Bab 1

Fisiologi senaman di US- Sejarah dan Masa Depan

Adakah seseorang itu mampu menjadi pelari pecut bertaraf dunia kerana disebabkan

faktor genetik, ataupun disebabkan oleh latihan? Apakah akan terjadi kepada jantung anda

apabila mengambil ujian kecergasan? Apakah perubahan yang berlaku kepada otot anda hasil

daripada latihan ketahanan yang membolehkan anda untuk berlari dengan lebih pantas dalam

jarak yang lebih jauh? Jawapan bagi setiap persoalan ini tersedia dalam teks ini.

Walaubagaimanapun, kita akan pergi kepada penyataan yang mudah yang memberitahu

tentang latihan fisiologi digunakan untuk menghindar dan juga memulih penyakit jantung

koronari, persembahan sukan dari atlit-atlit elit, dan kebolehan seseorang untuk bergerak

dalam persekitaran yang mencabar seperti altitud yang tinggi.Terma yang diterima sejak

akhir-akhir ini seperti fisiologi sukan, nutrisi sukan dan perubatan sukan adalah bukti

mengenai timbulnya minat terhadap fisiologi dalam senaman dalam masalah yang sebenar.

Sebelum kita pergi dengan lebih jauh lagi, kita perlu mempelajari terlebih dahulu sejarah

tentang fisiologi sukan agar kita dapat memahami di manakah kita dan ke mana kita akan

pergi.

Permulaan dari Eropah

Tempat yang bagus untuk membincangkan sejarah fisiologi senaman di US ialah di

Eropah. Tiga orang saintis, A.V. Hill dari Britain, August Krogh dari Denmark dan Otto

Meyerhof dari Jerman, menerima hadiah Nobel kerana kajian mereka tentang otot atau

senaman otot. Hill dan Meyerhof berkongsi hadiah Nobel dalam Fisiologi dan perubatan pada

1922. Hill telah diiktiraf dalam pencapaiannya membuat ukuran yang tepat bagi penghasilan

haba semasa pengecutan otot dan pemulihan, dan Meyerhof untuk penemuannya dalam

hubungan antara penggunaan oksigen dan pengukuran asid laktik dalam otot. Hill

mempelajari matematik sebelum berminat dalam fisiologi. Tambahan pula, dalam hasil

kajiannya yang dibentangkan untuk hadiah Nobel, kajiannya terhadap manusia membawa

kepada perkembangan tulang rangka yang membuatkan kita faham mengenai faktor fisiologi

yang berkait rapat dengan larian jarak jauh.

Walaupun Krogh menerima hadiah Nobel bagi pencapaiannya dalam kajian

mengenai fungsi aliran kapilari, beliau juga dikenali dalam menentukan jumlah instrumentasi

yang sesuai dakam kajian fisiologi senaman. Alat penganalisis yang mampu menganalisis

jumlah CO2 dalam 0.001% dengan sempurna dan alat penimbang yang mampu menimbang

subjek manusia dengan tepat dalam beberapa gram adalah antara contoh ciptaan Krogh.

August Krogh Institute di Denmark mempunyai beberapa makmal fisiologi senaman yang

terunggul di dunia. Marie Krogh, isteri beliau,merupakan seorang lagi saintis yang hebat dan

diiktiraf dalam kajian beliau mengenai penyukatan kapasiti dalam jantung.

Terdapat juga beberapa orang saintis Eropah yang harus disebutkan, bukan sahaja

kerana sumbangan mereka dalam fisiologi senaman, malah nama mereka juga sering

digunakan dalam perbincangan mengenai fisiologi senaman. J.S. Haldane membuat beberapa

kajian mengenai fungsi CO2 dalam mengawal pernafasan. Haldane juga telah mencipta alat

penganalisis gas pernafasan yang dinamakan sempena nama beliau. C.G.Douglas melakukan

kajian perintis bersama Haldane mengenai fungsi O2 dan asid laktik dalam pengawalan

pernafasan semasa bersenam, termasuklah beberapa kajian yang dilakukan dalam altitud yang

berbeza. Beg pengumpul gas yang dibuat dari kanvas dan getah yang digunakan sejak sekian

lama dalam makmal-makmal fisiologi senaman dinamakan sempena nama Douglas Christian

Bohr dari Denmark, yang telah melakukan kajian klasik dalam bagaimana O2 bergabung

dengan haemoglobin. Perubahan lengkung dalam oksihaemoglobin disebabkan penambahan

CO2 dinamakan sempena nama beliau.Di dalam makmal Bohrlah Krogh memulakan karier

beliau dalam kajian pernafasan dans enaman bagi manusia.

Harvard Fatigue Laboratory

Permulaan bagi sejarah fisiologi senaman dalam US ialah di Harvard Fatigue

Laboratory. Professor L.J. Henderson menubuhkan makmal itu didalam Business School

untuk menjalankan kajian fisiologi dalam industri. Dr. David Bruce Dill adalah director

pengkaji ketika makmal tersebut dibuka pada 1927 sehingga ia ditutup pada 1947.

TeksDill, Life, Heat and Altitude ialah digalakkan untuk dibaca bagi pelajar dalam bidang

senaman dan fisiologi alam sekitar. Banyak kajian yang tepat yang dijalankan dalam makmal

menggunakan alat menganalisis gas Haldane bagi kajian gas pernafasan dan radas Van Slyke

bagu analisis darah-gas. Kemajuan dalam alatan berbantu komputerpada 80-an telah

membuatkan pengumpulan data menjadi mudah, tetapi tidak begitu membantu dalam

ketepatan ukuran.

Harvard Fatigue Laboratory telah menarik ramai pelajar dalam bidang perubatan

serta para saintis dari negara-negara lain. Ramai alumni dari makmal tersebut diiktiraf dalam

pencapaian mereka bagi kajian mereka dalam fisiologi senaman. Dua orang pelajar

perubatan, Steven Horvath dan Sid Robinson, berjaya mendapat kerjaya masing-masing di

Institute of Environmental Stress di Santa Barbara dan Indiana University. Pelajar-pelajar

asing yang berjaya dalam bidang ini termasuklah E. Asmussen, E.H. Christensen,M. Neilsen

dan pemenang hadiah Nobel August Krogh dari Denmark. Para saintis membawa idea dan

teknologi baru di dalam makmal, terlibat dalam kajian di dalam dan luar makmal serta

menerbitkan beberapa hasil kajian yang paling penting dalam fisiologi senaman di antara

1930 hingga 1980. Rudolpho Margaria dari Itali, pergi ke makmal ini untuk mengembangkan

kajian beliau dalam ‘oxygen debt’ dan menerangkan tentang kebolehan bergerak yang

bertenaga. Peter F. Scholander dari Norway, mencipta penganalisis gas kimia yang kini

merupakan cara asas untuk menentu ukur gas tangki yang digunakan untuk memiawaikan

penganalisis gas elektronik.

Kesimpulannya, di Bawah seliaan Dr. D.B. Dill, Harvard Fatigue Laboratory menjadi

model untuk kajian pemeriksaan ke dalam senaman dan fisiologi alam sekitar,terutamanya

kerana ia berkait rapat dengan manusia. Apabila makmal ini ditutup dan para staf berpecah,

idea, teknik dan kaedah saintifik serta inkuiri tersebar di seluruh dunia dan bersama mereka,

pengaruh Dill di dalam bidang alam sekitar dan fisiologi senaman. Dr. Dill meneruskan

kajian di luar Boulder City, Nevada, sehingga tahun 1980. Beliau meninggal dunia pada usia

93 tahun pada tahun 1986.

Kecergasan Fizikal

Kecergasan fizikal ialah satu topik yang popular pada hari ini, dan popularitinya telah

menjadi faktor utama dalam memotivasikan pelajar-pelajar kolej untuk mencapai kerjaya

dalam pendidikan fizikal, terapi fizikal, nutrisi dan perubatan. Pada 1980, Public Health

Service telah menyenaraikan “senaman untuk kecergasan fizikal” sebagai salah satu dari 15

jalan untuk memperbaiki taraf kesihatan dalam negara. Sementara perkara ini kelihatan

seperti baru sahaja berlaku, perkara ini telah pun wujud di dalam negara itu selama lebih

seratus tahun dahulu. Di antara Perang Sivil dan Perang Dunia Pertama (WWI), pendidikan

fizikal ditumpukan terhadap perkembangan dan keadaan kecergasan,dan ramai ketua dalam

pendidikan fizikal dilatih dalam bidang perubatan. Sebagai contoh, Dr. Dudley Sargent,

diupah oleh Harvard University pada tahun 1879, telah menyelaraskan sebuah program

latihan fizikal bersama keterangan senaman individual untuk menambah baik struktur dan

fungsi tubuh seseorang untuk mencapai “keadaan fizikal yang utama yang dipanggil sebagai

kecergasan, kecergasan untuk bekerja,kecergasan untuk bermain, kecergasan untuk

melakukan apa sahaja yang seseorang boleh lakukan.”

Sargent dilihat telah maju selangkah ke hadapan pada masanya dalam menggalakkan

kecergasan dalam kalangan rakyat US. Kemudian, perang menjadi satu perkara utama yang

menarik minat negara tersebut dalam kecergasan fizikal. Kerisauan mengenai kesihatan dan

kecergasan telah disuarakan ketika WWI dan WWII apabila ramai calon yang gagal dalam

ujian induksi disebabkan masalah mental dan fizikal.Kerisauan ini mempengaruhi cara

program pendidikan fizikal di sekolah pada tahun-tahun tersebut, menjadikannya menyerupai

program latihan pra-ketenteraan.

