatkan thalamus, cerebral cortex, basal
ganglia, superior colliculus, cerebellum, dan beberapa inti batang otak).
Daerah-daerah ini membentuk fungsi pemrosesan sinyal yang meliputi deteksi
fitur, analisis persepsi, pemanggilan kembali ingatan, pengambilan keputusan,
dan perencanaan motorik.[52]

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

78

FISIOLOGI OLAHRAGA

Deteksi fitur adalah kemampuan untuk mengekstraksi secara biologis
informasi yang relevan dari kombinasi sinyal sensoris.[53] Dalam sistem
penglihatan, contohnya, reseptor sensoris dalam retina mata hanya mampu
untuk mendeteksi "titik cahaya" dalam dunia luar secara individual.[54] Neuron
penglihatan tingkat kedua menerima masukan dari kelompok-kelompok
reseptor primer, neuron yang lebih tinggi menerima masukan dari kelompok-
kelompok neuron tingkat kedua, dan seterusnya, membentuk tingkatan proses
hierarkis. Pada setiap tahapan, infromasi penting diekstraksi dari sinyal yang
dikumpulkan dan informasi yang tidak penting dibuang. Di akhir proses,
masukan sinyal mewakili "titik cahaya" telah ditransformasikan menjadi
perwakilan saraf dari objek dalam dunia sekitarnya dan sifatnya. Pemrosesan
sensoris paling canggih terjadi dalam otak, tetapi fitur ekstraksi kompleks juga
terjadi di sumsum tulang belakang dan organ sensoris periferal seperti retina.

G. Sistim Pernapasan / Respirasi

Sistem pernapasan atau sistem respirasi adalah sistem biologis yang
terdiri dari organ dan struktur-struktur lain yang digunakan untuk pertukaran
gas pada hewan dan tumbuhan. Anatomi dan fisiologi makhluk hidup yang
mewujudkan pertukaran gas ini sangat bervariasi, bergantung pada ukuran
tubuhnya, lingkungan tempat hidupnya, dan riwayat evolusinya. Pada hewan
darat, pernapasan berlangsung pada paru-paru.[1] Pertukaran gas di paru-paru
terjadi pada jutaan kantung udara kecil. Pada mamalia dan reptil, kantung
udara ini disebut alveolus (bentuk jamak: alveoli), tetapi
pada burung dinamakan atria.

Kantung udara mikroskopis tersebut sangat kaya akan suplai darah,
sehingga udara di dalamnya pun terhubung dengan darah.[2] Kantung

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

79

FISIOLOGI OLAHRAGA

udara ini berhubungan dengan lingkungan luar melalui sistem saluran
udara berupa tabung berongga. Saluran yang terbesar adalah trakea, yang
bercabang di tengah dada menjadi dua bronkus utama. Bronkus memasuki
paru-paru, tempat mereka bercabang menjadi bronkus sekunder dan tersier
yang rongganya semakin sempit, lalu bercabang menjadi banyak tabung
yang lebih kecil, yang dinamakan bronkiolus. Pada burung, bronkiolus
disebut parabronki. Pada bronkiolus atau parabronki inilah umumnya
terdapat alveoli pada mamalia dan atria pada burung. Udara harus dipompa
dari lingkungan luar menuju ke dalam alveoli atau atria melalui
proses bernapas yang melibatkan otot-otot pernapasan.

3.7 Materi Tambahan: Untuk
mempelajari lebih lanjut, simak materi
yang terdapat pada barcode disamping
dalam menambah pemahaman materi
ini.

Pada sebagian besar ikan dan sejumlah hewan akuatik lainnya,
pernapasan berlangsung pada insang, yang merupakan organ eksternal
(baik sebagian maupun sepenuhnya), yang terendam dalam lingkungan
perairan. Air akan mengalir melewati insang dengan berbagai cara, baik
aktif ataupun pasif. Pertukaran gas terjadi di insang yang terdiri dari
filamen tipis atau sangat datar, serta lamela yang mempertemukan secara
luas jaringan yang sangat tervaskularisasi dengan air.

