METABOLISME DAN KEBUTUHAN ENERGI PADA ATLET Faiz Nur Hanum, S.Gz., M.Kes.

Pendahuluan Pada saat berolahraga, tubuh hanya akan memperoleh energi dari pemecahan moluk Adenosine Triphosphate (ATP). Simpanan energi dalam tubuh, seperti simpanan phosphocretine (PCr), karbohidrat, lemak dan protein, molekul ATP dihasilkan dengan melibatkan reaksi kimia yang kompleks Penggunaan simpanan energi tsb untuk menghasilkan molekul ATP, tergantung pada jenis aktivitas dan intensitas olahraga yang dilakukan

Aktivitas Aerobik dan Anaerobik saat Berolahraga Kegiatan/olahraga yang bersifat ketahanan, seperti jogging, marathon, traithlon dan bersepeda jarak jauh Bergantung pada katersediaan oksigen untuk membantu proses metabolisme energi Bergantung juga pada kerja organ tubuh seperti paru-paru, jantung dan pembuluh darah untuk mengangkut oksigen agar metabolisme energi berjalan dengan sempurna Aktivitas ini umumnya dilakukan dengan intensitas rendah namun dalam jangka waktu yang cukup lama

Anaerobik Kegiatan olahraga yang membutuhkan tenaga besar dan dalam waktu singkat seperti angkat berat, push-up, sprint, loncat jauh Aktivitas anaerobik, dilakukan dengan intensitas yang tinggi yang membutuhkan energi yang cepat dan dalam waktu yang singkat namun tidak dapat dilakukan secara kontinu untuk waktu yang lama Aktivitas ini umumnya membutuhkan interval istirahat agar ATP dapat diregenerasi sehingga kegiatan dapat dilanjutkan kembali

Dalam beberapa jenis olahraga beregu/individual, akan terdapat kegiatan seperti meloncat, mengoper, menendang, melempar, memukul bola, atau juga mengejar bola dengan cepat yang bersifat anaerobik. Oleh sebab itu, beberapa olahraga seperti sepakbola, bola basket, atau juga tenis lapangan disebut kegiatan olahraga dengan kombinasi aerobik dan anaerobik.

Metabolisme Energi saat Olahraga Inti dari proses metabolisme energi dalam tubuh adalah meresintesis molekul ATP, prosesnya dapat berjalan secara aerobik maupun anaerobik. saat berolahraga, 3 jalur metabolisme tubuh yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi yaitu Hidrolisis Phosphocreatine (PCr), glikolisis anaerobik glukosa dan pembakaran simpanan karbohidrat, lemak dan protein

Metabolisme energi pada Aktivitas aerobik dan anaerobik Pada olahraga dominan aerobik, metabolisme energi dilakukan melalui pembakaran cadangan karbohidrat, lemak, dan sebagian kecil (±5%) protein dalam tubuh untuk menghasilkan ATP, Proses metabolisme energi ini dibantu oleh Oksigen yang diperoleh melalui proses pernapasan Pada aktivitas anaerobik, energi untuk aktivitas diperoleh melalui hidrolisis phosphocreatine (PCr) dan glikolisis glukosa secara anaerobik, Proses metabolisme energi secara anaerobik ini dapat berjalan tanpa oksigen. Metabolisme anaerobik dapat menghasilkan ATP lebih cepat dibandingkan aerobik. Untuk gerakan damlam olahraga yang membutuhkan tenaga yang besar dan waktu yang singkat, metabolisme anaerobik dapat menghasilkan ATP dalam waktu yang cepat namun waktunya terbatas dan jumlahnya juga lebih sedikti dibandingkan dengan metabolisme aerobik. Metabolisme anaerobik juga menghasilkan produk sampingan berupa asam laktat, yang apabila terakumulasi dapat menghambat kontraksi otot dan menyebabkan rasa nyeri pada otot. Hal ini menyebabkan gerakan bertenaga pada waktu olahraga tidak dapat dilakukan secara kontinu, namun harus ada interval istirahat.