Minat terkini terhadap aktiviti fizikal dan kesihatan bermula pada 1950 oleh dua

penemuan utama: (1) autopsi yang dijalankan terhadap askar-askar muda yang terkorban

semasa Perang Korea telah menunjukkan bahawa penyakit koronari arteri telah pun

berkembang, dan (2) Hans Kraus telah menunjukkan yang kanak-kanak Amerika

menunjukkan prestasi yang kurang baik dalam ujian kecergasan otot berbanding kanak-kanak

Eropah. Disebabkan penemuan ini, Presiden Eisenhower telah memulakan perundingan pada

tahun 1955, akhirnya telah menubuhkan President’s Council on Youth Fitness. The American

Association for Health, Physical Education and Recreation(AAHPER) menyokong aktiviti ini

dan pada 1957, AAHPER Youth Fitness Test telah ditubuhkan untuk diguna pakai dalam

program pendidikan fizikal di seluruh negara.Sebelum beliau memulakannya, Presiden

Kennedy telah menyuarakan kebimbangannyatentang tahap kecergasan rakyat di dalam

sebuah artikel di dalam Sport Illustrated,bertajuk “The Soft American”.

“Tenaga fizikal rakyat negara kita adalah satu dari sumber tenaga Amerika yangberharga.

Sekiranya membazirkan dan membiarkan sahaja sumber ini, di mana kitamembiarkan diri

kita menjadi lemah dan kurang upaya, kita akan memusnahkan kebolehan kita untuk

berhadapan dengan cabaran yang bakal kita tempuhi. Kita tidak akan menyedari kebolehan

kita sebagai rakyat negara ini.”

Semasa pemerintahan Kennedy, majlis ini telah diubah namanya menjadi“President’s

Council on Physical Fitness” bagi menumpukan terhadap kerisauan tentangkecergasan. Nama

itu ditukar lagi dalam pemerintahan Nixon kepada”President’s Councilon Physical Fitness

and Sport,” yang menyokong tentang kecergasan bukan hanya untuksekolah-sekolah malah

di dalam perniagaan dan industri. Alatan-alatan dalam YouthFitness Test telah diubah

sepanjang tahun, dan pada 1980, American Alliance for Health,Physical Education,

Recreation and Dance (AAHPERD) telah mengeluarkan manualHealth-Related Physical

Fitness Test untuk membezakan antara ‘ujian prestasi’ (e.g. 50-ela pecut) dan ‘ujian

kecergasan’ (e.g. ketebalan kulit). Rujukan ujian kesihatan ini terdiridaripada arah untuk

program kecergasan seumur hidup, kerisauan tentang masalahobesiti, kecergasan

kardiorespiratori dan lain-lain.

Menyelaraskan minat ini terhadap kecergasan fizikal orang-orang muda

ialahkerisauan terhadap kadar kematian disebabkan penyakit jantung koronari dalam

kalanganlelaki pertengahan umur Amerika. Kajian epidemiologi terhadap status

kesihatangolongan ini telah membuktikan bahawa kebanyakan kes-kes penyakit berhubung

kaitdengan tahap kesihatan yang rendah (e.g. diet tinggi lemak, merokok, tidak aktif)

yangmembawa kepada banyak kematian berbanding jangkitan klasik dan penyakit

berjangkit.Pada 1966, sebuah simposium telah menumpukan terhadap keperluan yang lebih

banyakdalam aktiviti fizikal dan kesihatan. Pada 1970, peningkatan penggunaan ujian

senamanuntuk mendiagnosis penyakit jantung dan untuk menambah preskripsi dalam

programsenaman untuk menambah baik kesihatan kardiovaskular. Syarikat-syarikat yang

besartelah menubuhkan ‘eksekutif program kecergasan’ untuk memperbaiki tahap

kesihatankumpulan yang berisiko tinggi itu. Apabila kebanyakan orang Amerika sudah

biasadengan program-program tersebut, dan sesetengah pelajar fisiologi senaman

menceburibidang ‘kecergasan dalam syarikat’, program-program ini bukanlah baru.

Pendidikan Fizikal kepada Sains Senaman

Persediaan akademik sebelum graduasi dalam pendidikan fizikal telah berubahsepanjang

dekad ini untuk menerangkan tentang asas pengetahuan mengenai fisiologisenaman,

biomekanikal dan preskripsi kesihatan.

Hal ini berlaku ketika berkurangnyakeperluan guru yang mengajar pendidikan fizikal

berasaskan sekolah dan keperluanuntuk para professional dalam bidang senaman untuk

menghalang dan juga untuk settingklinikal. Disebabkan hal ini, sama seperti yang lain, telah

membuatkan beberapa kolejdan jabatan universiti untuk menukar nama mereka dari

Pedidikan Fizikal kepada SainsSenaman. Trend ini mungkin sekali akan terus berkembang,

jauh dari asas pendidikantradisional dan menjadi pendidikan bersepadu di dalam kolej-kolej

kesenian dan sainsatau Allied Health Professions. Terdapat pertambahan di dalam bilangan

program-program yang diperlukan sebelum graduasi untuk mengambil bidang kalkulus,

kimia danfizik, serta kursus dalam bidang kimia organik, biokimia, anatomi dan nutrisi.

Dalambanyak kolej dan universiti, terdapat sedikit perbezaan di antara dua tahun

pertama dalampenyediaan bagi terapi pra-fizikal atau bidang pra-perubatan dan bidang yang

berkait rapat dengan profesion kecergasan. Perbezaan di antara bidang-bidang ini terdapat

didalam kursus aplikasi yang berikutnya. Biomekanik, fisiologi senaman,

kepimpinan,kepimpinan dalam senaman dan banyak lagi termasuk dalam pendidikan fizikal/

bidangsains senaman. Namun, ia harus ditekankan bahawa trend ini merupakan satu lagi

contohkepada penemuan semula berbanding sebuah perubahan revolusi. Kroll menerangkan

duaprogram pendidikan fizikal professional yang dijalankan selama selama 4 tahun,

padatahun 1890, Physiology of Bodily Exercise, menjadi sebuah sumber rujukan yang

pentingkepada para pelajar. Jangkaan dan matlamat program-program ini hampir sama

denganbidang fisiologi senaman sebelum graduasi. Satu dari matlamat program Harvard

adalahuntuk membenarkan pelajar untuk melanjutkan pelajaran dalam perubatan

setelahmenamatkan pembelajaran selama dua tahun.

Kajian dalam Fisiologi Senaman

Apabila Harvard Fatigue Laboratory ditutup pada 1947, US telah

mengalamiperkembangan yang hebat dalam bilangan universiti yang menawarkan kursus

danpeluang kajian dalam fisiologi senaman. Sebuah tinjauan pada 1950 menunjukkanbahawa

hanya 16 kolej atau universiti yang mempunyai makmal kajian dalam bidangpendidikan

fizikal. Perkembangan ini adalah disebabkan terdapat ramai saintis yangdilatih dalam

methodologi kajian dalam fizikal senaman, pertambahan bilangan pelajaryang memasuki

kolej disebabkan oleh GI Bill dan pinjaman pelajar, dan pertambahanwang persekutuan untuk

menambah kebolehan pengajian di universiti.

“Hasil-hasil kerja para sarjana bakal berganda melalui pencapaian pelajar-

pelajarnya.” Kata-kata ini diambil dari Montoye dan Washburn, meluahkan pandanganyang

telah menarik minat ramai para pengkaji dan sarjana ke universiti. Sokonganterhadap kata-

kata ini terbukti di dalam bentuk carta genealogikal para penyumbang ideakepada Research

Quarterly. Carta-carta ini menunjukkan pengaruh yang besar kepadabeberapa beberapa orang

melalui pelajar-pelajar merekadalam perkembangan kajiandalam pendidikan fizikal. Contoh

yang baik ialah Thomas K. Cureton, Jr., dari Universityof Illinois, seorang yang penting di

dalam melatih ramai para pengkaji di dalam fisiologisenaman dan kecergasan. Illinois

Research Laboratory ditubuhkan pada 1944, dan iamenumpukan terhadap fisiologi

kecergasan. Sebuah simposium telah mengiktirafCureton pada 1969 dengan menyenarai

seramai 64 orang pelajar Ph.D yang menamatkankajian mereka di bawah arahan beliau.

Ketika Cureton telah mencatatkan beratus-ratusartikel hasil kerja beliau dan menulis

berdozen-dozen buku yang berkait dengankecergasan fizikal, hasil-hasil kerja pelajar-pelajar

beliau di dalam bidang epidemiologi,kecergasan, pemulihan kardiac, dan fisiologi senaman

telah menyebabkan bilanganpelajar dan produktiviti para sarjana semakin bertambah.

Satu contoh dari sebuah program universiti yang boleh dikesan mempunyai ciri-ciri

yang sama seperti Harvard Fatigue Laboratory boleh ditemui di Pennsylvania

StateUniversity. Dr. Ancel Keys, seorang dari ahli staf Harvard Fatigue Laboratory,

telahmembawa Henry Longstreet Taylor ke Laboratory for Physiology Hygiene di

Universityof Minnesota, di mana beliau mendapat Ph.D pada 1941. Taylor kemudian

menjadipenasihat kepada kerja kajian oleh Elsworth R. Buskirk, yang telah menubuhkan dan

mengurus Laboratory for Human Performance Research (Noll Laboratory) diPennsylvania

State University. Noll Laboratory terus beroperasi seperti Harvard FatigueUniversity, dengan

program kajian yang lebih komprehensif di dalam dan luar makmal didalam senaman asas,

alam sekitar dan kajian dalam industri. Walaupun begitu, adalahjelas bahawa kajian yang

bagus di dalam senaman dan fisiologi alam sekitar diuruskanoleh makmal-makmal yang tidak

mempunyai hubungan dengan Harvard FatigueLaboratory. Makmal dibuat di dalam bidang

pendidikan fizikal, bidang fisiologi disekolah perubatan, program perubatan klinikal di

hospital, dan fasiliti bebas sepertiCooper Institute untuk kajian aerobiks. Perkembangan dan

kepakaran di dalam kajianyang melibatkan senaman akan dibincangkan di dalam topik yang

seterusnya.