Hewan lain, seperti serangga, memiliki anatomi sistem pernapasan
yang sangat sederhana. Pada amfibi, kulit pun berperan penting dalam
pertukaran gas. Tumbuhan juga memiliki sistem pernapasan tetapi arah
pertukaran gasnya bisa berlawanan jika dibandingkan dengan hewan.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

80

FISIOLOGI OLAHRAGA

Sistem pernapasan pada tumbuhan meliputi stomata, yang ditemukan di
berbagai bagian tumbuhan.[3]

Gambar 3.17 Sistim Pernapasan Manusia

Pada manusia dan mamalia lainnya, anatomi sistem pernapasan
umumnya berupa saluran pernapasan. Saluran tersebut dibagi menjadi saluran
pernapasan atas dan bawah. Saluran atas meliputi hidung, rongga
hidung, sinus paranasal, faring, dan bagian laring di atas pita suara. Saluran
bawah (Gambar 2) meliputi bagian bawah laring, trakea, bronkus, bronkiolus,
dan alveolus.

Percabangan saluran udara bagian bawah sering digambarkan sebagai
pohon pernapasan atau pohon trakeobronkial (Gambar 2).[4] Interval antara
titik-titik percabangan di sepanjang saluran yang menyerupai pohon tersebut
sering disebut sebagai "generasi", yang pada manusia dewasa jumlahnya

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

81

FISIOLOGI OLAHRAGA

sekitar 23. Percabangan atau generasi awal (sekitar 0-16) terdiri dari trakea
dan bronkus, serta bronkiolus besar yang hanya bertindak sebagai saluran
yang membawa udara ke bronkiolus pernapasan, saluran alveolar, dan alveoli
(sekitar generasi 17-23), tempat pertukaran gas terjadi.[5][6] Bronkiolus
didefinisikan sebagai saluran udara kecil yang tidak didukung oleh tulang
rawan.[4]

Bronkus pertama yang bercabang dari trakea merupakan bronkus
utama, baik di kanan maupun kiri. Sebagai saluran dengan diameter terbesar
kedua setelah trakea (1,8 cm), bronkus ini (berdiameter 1-1,4 cm)[5] memasuki
paru-paru di setiap hilum, tempat mereka bercabang menjadi bronkus
sekunder yang lebih sempit yang dikenal sebagai bronkus lobar, dan cabang
ini menjadi bronkus tersier yang lebih sempit yang dikenal sebagai bronkus
segmental. Pembagian bronkus segmental lebih lanjut (berdiameter 1 hingga
6 mm)[7] dikenal sebagai bronkus segmental urutan 4, 5, dan 6, atau
dikelompokkan bersama sebagai bronkus subsegmental.[8][9] Rata-rata
manusia dewasa memiliki 23 cabang pohon pernapasan. Sementara
itu, tikus hanya memiliki sekitar 13 cabang.

Alveoli merupakan ujung buntu "pohon pernapasan.” Artinya, udara
yang memasukinya harus keluar melalui rute yang sama. Sistem seperti ini
menciptakan ruang mati, dengan volume udara (sekitar 150 ml pada manusia
dewasa) yang mengisi saluran udara setelah ekshalasi dan kembali ke alveoli
sebelum sempat mencapai lingkungan luar.[10][11] Pada akhir inhalasi, saluran
udara dipenuhi dengan udara dari lingkungan, yang dihembuskan keluar tanpa
bersentuhan dengan penukar gas.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

82

FISIOLOGI OLAHRAGA

▪ Mekanika pernapasan

Pada mamalia, inhalasi saat istirahat (pernapasan tenang) terutama
disebabkan oleh kontraksi diafragma, yaitu lembaran otot berkubah ke atas
yang memisahkan rongga dada dari rongga perut. Ketika diagfragma
berkontraksi menjadi rata (bergerak ke bawah seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 7), volume rongga dada akan meningkat. Diafragma yang
berkontraksi mendorong organ perut ke bawah. Akan tetapi, karena dasar
panggul mencegah organ perut paling bawah bergerak lebih jauh, isi perut
yang lentur menyebabkan perut membuncit ke arah depan dan samping,
karena otot perut yang rileks tidak menahan gerakan ini (Gambar 7).

Penonjolan perut yang sepenuhnya bersifat pasif (dan menyusut saat
ekshalasi) selama pernapasan normal kadang-kadang disebut sebagai
"pernapasan perut", meskipun sebenarnya lebih tepat disebut "pernapasan
diafragma", yang tidak terlihat dari luar tubuh. Mamalia hanya menggunakan
otot perutnya pada ekshalasi paksa (lihat Gambar 8, dan penjelasan di bawah),
dan tidak pernah selama inhalasi dalam bentuk apa apa pun.