Metabolisme Anaerobik Sistem PCr Glikolisis/sistem glikolitik

Sistem PCr (phosphocreatine) Creatine  asam amino yang tersimpan dalam otot dan berfungsi sebagai sumber energi Bentuk creatine yang sudah terfosforisasi  phosphocreatine (PCr) berperan penting dalam metabolisme anaerobik untuk menghasilkan ATP Phosphocreatine akan dipecah menjadi Pi (inorganik fosfat) dengan bantuak enzim creatine kinase Pi akan berikatan dengan molekul ADP dan membentuk ATP Sistem PCr menghasilkan energi dalam jumlah besar (±2.3 mmol ATP/kg berat basah otot perdetik) Karena jumlah simpanan PCr terbatas dalam jaringan (± 14-24mmolATP/kg berat basah otot)  energi yang dihasilkan hanya dapat bertahan untuk mendukung aktivitas anaerobik selama 5-10 detik

Glikolisis (sistem glikolitik) Glikolisis menggunakan simpanan glukosa yang terdapat pada glikogen otot ataupun glukosa darah untuk menghasilkan ATP Terjadi dalam sitoplasma sel Glikolisis  mengubah molekul glukosa menjadi asam piruvat dan juga pembentukan ATP ATP yang dihasilkan, jumlah nya berbeda, tergantung pada asal glukosa Jika glukosa dari darah  2ATP, jika glukosa dari glikogen otot  3ATP Molekul asam piruvat dari prose glikolisis dapat mengalami metabolisme lanjutan baik aerobik maupun anaerobik (tergantung ketersediaan oksigen) Jika oksigen terbatas saat pembentukan asam piruvat dan terjadi secara cepat (seperti saat kondisi sprint)  asampiruvat dikonvesi menjadi asam laktat

Metabolisme aerobik Olahraga ketahanan (ndurance) seperti marathin, sepeda jarak jauh, lari 10km, produksi energi bergantung pada sistem metabolisme aerobik melalui pembakaran karbohidrat, lemak dan sedikit protein  atlet harus memiliki kemampuan yang baik dalam memasok oksigen ke dalam tubuh supaya metabolisme aerobik dapat berjalan sempurna. Simpanan karbohidrat merupakan sumber energi utama dalam metabolisme aerobik

Metabolisme Aerobik

Pembakaran karbohidrat Glukosa (dari glukosa darah maupun glikogen otot) akan mengalami glikolisis untuk menghasillkan ATP + asam piruvat (menghasil 2 ATP dari glukosa darah, 3ATP dari glikogen otot) Asam piruvat diubah menjadi Asetik-KoA dibantu oleh oksigen menghasilkan 2-3 ATP dengan hasil sampingan NaOH Asetil-KoA kemudian masuk kedalam siklus asam sitrat dan diubah menjadi CO2, ATP, NADH, dan FADH2

Setelah proses asam sitrat, metabolisme glukosa dilanjutkan dengan proses fosforilasi oksidatif Fosforilasi oksidatif mengubah NADH dan FADH2 menjadi molekul ATP dan H2O (1 molekul NADH 2ATP, 1 molekul FADH2 3ATP) Proses metabolisme energi secara aerobik melalui pembakaran glukosa menghasil total 38ATP dengan produk sampingan berupa CO2 dan H2O

Metabolisme Lemak 1st Step  pemecahan cadangan lemak tubuh (trigliserida) yang tersimpan dalam jaringan adipose dan dalam sel otot melalui proses lipolisis Lipolisis menghasilkan asam lemak dan gliserol. 1 molekul trigeliserida menghasilkan 3 molekul asam lemak dan 1 molekul gliserol Molekul gliserol masuk ke dalam siklus metabolisme untuk diubah menjadi glukosa maupun asam piruvat. Asam lemak diubah menjadi unit kecil melalui proses beta oksidasi untuk menghasilkan ATP di dalam mitokondria sel Proses beta oksidasi berlangsung dengan oksigen serta membutuhkan karbohidrat untuk menyempurnakan pembakaran sel lemak