Golongan Professional dan Jurnal Kajian

Perkembangan minat di dalam fisiologi senaman dan kaitanny dengan kecergasandan

pemulihan di dalam penambahan bilangan golongan professional yang menyebabkanramai

saintis dan pakar mempersembahkan hasil kajian mereka. Pada tahun 1950, duagolongan

utama yang berminat dengan fisiologi senaman dan apa sahaja yang berkaitandengannya

ialah American Physiological Society (APS) dan American Association ofHealth, Physical

Education and Recreation (AAHPER). Keperluan untukmenghimpunkan para ahli fizik,

pengajar bidang fizik, dan fisiologist, berminat di dalamaktiviti fizikal dan kesihatan ke

dalam satu golongan professional, yang akhirnyamenubuhkan American College of Sport

Medicine (ACSM) pada 1954. Kini, ACSMmempunyai lebih dari 17,000 orang ahli dengan

12 bidang di seluruh negara, setiap satumenaja perjumpaan untuk mempersembahkan hasil

kajian, menaja simposium danmenggalakkan perubatan sukan.

Bab 2

Pengawalan di dalam Tubuh Manusia

Sifat Sistem Pengawalan

Untuk memahami dengan lebih mendalam lagi tentang bagaimana tubuh badan dapat

mengekalkan keadaan dalamannya, ia boleh difahami melalui analogi yang ringkas dari

sistem non-biologikal seperti alat pengawal suhu-termostat dan sistem penyejukan dirumah.

Diandaikan juka termostat itu disetkan pada suhu 20C. Sebarang perubahan suhu bilik dari

suhu yang ditetapkan ini menyebabkan perubahan serta-merta melalui pemanas atau penyejuk

hawa untuk mengembalikan suhu kepada 20°C. Apabila suhu meningkat melebihi suhu yang

ditetapkan, termostat akan mengaktifkan penyejuk hawa, dan mengembalikan suhu kepada

20°C. Begitulah sebaliknya sekiranya suhu berkurang dari suhu yang ditetapkan,

mengaktifkan sistem pemanas untuk mengembalikan suhu kepada 20°C. Di dalam kedua-dua

kes ini, respon yang dihasilkan dari sistem pemanasan dan penyejukan adalah untuk

membetulkan keadaan, suhu tinggi atau rendah apabila keadaan mengizinkan.

Sistem pengawalan biologikal boleh ditafsirkan sebagai satu siri komponen-

komponen yang saling berhubung antara satu sama lain untuk mengekalkan keadaan

parameter fizikal dan kimia tubuh badan dalam kadar yang tetap. Komponen-komponen asas

bagi sistem pengawalan biologikal adalah seperti berikut:

(1) penerima,

(2) pusat dan

(3) efektor.

Rangsangan yang diterima oleh penerima (komponen yang mengesan perubahan

dalam persekitaran) seperti suhu, tekanan darah dan banyak lagi menghantar mesej kepada

pusat, yang boleh dikira sebagai kotak kawalan. Pusat menghantar mesej lagi kepada efektor,

yang akan bertindak balas dengan mengubah keadaan persekitaran kembali ke normal.

Pemulihan keadaan persekitaran dalaman kepada asal menyebabkan berkurangnya

rangsangan asal yang menggerakkan sistem pengawalan. tindak balas ini dikenali sebagai

tindak balas negatif.

Tindak balas negative

Hampir semua sistem pengawalan di dalam tubuh berfungsi secara tindak balas negatif. Satu

contoh tindak balas negatif boleh dilihat dari susunan sistem pernafasan pada kepekatan CO2

di dalam bendalir di luar sel. Di dalam hal ini, pertambahan CO2 di atas tahap normal

merangsangkan penerima, yang menghantar informasi ke pusat pengawalan pernafasan

(pusat) untuk menambahkan kadar pernafasan. Efektor di dalam contoh ini ialah otot

pernafasan. Pertambahan dalam kadar pernafasan akan mengurangkan kadar kepekatan CO2

kembali kepada normal, sekaligus membina semula homeostasis. Sebab berlakunya tindak

balas itu digelar negatid ialah disebabkan respon sistem pengawalan ini ialah negatif

(bertentangan) terhadap rangsangan

Dapatan dari Sistem Pengawalan

Sistem pengawalan mengekalkan homeostasis dengan dapatan sistem. Dapatan boleh

dikira sebagai kebolehan sistem pengawalan. Hal ini bermakna sistem kawalan yang

mempunyai dapatan yang besar ialah lebih berkebolehan untuk membetulkan gangguan di

dalam homeostasis dari sistem pengawalan dengan dapatan yang rendah.Seperti yang anda

telah sedia maklum, sistem pengawalan yang paling penting di dalam tubuh badan manusia

mempunyai dapatan yang besar. Sebagai contoh, sistem kawalan yang mengawal suhu tubuh,

pernafasan (arteri pulmonari), dan aliran darah (sistem kardiovaskular) yang semuanya

mempunyai dapatan yang besar. Hal ini tidaklah mengejutkan kerana semua sistem

pengawalan ini berkaitan dengan hal hidup dan mati seseorang.

Contoh-contoh Kawalan Homeostatik

Untuk lebih memahami dengan lebih lanjut mengenai sistem pengawalan biologikal,

beberapa contoh pengawalan homeostatik hendaklah diambil kira.

Pengawalan Tekanan Darah Arterial

Sebuah contoh yang baik bagi pengawalan homeostatik yang menggunakan tindak

balas negatif ialah “sistem baroreceptor,” yang bertanggungjawab dalam mengawal tekanan

darah. Baroreceptor adalah penerima yang sensitif terhadap tekanan yang terletak di arteri

karotid dan juga di dalam lengkungan pada aorta. Apabila tekanan darah arterial bertambah di

atas paras normal, baroreceptor ini akan terangsang, dan impuls saraf akan dihantar ke pusat

kawalan kardiovaskular di medulla pada otak. Kemudian, pusat kawalan kardiovaskular

mengurangkan bilangan impuls yang dihantar ke jantung, yang menyebabkan pengurangan

darah yang dipam oleh jantung, sekaligus mengembalikan tekanan arterial kepada normal.

Begitu juga sebaliknya apabila tekanan arterial mengurangkan bilangan impuls dari

baroreceptor ke otak, yang menyebabkan sistem kawalan kardiovaskular untuk menambah

bilangan impuls ke jantung sekaligus menambah tekanan darah.

Pengawalan Tahap Glukosa pada Darah

Homeostasis juga berfungsi di dalam sistem endokrin. Tubuh badan manusia mempunyai

lapan kelenjar endokrin yang utama, yang mensintesis dan merembeskan bahan kimia yang

berasal dari darah iaitu hormon. Hormon diangkut melalui sistem peredaran di seluruh tubuh

sebagai satu cara untuk mengawal peredaran dan fungsimetabolisme. Sebagai contoh kepada

peranan sistem endokrin di dalam memeliharahomeostasis ialah pengawalan tahap glukosa

pada darah. Dalam kesihatan, kadar glukosadi dalam darah dikawal dengan teliti oleh sistem

endokrin. Sebagai contoh, hormoninsulin mengawal pengambilan selular dan metabolisme

glukosa, menjadikannya pentingdi dalam pengawalan kadar glukosa di dalam darah. Selepas

pengambilan makanan yangmempunyai kadar karbohidrad yang tinggi, tahap glukosa

meningkat di atas parasnormal. Pertambahan kadar glukosa pada darah menyebabkan

pankreas untuk merembeskan insulin, yang akan merendahkan kadar glukosa pada darah

denganmenambah pengambilan selular. Kegagalan di dalam sistem pengawalan glukosa

bolehmengakibatkan penyakit (diabetes).

Protein Tekanan Membantu di dalam Pengawalan Homeostasis Selular

Gangguan di dalam homeostasis selular berlaku apabila sebuah sel itu

berdepandengan ‘tekanan’ yang menjangkaui kebolehannya untuk mempertahankan diri

darisebarang bentuk gangguan. Sebuah contoh bagaimana sel menggunakan

sistempengawalan untuk menangani tekanan (seperti gangguan dalam homeostasis)

ialahdikenali sebagai “respon tekanan selular.” Tekanan selular ialah sistem

pengawalanbiologikal di dalam sel yang melawan gangguan ke atas homeostasis

denganmenghasilkan protein yang direka khas untuk melawan tekanan.

Dalam peringkat selular, protein amatlah penting dalam mengekalkan

keadaanhomeostasis. Sebagai contoh, protein memainkan peranan yang kritikal di dalam

fungsisel normal dengan menjadi perantara intraselular atau sebagai enzim yang

menjadipemangkin dalam reaksi kimia. Kerosakan yang terhasil dari tekanan (seperti suhu

yangtinggi) boleh menyebabkan gangguan pada homeostasis. Untuk melawan

gangguansedemikian pada homeostasis, sel bertindak balas dengan menghasilkan

proteinpelindung yang dikenali sebagai protein tekanan. Setelah proses sintesis, protein

tekananini berfungsi untuk melindungi sel dengan memperbaiki protein yang rosak

danmengembalikan homeostasis.

Senaman: Ujian Terhadap Pengawalan Homeostasis

Senaman otot boleh dikira sebagai sebuah ujian untuk mengkaji sistempengawalan

homeostasis di dalam tubuh, kerana senaman mempunyai potensi untukmempengaruhi

homeostasis. Sebagai contoh, semasa senaman, otot akan menghasilkanjumlah asid laktik

yang besar, yang menyebabkan pertambahan keasidan intraselular danekstraselular.