Saat diafragma berkontraksi, secara bersamaan sangkar
rusuk diperbesar karena tulang rusuk ditarik ke atas oleh otot-otot
interkostal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Semua tulang rusuk
miring ke bawah, dari belakang ke depan (seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 4); tetapi tulang-tulang rusuk terbawah juga miring ke bawah, dari
garis tengah ke arah luar (Gambar 5). Dengan demikian, diameter transversal
sangkar rusuk dapat ditingkatkan dengan cara yang sama seperti peningkatan
diameter antero-posterior, yaitu dengan gerakan gagang pompa yang
ditunjukkan pada Gambar 4.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

83

FISIOLOGI OLAHRAGA

Gambar.3.18 Miniatur Dalam Merancang Kefektifan Memperluas Oksigen

Pembesaran dimensi vertikal rongga dada akibat kontraksi diafragma,
dan pembesaran kedua dimensi horizontalnya akibat mengangkatnya bagian
depan dan sisi tulang rusuk, menyebabkan tekanan intratoraks menurun.
Interior paru-paru terbuka ke udara luar, dan karena bersifat elastis, menjadi
mengembang untuk mengisi peningkatan ruang. Udara masuk ke paru-paru
melalui saluran pernapasan (Gambar 2). Pada kondisi sehat, saluran udara ini
(mulai dari hidung atau mulut, dan berakhir di kantung buntu mikroskopis
yang disebut alveoli) selalu terbuka, meskipun diameter berbagai bagian dapat
diubah oleh sistem saraf simpatik dan parasimpatik. Oleh karena itu, tekanan
udara alveolar selalu mendekati tekanan udara atmosfer (sekitar 100 kPa di
permukaan laut) saat istirahat, dengan gradien tekanan yang menyebabkan

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

84

FISIOLOGI OLAHRAGA

udara bergerak masuk dan keluar dari paru-paru selama bernapas jarang
melebihi 2-3 kPa.[13][14]

Gambar 3.19 Otot-otot pernapasan saat Gambar 3.20 Otot-otot pada pernapasan
istirahat: inhalasi di sebelah kiri, ekshalasi paksa (inhalasi dan ekshalasi). Kode
di sebelah kanan. Otot-otot yang warnanya sama dengan di sebelah kiri.
berkontraksi ditunjukkan dengan warna Selain kontraksi diafragma yang lebih kuat
merah; otot-otot yang berelaksasi dengan dan ekstensif, otot-otot interkostalis dibantu
warna biru. Kontraksi diafragma umumnya oleh otot-otot aksesori inhalasi untuk
berkontribusi paling besar pada ekspansi memperbesar pergerakan tulang rusuk ke
rongga dada (biru muda). Namun, pada saat atas, mengakibatkan ekspansi sangkar rusuk
yang sama, otot-otot interkostal menarik yang lebih besar. Selama ekshalasi, terlepas
tulang rusuk ke atas (efeknya ditunjukkan dari relaksasi otot-otot inhalasi, otot-otot
oleh panah) yang juga mengakibatkan perut secara aktif berkontraksi untuk
sangkar rusuk mengembang selama inhalasi menarik tepi bawah sangkar rusuk ke bawah
(lihat diagram di sisi lain halaman). sehingga mengurangi volume tulang rusuk,
Relaksasi semua otot-otot ini selama dan pada saat yang sama mendorong
ekshalasi mengakibatkan sangkar rusuk dan diafragma jauh ke atas, ke dalam toraks.
perut (hijau muda) kembali secara elastis ke
posisi istirahat mereka. Bandingkan dengan
Gambar 6, video MRI yang menunjukkan
gerakan dada selama siklus pernapasan.
Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

85

FISIOLOGI OLAHRAGA

Selama ekspirasi, otot diafragma dan otot interkostal berlaksasi. Hal
ini mengembalikan dada dan perut ke posisi yang ditentukan oleh elastisitas
anatomi mereka. Kondisi ini merupakan "posisi istirahat menengah" dari
toraks dan perut (Gambar 7) ketika paru-paru menampung kapasitas residual
fungsional udara (area biru muda di ilustrasi sebelah kanan Gambar 7), yang
pada manusia dewasa volumenya sekitar 2,5-3,0 liter (Gambar 3).[6] Ekshalasi
saat istirahat berlangsung sekitar dua kali lebih lama dari inhalasi karena
diafragma secara pasif berelaksasi dengan lebih tenang dibandingkan
kontraksi aktif selama inhalasi.