Asam lemak yang terdapat (umumny dalam bentuk rantai panjang yang terdiri dari ±16 atom karbon) kemudian dipecah menjadi unit kecil yang terbentuk dari 2 unit atom karbon Tiap unit 2 atom karbon berikatan dengan 1 molekul KoA  asetil KoA Asetil-Koa masuk kedalam siklus asam sitrat dan diproses untuk menghasilkan energi seperti halnya siklus asam sitrat pada metabolisme glukosa

Metabolisme energi untuk olahraga kombinasi aerobik dan anaerobik Olahraga beregu seperti sepakbola, bola basket, tenis  olahraga kombinasi antara intensitas tinggi dan rendah dengan metabolisme energi berupa aerobik dan anaerobik Pada aktivitas intensitas tinggi yang membutuhkan power secara cepat (seperti berlari untuk mengejar bola, memukul bola dengan keras) energi tubuh akan berjalan secara anaerobik melalui sumber energi yang tersimpan dalam bentuk TP, phosphocreatine dan simpanan karbohidrat Saat melakukan aktivitas dengan intensitas rendah (berlari perlahan) metabolisme tubuh akan berjalan secara anaerobik dengan sumber energi berupa simpanan karbohidrta (glukosa darah atau glikogen otot)

Pada olahraga beregu yang umumnya merupakan kombinasi antara endurance, speed dan power, cadangan karbohidrat dan lemak berkontribusi dalam menghasilkan energi. Karbohidrat lebih banyak menyumbangkan energi dibandingkan lemak  simpanan karbohidrat sebagai pembatas dalam mempertahankan performa dalam olah raga.

Menghitung Kebutuhan Energi Atlet

Besarnya kebutuhan energi tergantung dari energi yang digunakan setiap hari. Kebutuhan energi dihitung dengan memperhatikan beberapa komponen penggunaan energi yaitu : Basal Metabolic Rate (BMR), Specific Dynamic Action (SDA), Aktivitas Fisik Faktor Pertumbuhan

Langkah 1. IMT Tentukan status gizi atlet dengan menggunakan indeks massa tubuh (IMT) dan presentase lemak tubuh. Indeks massa tubuh merupakan pembagian berat badan dalam kg oleh tinggi badan dalam satuan meter dikwadratkan. Presentase lemak tubuh yaitu perbandingan antara lemak tubuh dengan masa tubuh tanpa lemak. Pengukuran lemak tubuh dilakukan dengan menggunakan alat skinfold caliper pada daerah trisep dan subskapula.

Langkah 2. BMR (Basal Metabolic Rate) BMR merupakan jumlah energi yang dikeluarkan untuk aktivitas vital tubuh seperti denyut jantung, bernafas, transmisi elektrik pada otot dan lain-lain. Tentukan basal metabolic rate (BMR) yang sesuai dengan jenis kelamin, umur dan berat badan. Caranya menentukan BMR dengan melihat tabel 1 atau tabel 2. Tambahkan BMR dengan specific dynamic action (SDA) yang besarnya 10% BMR = BMR + SDA (10% BMR)

Langkah 3. AKTIVITAS FISIK Aktivitas fisik = Pengeluaran energi untuk aktivitas fisik harian ditentukan oleh jenis, intensitas dan lamanya aktivitas fisik dan olahraga. Aktifitas fisik setiap hari ditentukan tingkatnya. Kemudian, hitung besarnya energi untuk aktifitas fisik tersebut (tanpa kegiatan olahraga). Pilihlah tingkat aktifitas fisik yang sesuai, baik untuk perhitungan aktifitas total maupun perhitungan aktifitas fisik yang terpisah dan jumlahkan. Gunakan tabel 3 untuk menentukan tingkat aktifitas total.