Pertambahan keasidan ini melambangkan cabaran yang mencabar ke atassistem pengawalan

asid-base tubuh badan. Sebagai tambahan, senaman beratmenyebabkan keperluan otot ke atas

O2 bertambah, dan bilangan CO2 yang besarterhasil. Perubahan ini hendaklah diatasi dengan

menambah kadar pernafasan (ventilasipulmonari) dan pengaliran darah untuk menambah

kadar penghantaran O2 untuk otot danmenyingkirkan bahan kumuh CO2. Kemudian, semasa

senaman berat, otot akanmenghasilkan kadar haba yang tinggi yang mesti disingkirkan

untukmenghindarioverheating. Sistem pengawalan tubuh haruslah bertindak balas

denganserta-merta untuk menghindari perubahan drastik di dalam persekitaran dalam tubuh.

Walau bagaimanapun, tubuh badan jarang untuk mengekalkan keadaanhomeostasis

keseluruhannya ketika sedang menjalankan senaman dalam jangka masayang lama ketika

keadaan panas atau sejuk. Senaman berat atau kerja dalam jangka masayang lama boleh

menyebabkan gangguan di dalam persekitaran dalam tubuh yang manaterlalu besar untuk

dikawal, sekalipun oleh dapatan sistem kawalan yang paling tinggi,oleh itu keadaan yang

malar adalah mustahil. Gangguan yang teruk terhadap homeostasis boleh menyebabkan

keletihan, dan akhirnya memberhentikan senaman. Memahamibagaimana pelbagai sistem

pengawalan tubuh mengurangkan gangguan dari senaman keatas homeostasis adalah penting

untuk pelajar fisiologi senaman dan juga salah satu daritema yang penting di dalam buku teks

ini.

Bab 3

Bioenergetik

Beribu-ribu tindak balas kimia berlaku di dalam tubuh badan pada setiap minitdalam

sehari. Secara keseluruhannya, tindak balas ini dikenali sebagai metabolisme.Metabolisme

melibatkan laluan kimia yang menebabkan sintesis molekul (tindak balasanabolik) dan juga

berpecahnya molekul (tindak balas katabolik).

Oleh kerana tenaga amatlah diperlukan bagi setiap sek, ia tidaklah mengejutkanjika

sel memiliki laluan kimia yang boleh mengubah bahan makanan (seperti lemak,protein dan

karbohidrad) kepada sebuah bentuk tenaga biologikal yang boleh digunakan.Proses metabolik

ini dikenali sebagai bioenergetik. Untuk berlari, melompat atauberenang, sel otot haruslah

mampu mengeluarkan tenaga secara berterusan dari nutrienmakanan. Sebenarnya,

ketidakbolehan untuk menukar tenaga dari bahan makanan kepadatenaga biologikal yang

boleh digunakan akan mengehadkan penglibatan seseorang itudalam aktiviti ketahanan.

Penerangan untuk hal ini amatlah mudah. Untuk mengecut, selotot haruslah mempunyai

sumber tenaga yang berterusan. Apabila sumber tenaga itutiada, pengecutan otot adalah

mustahil, dan sebarang aktiviti haruslah dihentikan. Olehsebab itu, mengenai kepentingan

tentang penghasilan tenaga selular ketika senaman,adalah sesuatu yang penting bagi

seseorang pelajar fisiologi senaman itu membuat satukefahaman mengenai bioenergetik.

Struktur Sel

Sel telah ditemui pada kurun ke-17 oleh seorang saintis Inggeris Robert

Hooke.Kemajuan dalam pembinaan mikroskop dalam masa 300 tahun telah membawa

kepadakefahaman yang lebih baik dalam struktur dan fungsi sel.Untuk memahami dengan

lebihlanjut mengenai bioenergetik, adalah penting bagi kita untuk menghargai struktur

danfungsi sel. Empat elemen (satu darinya adalah bahan kimia asas) mewakili 95% daritubuh

badan. Ia juga termasuklah oksigen (65%), karbon (18%), hidrogen (10%) dannitrogen (3%).

Elemen tambahan boleh ditemui dalam kuantiti yang sedikit, termasuklahsodium, besi, zink,

kalium, magnesium, klorida dan kalsium. Elemen yang pelbagai initerikat antara satu sama

lain oleh ikatan kimia untuk membentuk molekul atau sebatian.Sebatian yang mengandungi

karbon dikenali sebagai sebatian organik, dan sebatian yangtidak mengandungi karbon

dikenali sebagai inorganik. Sebagai contoh, air (H2O) tidakmempunyai karbon dan

merupakan bahan inorganik. Begitulah sebaliknya bagi protein,lemak dan karbohidrat yang

mengandungi karbon dan merupakan sebatian organik.

Sebagai unit berfungsi yang paling asas di dalam tubuh, sel ialah diibaratkan

sepertikilang-kilang yang disusun rapi yang mampu mensintesiskan banyak sebatian

untukfungsi selular normal. Adalah dimaklumkan bahawa tidak semua sel adalah

serupa,ataupun mampu melakukan fungsi yang sama. Gambaran sel yang biasanya

dibuathanyalah memperlihatkan bahagian-bahagian sel yang terdapat dalam hampir semua

jenissel pada tubuh badan. Secara amnya, struktur sel boleh dibahagikan kepada tiga

bahagianutama:

1.Membran sel

Membran sel (juga dikenali sebagai membran plasma) ialah lapisan separa-telap

yangmemisahkan sel dari persekitaran luar sel. Dua fungsi membran sel yang paling

utamaialah untuk memagari komponen-komponen di dalam sel dan juga untuk

mengawalhaluan pelbagai bahan yang memasuki dan keluar dari sel.

2.Nukleus

Nukleus ialah sejenis komponen yang besar dan seakan bulat di dalam sel

yangmengandungikomponen genetik selular (gen). Gen adalah terdiri dari dua benag

asiddeoksiribonukleik (DNA), yang berfungsi sebagai asas bagi kod genetik. Secara

ringkas,gen mengawal sintesis protein, yang mengawal komposisi sel dan mengawal

aktiviti selular.

3. Sitoplasma (digelar sebagai sarkoplasma dalam sel otot).

Ini ialah bahagian bendalir bagi sel di antara nukleus dan membran sel. Terdapat

banyakorganel (struktur yang kecil) di dalam sitoplasma yang mempunyai fungsi selular

yangspesifik. Salah satu dari organel, mitokondria, dikenali sebagai sumber tenaga bagi

seldan terlibat dalam penukaran oksidatif bahan makanan kepada tenaga selular yang

bolehdigunakan. Selain itu, sitoplasma juga mengandungi enzim untuk mengawal

penguraianglukosa (glykolisis).

Transformasi Tenaga Biologikal

Semua jenis tenaga didapati dari matahari. Tumbuhan menggunakan tenagacahaya

dari matahari untuk mencipta tindak balas yang membentuk karbohidrat, lemakdan protein.

Haiwan (termasuk manusia) memakan tumbuhan dan juga haiwan lain untukmendapatkan

tenaga yang diperlukan bagi mengekalkan aktiviti selular.

Tenaga wujud dalam pelbagai bentuk (elektrik, mekanikal, kimia dan lain-lain)dan

semua bentuk tenaga ini boleh diubah antara satu sama lain. Sebagai contoh, seratotot

menukar tenaga kimia kepada tenaga mekanikal untuk melakukan pergerakan.Proses

bioenergetik bagi mengubah tenaga kimia kepada tenaga mekanikal memerlukansatu siri

tindak balas kimia yang terkawal. Sebelum kira membincangkan tentang tindakbalas tersebut

secara spesifik, keterangan mengenai tindak balas kimia selular disediakan.

Tindak balas Kimia Selular

Tenaga dipindahkan di dalam tubuh badan dengan melepaskan tenaga yangterdapat di dalam

ikatan kimia pelbagai molekul. Ikatan kimia yang mengandungi jumlahtenaga potensi yang

besar sering dirujuk sebagai ‘ikatan bertenaga tinggi’. Seperti yangtelah diterangkan,

bioenergetik berkait rapat dengan pemindahan tenaga dari bahanmakanan kepada bentuk

biologikal yang boleh digunakan. Pemindahan tenaga ini berlakukerana disebabkan satu siri

tindak balas kimia. Banyak dari tindak balas ini memerlukan tenaga ke atas reaktan (tindak

balas endergonik) sebelum tindak balas berlaku. Namun,disebabkan tenaga itu ditambah ke

dalam reaktan, produk akan memiliki lebih banyaktenaga bebas dari reaktan asal. Begitu juga

sebaliknya sekiranya tindak balas yangmengeluarkan tenaga disebabkan oleh proses kimia

yang dikenali sebagai tindak balaseksergonik.

Tindak Balas Berpasangan

Kebanyakan tindak balas yang berlaku di dalam sel dikenali sebagai tindak

balasberpasangan. Tindak balas berpasangan adalah tindak balas yang berkaitan,

yangmembebaskan tenaga bebas di dalam satu tindak balas untuk menggalakkan tindak

balaskedua. Sebagai contoh, tenaga yang dibebaskan oleh tindak balas eksergonik

digunakanuntuk menggalakkan tindak balas yang memerlukan tenaga (tindak balas

endergonik) didalam sel. Hal ini sama seperti dua gear yang bersentuhan yang mana pusingan

sebuahgear (gear eksergonik yang membebaskan tenaga) menyebabkan pergerakan gear

yangkedua (gear endergonik). Dalam kata lain, tindak balas yang membebaskan tenaga

adalahberpasangan dengan tindak balas yang memerlukan tenaga. Tindak balas

pengoksidaan-pengurangan adalah sejenis tindak balas berpasangan yang penting dan

akandibincangkan di dalam topik yang seterusnya.