Gambar. 3.21 Perubahan komposisi udara alveolar selama siklus pernapasan normal saat
beristirahat. Skala di sebelah kiri dan garis biru menunjukkan tekanan parsial karbon dioksida
dalam kPa, sedangkan skala di sisi kanan dan garis merah menunjukkan tekanan parsial
oksigen, juga dalam kPa (untuk mengubah kPa menjadi mm Hg, kalikan dengan 7.5).

Volume udara yang bergerak masuk atau keluar (di hidung atau mulut)
selama satu siklus pernapasan disebut volume tidal. Pada manusia dewasa
yang beristirahat, volume ini sekitar 500 ml per napas. Pada akhir ekshalasi,

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

86

FISIOLOGI OLAHRAGA

saluran udara mengandung sekitar 150 ml udara alveolar yang merupakan
udara pertama yang dikembalikan ke dalam alveoli selama
inhalasi.[10][15] Volume udara ini, yang dihembuskan keluar dari alveoli dan
kembali lagi, dikenal sebagai ventilasi ruang mati, yang memiliki konsekuensi
bahwa dari 500 ml udara yang dihirup ke dalam alveoli setiap kali bernapas,
hanya 350 ml (500 ml - 150 ml = 350 ml) yang merupakan udara segar yang
hangat dan lembab.[6] Karena 350 ml udara segar ini dicampur secara
menyeluruh dan diencerkan oleh udara yang tersisa di alveoli setelah ekshalasi
normal (yaitu kapasitas residual fungsional sekitar 2,5-3,0 liter), komposisi
udara alveolar hanya sangat sedikit berubah selama siklus pernapasan (lihat
Gambar 9). Ketegangan (atau tekanan parsial) oksigen tetap mendekati 13-14
kPa (sekitar 100 mm Hg), sedangkan karbon dioksida sangat mendekati 5,3
kPa (atau 40 mm Hg). Hal ini kontras dengan komposisi udara luar yang
kering di permukaan laut, dengan tekanan parsial oksigen adalah 21 kPa (atau
160 mm Hg) dan karbon dioksida 0,04 kPa (atau 0,3 mmHg).[6]

Saat bernapas dengan berat (hiperpnea), misalnya selama berolahraga,
inhalasi terjadi akibat kontraksi diafragma yang bergerak lebih kuat dan lebih
besar dibandingkan saat istirahat (Gambar 8). Selain itu, "otot aksesori
inhalasi" turut melebih-lebihkan aksi otot interkostal (Gambar 8). Otot
aksesori inhalasi ini adalah otot yang membentang dari tulang leher dan
pangkal tengkorak hingga tulang rusuk atas dan sternum, kadang-kadang
melalui perlekatan perantara pada tulang selangka (klavikula).[6] Ketika
mereka berkontraksi, volume internal sangkar rusuk meningkat jauh lebih
besar dibandingkan yang dapat dicapai dengan kontraksi otot-otot interkostal
saja. Dilihat dari luar tubuh, terangkatnya tulang selangka selama inhalasi
berat kadangkala disebut pernapasan klavikular atau pernapasan dangkal,
yang terlihat terutama selama serangan asma dan pada orang dengan penyakit
paru obstruktif kronis.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

87

FISIOLOGI OLAHRAGA

Selama pernapasan berat, ekshalasi disebabkan oleh relaksasi semua
otot inhalasi. Tetapi sekarang, otot-otot perut, bukannya tetap rileks (seperti
saat istirahat), malah berkontraksi dengan paksa, menarik tepi bawah tulang
rusuk ke arah bawah (depan dan samping) (Gambar 8). Hal ini tidak hanya
mengurangi ukuran tulang rusuk secara drastis, tetapi juga mendorong organ-
organ perut ke atas melawan diafragma, sehingga menggelembung jauh ke
dalam toraks (Gambar 8). Volume paru akhir pernapasan sekarang jauh di
bawah posisi tengah istirahat dan memuat jauh lebih sedikit udara
dibandingkan "kapasitas residual fungsional" saat istirahat. Namun, pada
mamalia normal, paru-paru tidak dapat dikosongkan sepenuhnya. Pada
manusia dewasa selalu ada setidaknya 1 liter udara yang tersisa di paru-paru
setelah pernapasan maksimum.[6]

Irama pernapasan masuk dan keluar yang berlangsung otomatis, dapat
terganggu oleh batuk dan bersin (bentuk pernapasan yang sangat kuat), oleh
ekspresi berbagai emosi (tertawa, menghela nafas, menangis kesakitan) dan
oleh tindakan seperti berbicara, menyanyi, bersiul, dan memainkan alat musik
tiup. Semua tindakan ini bergantung pada otot-otot yang dijelaskan di atas,
dan berpengaruh terhadap pergerakan masuk dan keluarnya udara dari paru-
paru.