Kalikan faktor aktifitas fisik dengan BMR yang telah ditambah SDA Langkah 4 Kalikan faktor aktifitas fisik dengan BMR yang telah ditambah SDA

Langkah 5. AKTIVITAS OLAHRAGA Tentukan penggunaan energi sesuai dengan latihan atau pertandingan olahraga dengan menggunakan tabel 4. Kalikan jumlah jam yang digunakan untuk latihan per minggu dengan besar energi yang dikeluarkan untuk aktifitas olahraga. Total energi yang didapatkan dari perhitungan energi dalam seminggu, kemudian dibagi dengan 7 untuk mendapatkan penggunaan energi yang dikeluarkan per hari. Tambahkan besarnya penggunaan energi ini dengan besarnya energi yang didapatkan dari perhitungan langkah 4.

Tabel 4. Kebutuhan energi berdasarkan aktifitas olahraga (kal/menit) Berat Badan (kg) 50 60 70 80 90 Balap sepeda : - 9 km/jam 15 km/jam bertanding Bulutangkis Bola basket Bola voli Dayung Golf Hockey Jalan kaki : - 10 menit/km 8 menit/km 5 menit/km Lari : - 5,5 menit/km 4,5 menit/km 4 menit/km Renang : - gaya bebas gaya punggung gaya dada 3 5 8 7 2 4 6 10 11 13 9 12 15 14 18 17 21 19 20 23

Tabel 4. Kebutuhan energi berdasarkan aktifitas olahraga (kal/menit) Berat Badan (kg) 50 60 70 80 90 Senam Senam aerobik : - pemula - terampil Tenis lapangan : - rekreasi - bertanding Tenis meja Tinju : - latihan Yudo 3 5 7 4 9 11 10 6 8 13 12 15 14 18 20 17

Langkah 6. PERTUMBUHAN Anak dan remaja mengalami pertumbuhan sehingga memerlukan penambahan energi. Energi tambahan dibutuhkan untuk pertumbuhan tulang baru dan jaringan tubuh. Apabila atlet tersebut masih dalam usia pertumbuhan, maka tambahkan kebutuhan energi sesuai dengan tabel 5

CONTOH PERHITUNGAN ENERGI #1

Mary seorang mahasiswi berumur 20 tahun mempunyai tinggi badan 160 cm dan berat badan 60 kg. Dia seorang atlet bolabasket dalam tim nasional. Dia berlatih berupa lari 3 hari seminggu dengan kecepatan 5 menit per km selama satu jam. Selain itu, Mary berlatih bolabasket 2 kali seminggu selama 30 menit. Aktifitas sehari-hari berupa aktifitas ringan sedang, misalnya pergi ke kampus, belajar.

1. Langkah 1 Tentukan status gizi atlet dengan menggunakan indeks massa tubuh dan presentase lemak. IMT = 60 : (1,6)2 = 23,4 kg/m2 Artinya atlet ini IMT dalam keadaan normal 2. Langkah 2 Tentukan BMR untuk wanita dengan berat badan 60 kg yaitu 1491 kalori (tabel 2) Tentukan SDA  SDA = 10% x 1491 kalori = 149 kalori Jumlah BMR dengan SDA  BMR + SDA = 1491 kalori + 149 kalori = 1640 kalori 3. Langkah 3 dan langkah 4 Tentukan faktor aktifitas fisik kerja ringan sedang yaitu 1,6 (tabel 3) = 1,6 x 1640 = 2624 kalori

4. Langkah 5 Latihan lari setiap minggu yaitu = 3 x 60 menit x 10 kalori/menit = 1800 kalori/minggu Latihan bolabasket setiap minggu yaitu = 2 x 30 menit x 7 kalori/menit = 420 kalori/minggu Gunakan tabel 4 pada perhitungan aktifitas olahraga. Kebutuhan energi untuk aktifitas olahraga (lari dan latihan bolabasket) adalah 1800 + 420 = 2220 kalori/minggu. Kebutuhan energi untuk aktifitas olahraga per hari adalah = 2220 kalori/minggu : 7 hari = 317 kalori (per hari)

Jadi total kebutuhan energi per hari adalah  total kalori harian = 2624 + 317 = 2941 kalori Mary membutuhkan energi setiap hari yang berasal dari makanan yang dia konsumsi adalah 2941 kalori.