Tindak Balas Pengoksidaan-Pengurangan

Proses menyingkirkan elektron dari sebuah atom atau molekul digelar

sebagaipengoksidaan. Penambahan bilangan elektron ke atas atom atau molekul dirujuk

sebagaipengurangan. Pengoksidaan dan pengurangan selalunya ialah tindak balas

berpasangankerana molekul tidak boleh dioksidakan, melainkan sekiranya elektron

didermakankepada atom yang lain (atau molekul). Atom atau molekul yang menderma

elektrondikenali sebagai agen pengurangan dan molekul yang menerima elektron dikenali

sebagaiagen pengoksidaan. Adalah diketahui bahawa sebuah atom (atau molekul) boleh

menjadisebagai kedua-duanya, iaitu agen pengoksidaan dan agen pengurangan. Sebagai

contoh,apabila molekul memainkan kedua-dua peranan, mereka boleh menerima elektron

padasatu tindak balas dan kemudian mendermakan elektron-elektron ini kepada molekul

yanglain untuk menghasilkan tindak balas pengoksidaan-pengurangan.

Adalah dimaklumkan bahawa terma pengoksidaan bukan bermaksud yangoksigen

memainkan peranan dalam tindak balas ini. Terma ini diambil dari fakta bahawaoksigen

cenderung untuk menerima oksigen dan bertindak sebagai agen pengoksidaan.Sifat oksigen

ini digunakan oleh sel untuk menghasilkan sebuah bentuk tenaga yangboleh digunakan.

Amatlah penting untuk diingati bahawa tindak balas pengoksidaan-pengurangandi

dalam sel sering melibatkan pemindahan atom hidrogen berbanding dengan elektronbebas.

Hal ini amat tepat kerana sebuah atom hidrogen mempunyai sebuah elektron (dansebuah

proton pada nukleus). Oleh sebab itu, satu atom atau molekul yang kehilanganatom hidrogen

juga kehilangan sebuah elektron dan dioksidakan; molekul itu yangmendapat hidrogen (dan

elektron) juga dikurangkan. Di dalam banyak tindak balas biologikal pengoksidaan-

pengurangan, pasangan elektron dilepaskan bersama-sama di antara molekul sebagai elektron

bebas atau pasangan atom hidrogen.

Dua molekul memainkan peranan penting di dalam pemindahan hidrogen

(danelektron): nikotinamide adenine dinukleotide dan flavin adenine

dinukleotide.Nikotinamide adenine dinukleotide adakah diambil dari vitaman niacin (vitamin

B2),manakala flavin adenine dinukleotide datang dari vitamin riboflavin (B2).

Bentuknikotinamide adenine dinukleotide yang dioksidakan ditulis sebagai NAD

manakalabentuk yang dikurangkan ditulis sebagai NADH. Serupa juga halnya bagi bentuk

yangdioksidakan bagi flavin adenide dinukleotide ditulis sebagai FAD dan bentuk

yangdikurangkan ditulis sebagai FADH.

Enzim

Kadar kelajuan bagi tindak balas kimia selular adalah dipengaruhi olehpemangkin

yang dipanggil sebagai enzim. Enzim adalah sejenis protein yang memainkanperanan yang

utama dalam pengawalan metabolisme di dalam sel. Enzim tidakmembuatkan tindak balas

berlaku, tetapi sekadar mengawal kadar kelajuan di manatindak balas berlaku. Tambahan

pula, enzim tidak mengubah sifat tindak balas atau hasildari tindak balas.

Tindak balas berlaku apabila reaktan mempunyai tenaga yang mencukupi

untukbekerja. Tenaga yang diperlukan bagi memulakan tindak balas kimia digelar

tenagapengaktifan. Enzim berfungsi sebagai pemangkin bagi mengurangkan

tenagapengaktifan. Keputusan akhir adalah untuk menambahkan kadar di mana tindak balas

inberlaku.Kebolehan enzim untuk mengurangkan tenaga pengaktifan terhasil dari stuktur

enzim itu sendiri. Secara amnya, enzim adalah molekul protein yang besar yang

memilikibentuk tiga-dimensi. Setiap jenis enzim memiliki rabung atau lurah. Poket yang

terhasildari rabung dan lurah terletak di atas enzim dikenali sebagai tapak aktif. Tapak aktif

iniamatlah penting, kerana bentuk unik bagi tapak aktif ini menyebabkan enzim yangtertentu

sahaja yang boleh melekat pada molekul yang tertentu (dipanggil sebagaisubstrat). Konsep

bagaimana enzim sesuai dengan substrat yang tertentu bolehdianalogikan seperti idea kunci

dan pengunci. Bentuk bagi tapak aktif sesebuah enzimialah spesifik untuk bentuk bagi

substrat tertentu sahaja, yang mana membolehkan duamolekul (enzim + substrat) untuk

membentuk sebuah kompleks yang dikenali sebagaikompleks enzim-substrate. Setelah

terbentuknya kompleks enzim-substrate, tenagapengaktifan yang diperlukan untuk tindak

balas akan dikurangkan, dan tindak balas akanlebih mudah untuk disiapkan. Kemudian hal ini

diikuti dengan pengasingan di antaraenzim dan produk. Kebolehan sesebuah enzim untuk

bertindak sebagai pemangkin tidaktetap dan boleh dipengaruhi oleh beberapa faktor.

Walaupun terdapat sistem penamaan enzim yang standard, kebanyakan buku

teksmenggunakan nama yang biasa untuk menerangkan secara am mengenai fungsi enzimdan

tindak balas yang dimangkinkannya. Hampir semua enzim dinamakan denganimbuhan “ase”

pada hujungnya. Sebagai contoh, kinase ialah sejenis kumpulan enzim yang menambah

kumpulan fosfat kepada substrat yang akan bertindak balas. Tambahanpula, dehidrogenase

adalah enzim yang menyingkirkan hidrogen dari substrate. Satucontoh enzim yang namanya

mempunyai kedua-dua substrate dan fungsi ialah laktatedehydrogenase (boleh dijumpai

dalam tisu tubuh, terutamanya otot, jantung dan hati).Enzim ini memangkinkan pertukaran

asid laktik kepada asid pyruvik dan sebaliknya,dengan arah tujunya bergantung kepada

kepekatan reaktan atau enzim.

Bahan Bakar Senaman

Tubuh badan mengandungi karbohidrat, lemak dan protein yang diambil setiaphari

untuk memberi tenaga yang secukupnya untuk mengekalkan aktiviti selular ketikarehat

mahupun bersenam. Semasa bersenam, nutrien asas yang digunakan untuk tenagaialah lemak

dan karbohidrat, dengan protein menyumbang dalam kuantiti yang kecil didalam jumlah

tenaga yang digunakan.

Karbohidrat

Karbohidrat terdiri daripada atom karbon, hidrogen dan oksigen. Karbohidratyang

tersimpan menyediakan tubuh badan sejenis bentuk tenaga yang serta merta bolehdidapati,

dengan 1g karbohidram mampu menyediakan lebih kurang 4kcal tenaga. Sepertiyang telah

diutarakan, tumbuhan mensintesiskan karbohidrat melalui interaksi denganCO2, air dan

tenaga solar di dalam proses yang dikenali sebagai fotosintesis. Karbohidratwujud dalam tiga

bentuk: (1) monosakarida, (2) disakarida, dan (3) polisakarida.Monosakarida ialah gula asas

seperti glukosa dan fruktosa. Glukosa amatlah biasa bagikita dan boleh dikenali sebagai ‘gula

darah’. Ia boleh dijumpai di dalam makanan atauboleh dibentuk dari pencernaan hasil dari

penguraian karbohidrat yang lebih kompleks.Fruktosa terdapat di dalam tumbuhan atau madu

dan dikira sebagai karbohidrat asas yangpaling manis.

Disakarida terbentuk dengan menggabungkan dua monosakarida. Sebagai contohgula

biasa dikenali sebagai sukrosa dan ia terdiri daripada glukosa dan fruktosa. Maltosa,juga

sejenis disakarida, terdiri daripada dua molekul glukosa.Sukrosa dikira sebagaidisakarida

yang sering diambil dalam pemakanan di US dan menyumbang sebanyak 25%pengambilan

kalori bagi kebanyakan orang Amerika. Ia berlaku secara semulajadi didalam banyak

karbohidrat seperti tebu, ubi bit, madu dan sirap maple.

Polisakarida ialah karbohidrat yang kompleks yang terdiri dari tiga atau

lebihmonosakarida. Polisakarida boleh terdiri dari molekul yang kecil (seperti

tigamonosakarida) atau molekul yang lebih besar yang mengandungi beratus

monosakarida.Secara amnya, polisakarida dikelaskan di antara polisakarida tumbuhan atau

haiwan. Duabentuk polisakarida yang paling biasa bagi tumbuhan ialah selulosa dan kanji.

Manusiatidak mempunyai enzim pencernaan yang diperlukan untuk mencernakan selulosa,

danselulosa menghasilkan serat dalam pemakanan dan menjadi bahan buangan.

Berlainanpula dengan kanji yang boleh didapadi di dalam jagung, bijirin, kekacang, kentang

dankacang pis, yang boleh dicernakan dengan mudah oleh manusia dan sebuah

sumberkarbohidrat yang penting bagi orang Amerika. Setelah pencernaan, kanji akan

diuraikan untuk membentuk monosakarida dan boleh digunakan sebagai tenaga kepada sel

secara seta merta di dalam bentuk yang lain di dalam sel untuk jangka masa yang akan

datang.

Glikogen ialah sejenis terma yang digunakan untuk polisakarida yang tersimpandi

dalam tisu haiwan. Ia disintesiskan di dalam sel dengan menghubungkan molekulglukosa

bersama. Molekul glikogen selalunya besar dan terdiri dari beratus hingga beribumolekul

glikogen. Sel menyimpan glikogen untuk membekalkan karbohidrat sebagaisumber tenaga.