Meskipun bukan bentuk pernapasan, manuver Valsava melibatkan
otot-otot pernapasan. Faktanya, tindakan ini adalah upaya pernapasan yang
sangat kuat terhadap glotis yang tertutup rapat, sehingga tidak ada udara yang
bisa keluar dari paru-paru.[16] Sebaliknya, isi perut digerakkan ke arah yang
berlawanan, melalui lubang di dasar panggul. Otot-otot perut berkontraksi
dengan sangat kuat, menyebabkan tekanan di dalam perut dan dada meningkat
sangat tinggi. Manuver Valsava dapat dilakukan secara sukarela, tetapi
umumnya terjadi secara refleks ketika mencoba mengosongkan perut selama,

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

88

FISIOLOGI OLAHRAGA

misalnya, buang air besar yang sulit, atau saat melahirkan. Pernapasan
berhenti selama manuver ini.

.

H. Sistim Imun

Sistem imun atau sistem kekebalan adalah sel-sel dan banyak struktur
biologis lainnya yang bertanggung jawab atas imunitas, yaitu pertahanan
pada organisme untuk melindungi tubuh dari pengaruh biologis luar dengan
mengenali dan membunuh patogen. Sementara itu, respons kolektif dan
terkoordinasi dari sistem imun tubuh terhadap pengenalan zat asing
disebut respons imun. Agar dapat berfungsi dengan baik, sistem ini akan
mengidentifikasi berbagai macam pengaruh biologis luar seperti
dari infeksi, bakteri, virus sampai parasit, serta menghancurkan zat-zat asing
lain dan memusnahkan mereka dari sel dan jaringan organisme yang sehat
agar tetap berfungsi secara normal.

Manusia dan vertebrata berahang lainnya memiliki mekanisme pertahanan
yang kompleks, yang dapat dibagi menjadi sistem imun bawaan dan sistem
imun adaptif. Sistem imun bawaan merupakan bentuk pertahanan awal yang
melibatkan penghalang permukaan, reaksi peradangan, sistem komplemen,
dan komponen seluler. Sistem imun adaptif berkembang karena diaktifkan
oleh sistem imun bawaan dan memerlukan waktu untuk dapat mengerahkan
respons pertahanan yang lebih kuat dan spesifik. Imunitas adaptif (atau
dapatan) membentuk memori imunologis setelah respons awal terhadap
patogen dan membuat perlindungan yang lebih ditingatkan pada pertemuan
dengan patogen yang sama berikutnya. Proses imunitas dapatan ini menjadi
dasar dari vaksinasi.

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

89

FISIOLOGI OLAHRAGA

Gangguan pada sistem imun dapat berupa imunodefisiensi, penyakit
autoimun, penyakit inflamasi, dan kanker.[1] Imunodefisiensi dapat terjadi

Gambar.3.22 Sistem Imun (Hasil Pemindaian Mikroskop Elektron Yang Menunjukkan
Suatu Neutrofil (Kuning) Yang Sedang Menelan Bakteri Antraks (Jingga))

ketika sistem imun kurang aktif sehingga dapat menimbulkan infeksi
berulang dan dapat mengancam jiwa. Pada manusia, imunodefisiensi dapat
disebabkan karena faktor genetik seperti pada penyakit defisiensi imunitas
kombinasi serta kondisi dapatan seperti sindrom defisiensi imun
dapatan (AIDS) yang disebabkan oleh retrovirus HIV. Sebaliknya, penyakit
autoimun menyebabkan sistem imun menjadi hiperaktif menyerang jaringan
normal seakan-akan jaringan tersebut merupakan benda asing. Di satu sisi,
ilmu pengetahuan pun terus berkembang dan manipulasi dalam kedokteran
telah dilakukan. Penggunaan obat imunosupresif telah berhasil menekan
sistem imun yang hiperaktif, dan penggunaan imunoterapi telah dilakukan
untuk pengobatan kanker.

Patogen dapat berevolusi secara cepat dan mudah beradaptasi agar
terhindar dari identifikasi dan penghancuran oleh sistem imun, tetapi
mekanisme pertahanan tubuh juga berevolusi untuk mengenali dan

Moch. Nasmay Lupita, S.Or / Pascasarjana / Universitas Negeri Malang

90