Sebagai contoh, ketika bersenam, sel otot menguraikan glikogen kepadaglukosa (proses ini

dipanggil sebagai glikogenolisis) dan menggunakan glukosa sebagaisumber tenaga. Begitu

juga jika glikogenolisis berlaku di dalam hati, dengan glukosabebas yang dibebaskan ke

dalam salur darah dan disalurkan ke dalam tisu di seluruh tubuh.

Amatlah penting untuk melatih metabolisme kerana glikogen tersimpan di

dalamkedua-dua serat otot dan hati. Walau bagaimanapun, glikogen yang tersimpan di

dalambadan adalah sedikit dan boleh berkurangan dalah beberapa jam hasil dari senaman

yangpanjang. Oleh sebab itu, pensintesisan glikogen ialah sebuah proses yang berterusan

didalam sel. Pemakanan yang kurang karbohidrat akan menyekat pensintesisan

glikogen,sementara diet yang mempunyai karbohidrat yang tinggi menggalakkan

pensintesisanglikogen.

Lemak

Walaupun lemak mengandungi elemen kimia yang sama seperti karbohidrat,nisbah

karbon dan oksigen di dalam lemak adalah lebih banyak berbanding apa yang adadi dalam

karbohidrat. Lemak badan yang tersimpan ialah bahan bakar yang ideal untuksenaman jangka

panjang, kerana molekul lemak mengandungi kuantiti tenaga yang besarpada setiap unit

berat. Satu gram lemak mengandungi kira-kira 9kcal tenaga, dua kaliganda berbanding

kandungan tenaga di dalam karbohidrat atau protein. Lemak adalahtidak larut di dalam air

dan boleh ditemui dalam tumbuhan dan haiwan. Secara amnya,lemak boleh dikelaskan

kepada empat kumpulan utama: (1) asid lemak, (2) trigliserida,(3) fosfolipid dan (4) steroid.

Asid lemak terdiri daripada rangkaian atom karbon yangpanjang yang dihubungkan

dengan satu kumpulan karboksil di satu hujung (satukumpulan karboksil mengandungi

kumpulan karbon, oksigen dan hidrogen). Yang palingpenting, asid lemak adalah bentuk

lemak yang paling asas yang digunakan oleh sel ototsebagai tenaga.

Asid lemak yang tersimpan di dalam tubuh badan dikenali sebagai

trigliserida.Trigliseride adalah terdiri daripada tiga molekul asid lemak dan satu molekul

gliserol(bukan sejenis lemak tetapi sejenis alkohol). Walaupun tapak simpanan terbesar

bagitrigliserida adalah sel lemak, molekul-molekul ini juga tersimpan dalam banyak jenis

sel,termasuklah sel tulang, Apabila diperlukan, ia boleh diuraikan kepada bahagiankomponen

(sebuah proses yang dipanggil sebagai lipolisis), dengan menggunakan asidlemak sebagai

substrat tenaga oleh otot dan tisu yang lain. Gliserol yang dibebaskan olehlipolisis bukanlah

sejenis sumber tenaga bagi otot secara terus, tetapi boleh digunakan oleh hati untuk

mensintesiskan glukosa. Oleh sebab itu, seluruh molekul trigliserida ialah sumber tenaga

yang berguna untuk tubuh badan.

Fosfolipid tidak digunakan oleh otot sebagai sumber tenaga semasa

bersenam.Fosfolipid ialah lemak yang digabungkan dengan asid fosforik dan disintesiskan

secaramaya oleh setiap sel dalam tubuh. Peranan biologikal bagi fosfolipid

termasuklahmenyediakan gabungan struktur bagi membran sel kepada menyediakan lapisan

penebatdi sekitar gentian saraf.

Jenis lemak yang terakhir ialah steroid. Sekali lagi, lemak ini tidak digunakansebagai

sumber tenaga ketika bekerja, tetapi akan diutarakan untuk menyediakanpemahaman

terhadap sifat lemak biologikal. Steriod yang paling biasa ialah kolestrol.Kolestrol ialah

komponen bagi semua membran sel. Ia boleh disintesiskan pada setiap seldi dalam tubuh dan

boleh diambil di dalam makanan. Kemudian, kolestrol jugadiperlukan untuk mensintesiskan

hormon seks seperti estrogen, progesterone,dantestosterone. Walaupun kolestrol mempunyai

banyak fungsi biologikal yang berguna,kandungan kolestrol yang tinggi di dalam darah boleh

mengakibatkan penyakit koronariarteri.

Protein

Protein terdiri daripada banyak subunit yang dipanggil asid amino. Sekurang- kurangnya

sebanyak 12 jenis asid amino yang berbeza yang diperlukan oleh badan kitauntuk membentuk

berbagai tisu, enzim, protein darah dan banyak lagi. Sembilan asidamino, dipanggil amino

asid yang penting, tidak boleh disintesiskan oleh tubuh badandan hendaklah diambil melalui

makanan. Protein terbentuk dengan menghubungkan asidamino dengan ikatan kimia yang

dipanggil ikatan peptida. Sebagai bahan bakar yangberpotensi, protein mengandungi

sebanyak 4kcal tenaga per gram. Untuk menjadikan protein sebagai substrat untuk

membentuk sebatian bertenaga tinggi, ia mestilahdiuraikan kepada juzuk asid amino. Protein

boleh menyumbangkan tenaga untuk bekerjadan bersenam dalam dua cara.

Pertama asid amino alanine boleh ditukar di dalam hatikepada glukosa, yang

kemudiaannya boleh digunakan untuk mensintesiskan glikogen.Glikogen pada hati boleh

dinyahgredkan kepada glukosa dan dihantar kepada otot yangbekerja melalui sistem

peredaran. Kedua, banyak asid amino (seperti isoleucine, alanine,leucine, valine) boleh

diubah kepada dua jenis sistem metabolik (seperti sebatian yangterlibat dalam bioenergetik

secara langsung) dalam sel otot dan secara langsungmenyumbang sebagai bahan bakar dalam

haluan bioenergetik.

Fosfat Bertenaga Tinggi

Sumber tenaga yang cepat bagi latihan otot ialah sebatian fosfat bertenaga

tinggi,adenosine triphosphate (ATP). Walaupun ATP bukannya sebuah molekul yang

hanyamembawa tenaga ke dalam sel, ia juga merupakan molekul yang penting, dan

tanpajumlah ATP yang cukup, hampir kesemua sel akan mati dengan cepat.

Struktur ATP terdiri kepada tiga bahagian utama: (1) bahagian adenine, (2)bahagian

ribose, dan (3) fosfat bercabang tiga. Perbentukan ATP berlaku denganmenggabungkan

adenosine diphosphate dengan fosfat tidak organik dan memerlukanjumlah tenaga yang

banyak. Sebahagian dari tenaga tersimpan di dalam ikatan kimiayang mengikat ADP dan

fosfat tidak organik. Ikatan ini dipanggil ikatan bertenaga tinggi.Ketika enzim ATPase

menguraikan ikatan ini, tenaga dilepaskan dan tenaga bolehdigunakan untuk bekerja (seperti

latihan otot).

ATP juga dikenali sebagai penderma tenaga semesta. Ia berpasangan dengantenaga

yang dilepaskan kepada penguraian bahan makanan kepada bentuk tenaga yangboleh

digunakan oleh semua sel. Sebagai contoh, sel menggunakan tindak balaseksergonik

(penguraian bahan makanan) untuk membina ATP melalui tindak balasendergonik.ATP yang

baru terhasil ini boleh digunakan sebagai sumber tenaga kepada sel.

Bioenergetik

Sel otot menyimpan jumlah ATP yang terhad. Oleh sebab itu, kerana senamanotot

memerlukan bekalan ATP yang tetap untuk menyediakan tenaga yang diperlukanuntuk

latihan otot, laluan metabolik mestilah ada di dalam sel dengan mempunyaikebolehan untuk

menghasilkan ATP secara pantas. Sel otot boleh menghasilkan ATPdengan satu atau

menggabungkan tiga laluan metabolik: (1) pembentukan ATP denganpenguraian

phosphocreatene (PC), (2) pembentukan ATP melalui penyahgredan glukosaatau glikogen

(dipanggil glikolisis) dan (3) pembentukan oksida pada ATP. PembentukanATP melalui

laluan PC dan glikolisis tidak melibatkan penggunaan O2; laluan inidipanggil laluan

anaerobik (tanpa O2). Pembentukan oksida pada ATP denganpenggunaan O2 dikenali

sebagai metabolisme aerobik.

Pembentukan ATP Anaerobik

Cara yang paling ringkas dan juga paling cepat untuk menghasilkan ATPmelibatkan

pendermaan kumpulan fosfat dan tenaga pada ikatannya dari PC kepada ADPuntuk

membentuk ATP.

Tindak balas ini dimangkinkan oleh enzim creatine kinase. Ia berlaku

secaramendadak apabila ATP diuraikan oleh ADP + P ketika senaman. Walau

bagaimanapun,sel otot hanya menyimpan jumlah PC yang kecil, dan hanya menghasilkan

jumlah ATPyang terhad melalui tindak balas ini. Gabungan antara ATP dan PC yang

tersimpandikenali sebagai sispem ATP-PC atau “sistem fosfagen”. Ia menyediakan tenaga

untuklatihan otot ketika bersenam dan ketika senaman ringkas yang padat (kurang dari 5

saat).Pembentukan semula PC memerlukan ATP dan berlaku hanya ketika pemulihan

darisenaman.

Kepentingan sistem ATP-PC pada atlet boleh difahami dengan melihat

kepadasenaman jangka pendek yang ringkas seperti larian pecut 50 meter, lompat

tinggi,melakukan angkat berat secara serta merta, ataupun seorang pemain bola sepak berlari

pecut sepanjang 10 ela di padang. Semua jenis latihan ini memerlukan beberapa saatsahaja

untuk diselesaikan dan memerlukan bantuan ATP dengan serta merta. SistemATP-PC

menyediakan sebuah tindak balas enzim yang ringkas untuk aktiviti-aktivitiseperti ini.

Pengurangan PC adalah disebabkan dari pengehadkan latihan jangka masapendek yang padat

telah membawa kepada cadangan yang mengatakan penghasilancreatine dalam jumlah yang

banyak boleh memperbaiki prestasi latihan.

Laluan metabolisme yang kedua yang boleh menghasilkan ATP serta merta

tanpamenglibatkan O2 ialah glikolisis. Glikolisis melibatkan penguraian glukosa atau

glikogenuntuk menghasilkan dua molekul asid pyruvik atau asid laktik. Glikolisis ialah

sebuahhaluan anaerobik yang digunakan untuk memindahkan tenaga pada ikatan dari

glukosakepada fosfat bukan organik pada ADP. Proses ini melibatkan satu siri

pemangkinanenzim ataupun tindak balas berpasangan. Glikolisis berlaku di dalam

sarkoplasma didalam sel otot dan menghasilkan berat bersih dua molekul ATP dan dua

molekul asidpyruvik atau asid laktik pada setiap molekul glukosa.

Kemudian, mari kita memahami glikolisis secara lebih lanjut. Pertama, tindakbalas di

antara glukosa dan pyruvate boleh dikenali dengan dua fasa yang berbeza: (1)fasa

penghasilan tenaga dan (2) fasa pengeluaran tenaga. Lima tindak balas yang pertamamenjadi

fasa penghasilan tenaga di mana ATP yang disimpan mestilah digunakan untukmenghasilkan

gula fosfat. Walaupun hasil dari glikolisis ialah penghasilan tenaga(eksergonik), glikolisis

hendaklah diutamakan dengan penambahan ATP pada duabahagian ketika permulaan haluan.

Sebab ATP diutamakan adalah untuk menambahkumpulan fosfat (dipanggil phosphorylation)

kepada glukosa dan fruktosa-6-fosfat.Apabila glikolisis dimulakan dengan glikogen sebagai

substrat, penambahan satu ATPadalah diperlukan (glikogen tidak memerlukan

phosphorylation dari ATP, tetapisebaliknya phosphorylation dari fosfat bukan organik). Lima

tindak balas terakhirglikolisis mewakili fasa pengeluaran tenaga glikolisis. Dua molekul ATP

dihasilkan padadua tindak balas yang berbeza pada hujung haluan glikolitik; dan dapatan

glikolisis ialahdua ATP apabila glukosa sebagai substrat dan tiga ATP apabila glikogen

sebagai substrat.

Hidrogen selalunya disingkirkan dari substrat nutrient di dalam bioenergetik

dandibawa oleh molekul pembawa. Dua molekul pembawa yang secara biologikal

amatpenting adalah nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) dan flavin adenine

dinucleotide(FAD). Kedua-dua NAD dan FAD membawa hidrogen dan elektron-elektron

yangterdapat pada kedua-duanya digunakan untuk menghasilkan ATP di dalam

mitokondriamelalui proses aerobik. Untuk mendapat tindak balas kimia di dalam glikolisis

untukmeneruskan proses, dua hidrogen mestilah disingkirkan dari glyceraldehyde-3-

phosphate,yang akan digabungkan dengan fosfat bukan organik, untuk

membentukdiphosphoglycerate. Penerima hidrogen di dalam tindak balas ini ialah NAD. Di

sini,NAD menerima satu dari hidrogen, sementara hidrogen yang lain bebas di dalam

larutan.Ketika menerima hidrogen, NAD diubah ke dalam bentuknya yang lebih asas,

NADH.Jumlah NAD yang cukup hendaklah ada untuk menerima atom hidrogen yang

mestidisingkirkan dari glyceraldehyde-3-phosphate apabila glikolisis diteruskan.

BagaimanaNAD dibentuk semula dari NADH? Terdapat dua cara untuk sel bagi

mengembalikan NAD dari NADH.

Pertama, apabila terdapat oksigen (O2) yang mencukupi, hidrogen dariNADH boleh

dibawa ke dalam mitokondria sel. Kedua, apabila O2 tidak ada untukmenerima hidrogen ke

dalam mitokondria, asid pyruvik boleh menerima hidrogen untukmembentuk asid laktik.

Enzim yang memangkinkan tindak balas ini ialah laktatedihidrogenase (LHD), dengan hasil

pada akhirnya ialah pembentukan asid laktik danpembentukan semula NAD. Oleh itu, sebab

pembentukan asid laktik adalah untukmengitar semula NAD (NADH diubah kepada NAD)

supaya glikolisis boleh diteruskan.

Sekali lagi, glikolisis ialah penguraian glukosa kepada asid pyruvik atau asidlaktik

dengan menghasilkan dua atau tiga ATP, bergantung kepada haluan yangdilaluinya dengan

glukosa atau glikogen. Glukosa ialah molekul 6-karbon manakala asidpyruvik dan asid laktik

ialah molekul 3-karbon. Hal ini menerangkan penghasilan duamolekul asid pyruvik atau asid

laktik dari satu molekul glukosa. Oleh kerana O2 tidakterlibat secara terus di dalam glikolisis,

haluan ini dikira sebagai anaerobik. Walaubagaimanapun, sekiranya terdapat O2 di dalam

mitokondria, pyruvate boleh di sertakandi dalam penghasilan ATP secara aerobik.

Penghasilan ATP Aerobik

Penghasilan ATP secara aerobik berlaku di dalam mitokondria dan

melibatkaninteraksi antara dua haluan metabolik: (1) kitaran Krebs dan (2) rantaian

pengangkutanelektron. Fungsi utama kitaran Krebs (juga dikenali sebagai kitaran asid citric)

ialahmelengkapkan pengoksidaan (penyingkiran hidrogen) pada karbohidrat, lemak

atauprotein menggunakan NAD dan FAD sebagai pembawa hidrogen (tenaga).

Kepentinganpenyingkiran hidrogen (untuk kebaikan elektron mereka) mengandungi tenaga

potensi didalam molekul makanan. Tenaga ini boleh digunakan di dalam rantaian

pengangkutanelektron untuk menggabungkan ADP + fosfat bukan organik untuk

menghasilkan semulaATP. Oksigen tidak terlibat di dalam tindak balas kitaran Krebs tetapi

penerima hidrogenakhir pada akhir rantaian pengangkutan elektron (air dibentuk, H2 + O =

H2O). Prosespenghasilan ATP secara aerobik dikenali sebagai oxidative phosphorylation.

Kitaran Krebs

Kitaran Krebs dinamakan sempena nama ahli biokimia Hans Krebs, di manakajian

perintisnya telah menambahkan pemahaman kita di dalam haluan yang kompleksini. Kitaran

Krebs memerlukan dua molekul karbon, acetyl~CoA. Acetyl~CoA bolehdibentuk dari

penguraian karbohidrat, lemak atau protein. Mula-mula, mari kitatumpukan pada

pembentukan acetyl~CoA dari pyruvate (pyruvate boleh dibentuk darikedua-dua karbohidrat

dan protein). Pyruvate (molekul tiga karbon) diuraikan untukmembentuk acetyl~CoA

(molekul dua karbon) dan karbon yang tinggal didermakansebagai CO2. Kemudian,

acetyl~CoA bergabung dengan oxaloacetate (molekul empatkarbon) untuk membentuk citrate

(enam karbon). Apa yang mengikut ialah satu siritindak balas untuk membentuk oxaloacetate

dan dua molekul CO2, dan haluan bermulaberulang-ulang kali.

Untuk setiap molekul glukosa memasuki glikolisis, dua molekul pyruvatedibentuk,

dan di dalam kehadiran O2, mereka diubah kepada dua molekul acetyl~CoA.Hal ini

bermakna setiap molekul glukosa menghasilkan dua pusingan kitaran Krebs.Fungsi kitaran

Krebs ialah untuk menyingkirkan hidrogen dan tenaga yang berkaitandengan hidrogen dari

pelbagai substrat yang terlibat di dalam kitaran. Untuk setiappasangan elektron yang melalui

rantaian pengangkutan elektron dari NADH kepadaoksigen, terdapat tenaga yang cukup

untuk membentuk 2.5 molekul ATP. Untuk setiapmolekul FADH yang dibentuk, terdapat

tenaga yang cukup untuk menghasilkan 1.5molekul ATP. Oleh sebab itu, di dalam

penghasilan ATP, FADH tidaklah mempunyaitenaga yang banyak seperti NADH.

Tambahan pula di dalam penghasilan NADH dan FADH, kitaran Krebsmenghasilkan

pembentukan terus sebatian penuh tenaga, guanosine triphosphate (GTP).GTP ialah sejenis

sebatian penuh tenaga yang boleh membawa kumlulan fosfatterminalnya kepada ADP untuk

membentuk ATP. Pembentukan terus GTP di dalamkitaran Krebs dikenali sebagai

phosphorylation tahap substrat, dan hanya cukup untukjumlah pertukaran tenaga yang kecil

di dalam kitaran Krebs, kerana hampir kesemuatenaga yang dihasilkan oleh kitaran Krebs

diambil oleh rantaian pengangkutan elektronuntuk membentuk ATP.

Pada satu tahap kita perlu fokus kepada peranan yang dimainkan oleh karbohidratdi

dalam penghasilan acetyl~CoA untuk memasuki kitaran Krebs. Bagaimana lemak danprotein

melalui metabolisme aerobik. Adalah diketahui bahawa lemak (trigliserida)diuraikan untuk

membentuk asid berlemak dan gliserol. Asid berlemak ini boleh melaluisatu siri tindak balas

untuk membentuk acetyl-CoA (dipanggil pengoksidaan beta) dankemudian memasuki kitaran

Krebs. Walaupun gliserol boleh diubah melalui glikolisis didalam hari, hal ini tidak berlaku

secara mendadak di dalam otot manusia. Oleh sebab itu,gliserol bukanlah bahan bakar yang

begitu penting semasa bekerja.

Seperti yang telah dikemukakan, protein bukanlah dikenali sebagai sumber

bahanbakar yang utama ketika bersenam, kerana ia hanya menyumbang sebanyak 2-15%

bahanbakar ketika bekerja. Protein boleh memasuki haluan bioenergetik di dalam

pelbagaitempat. Walau bagaimanapun, langkah yang pertama ialah penguraian protein ke

dalamsubunit asid amino. Apa yang berlaku kemudian bergantung kepada jenis asid

aminoapakah yang terlibat. Contohnya, sesetengah asid amino boleh diubah kepada

glukosaatau asid pyruvik, sesetengah lagi kepada acetyl~CoA, dan yang lain-lain di

dalamkitaran Krebs.

Rantaian Pengangkutan Elektron

Penghasilan ATP secara aerobik (dipanggil oxidative phosphorylation) berlaku didalam

mitokondria. Haluan ini bertanggungjawab di dalam proses yang dipanggil sebagairantaian

pengangkutan elektron (juga dikenali sebagai rantaian respiratori atau rantaiancytochrome).

Penghasilan ATP secara aerobik boleh berlaku kerana mekanisme yangmenggunakan tenaga

potensi terdapat di dalam pembawa hidrogen yang dikurangkanseperti NADH dan FADH

kepada rephosphorylate ADP dan juga ATP. Pembawa hidrogen yang dikurangkan tidak

bertindak balas secara terus dengan oksigen.Sebaliknya, elektron yang disingkirkan dari atom

hidrogen dibawa oleh satu siripembawa elektron yang dikenali sebagai cytochrome. Ketika

elektron dibawa ke rantaiancytochrome, tenaga yang cukup dilepaskan untuk

resphosphorylate ADP untukmembentuk ATP pada tiga tapak berbeza. Apabila elektron

melalui rantaianpengangkutan elektron, molekul yang sangat reaktif yang dipanggil radikal

bebas akanterbentuk. Radikal bebas dalam jumlah yang banyak boleh membahayakan otot

danmenyumbang kepada keletihan otot.

Pembawa hidrogen yang membawa elektron ke rantaian pengangkutan

elektromdatang dari pelbagai sumber. Dua NADH dihasilkan dari setiap molekul glukosa

yangdinyahgredkan melalui glikolisis. NADH ini terletak di luar mitokondria, dan

hidrogenpadanya hendaklah diangkut melalui membran mitokondria dengan

mekanismepengangkutan yang istimewa. Walau bagaimanapun, banak elektron yang

memasukirantaian pengangkutan elektron dari molekul NADH dan FADH dibentuk hasil

daripadapengoksidaan kitaran Krebs.

Dua elektron dari NADH atau FADH dibawa ke satu siri sebatian yang

melaluipengoksidaan dan pengurangan, dengan tenaga yang cukup yang dibebaskan

untukmensintesiskan ATP pada tiga tempat sepanjang laluan. FADH memasuki

laluancytochrome melalui satu pusat di bawah tahap kemasukan untuk NADH. Ia amat

pentingkerana tahap kemasukan bagi FADH melepasi satu dari tapak-tapak untuk

penghasilanATP, dan setiap molekul FADH yang memasuki rantaian pengangkutan

elektronmempunyai tenaga yang cukup bagi membentuk hanya 1.5 ATP. Sebaliknya,

kemasukanNADH ke dalam rantaian pengangkutan elektron menyebabkan penghasilan 2.5

ATP.Pada akhir rantaian pengangkutan elektron, oksigen menerima elektron yang

dibawamelaluinya dan bergabung dengan hidrogen untuk membentuk air. Sekiranya O2

tidakada untuk menerima elektron-elektron tersebut, oxidative phosphorylation tidak

akanberlaku, dan pembentukan ATP di dalam sel mesti dilakukan melalui

metabolismeanaerobik.

ATP dibentuk pada beberapa tempat sepanjang rantaian pengangkutan

elektron.Bagaimana pembentukan ATP berlaku? Mekanisme yang menerangkan

pembentukanATP secara aerobik dikenali sebagai chemiosmotic hypothesis. Apabila elektron

dihantarsepanjang rantaian cytochrome, tenaga yang dilepaskan digunakan untuk

mengepamhidrogen yang dilepaskan dari NADH dan FADH dari dalam mitokondria

melaluimembran dalaman mitokondria. Hasilnya ialah penimbunan proton hidrogen di

dalamdan di luar ruangan membran mitokondria. Penimbunan hidrogen ini ialah sumber

tenagapotensi yang boleh dikumpul dan digunakan untuk menggabungkan kembali fosfat

bukanorganik dengan ADP untuk membentuk ATP. Sebagai contoh, satu longgokan

hidrogenialah sama seperti tenaga potensi bagi air pada empanagn; apabila air bertakung dan

turunmelalui bahagian atas empangan, air yang jatuh menjadi tenaga kinetik yang

bolehdigunakan untuk melakukan kerja.

Terdapat tiga pengepam untuk menggerakkan hidrogen dari matriks mitokondria ke

ruangan yang tersedia. Pengepam yang pertama menggerakan empat proton hydrogen

(menggunakan NADH) melalui ruangan membran pertengahan untuk setiap dua elektronyang

bergerak sepanjang rantaian pengangkutan elektron. Pengepam yang kedua jugamembawa

empat proton hidrogen ke dalam ruangan membran pertengahan sementarapengepam ketiga

hanya menggerakkan dua proton hidrogen ke dalam ruang membranpertengahan. Hasilnya,

terdapat kepekatan proton hidrogen yang tinggi di dalam ruanganmembran pertengahan

berbanding yang terdapat di dalam matriks; kecerunan inimenyebabkan proton hidrogen

untuk meresap balik ke dalam matriks. Tetapi, disebabkanmitokondrial dalaman tidak telap

kepada proton hidrogen, mereka hanya boleh melaluimembran melalui laluan proton

hidrogen yang khas (dipanggil sebagai respiratoryassemblies). Apabila proton hidrogen

melalui membran dalaman mitokondrial melaluilaluan ini, ATP dibentuk dari tambahan

fosfat kepada ADP (dipanggil sebagaiphosphorylation). Hal ini berlaku kerana pergerakan

proton hidrogen merentasi membrandalaman mitokondrial mengaktifkan pensintesisan enzim

ATP.

Peranan rantaian pengangkutan elektron ialah untuk membawa elektron ke

siricytochrome untuk menyediakan tenaga bagi menggalakkan penghasilan ATP di

dalammitokondria. Proses ini memerlukan setiap elemen di dalam rantaian

pengangkutanelektron melalui satu siri tindak balas pengoksidaan-pengurangan. Sekiranya

cytochrometerakhir terus berada dalam bentuk pengurangannya, ia tidak akan mampu

menerimalebih banyak elektrondan rantaian pengangkutan elektron akan terhenti.

Walaubagaimanapun, apabila terdapatnya oksigen, cytochrome terakhir akan dioksidakan

olehoksigen. Oksigen, yang didapati dari gas yang diambil kita, membolehkan

pengangkutanelektron untuk terus berfungsi sebagai penerima elektron terakhir di dalam

rantaianpengangkutan elektron. Ia akan mengoksidakan cytochrome terakhir dan

membolehkanpengangkutan elektron dan oxidative phosphorylation untuk diteruskan.

Sebagai langkahterakhir di dalam rantaian pengangkutan elektron, oksigen menerima dua

elektron yangmelalui sepanjang rantaian pengangkutan elektron bukan dari NADH atau

FADH.Molekul oksigen yang dikurangkan ini bergabung dengan dua proton hidrogen

untukmembentuk air.

Seperti yang sudah diutarakan, NADH dan FADH berbeza di dalam jumlah

ATPyang boleh dihasilkan dari setiap molekul. Setiap NADH terhasil di dalam

mitokondriamendermakan dua elektron ke sistem pengangkutan elektron pada pengepam

protonpertama. Proton ini kemudian dihantar ke pengepam proton kedua dan ketiga

sehinggaproton-proton ini akhirnya melalui sepanjang oksigen. Pengepam proton pertama

dankedua menghantar empat proton setiap, manakala pengepam elektron ketiga

menghantardua proton, menghasilkan jumlah sebanyak sepuluh. Disebabkan empat

protondiperlukan untuk menghasilkan dan menghantar satu ATP dari mitokondria

kesitoplasma, jumlah penghasilan ATP dari satu molekul NADH ialah 2.5 ATP (10 proton/4

proton setiap ATP = 2.5 ATP). ATP tidak wujud dalam bentuk separuh dan

pecahanperpuluhan pada ATP hanya sekadar menerangkan nombor purata molekul ATP

yangdihasilkan oleh setiap NADH.

Berbanding dengan NADH, setiap molekul FADH menghasilkan ATP yangkurang

kerana elektron dari FADH didermakan kemudian ke dalam rantaianpengangkutan elektron

berbanding NADH. Oleh itu, elektron dari FADH hanya mengaktifkan pengepam proton

pertama dan ketika. Kerana pengepam proton yangpertama telah dilalui, elektron dari FADH

menghasilkan pengepaman enam elektron(empat dari pengepam kedua dan dua dari

pengepam ketiga). Kerana empat protondiperlukan untuk menghasilkan dan membawa satu

ATP dari mitokondria ke sitoplasma,jumlah penghasilan ATP dari satu molekul FAD ialah

1.5 ATP.

P02max,vo2max,cardiovaskular,bruce protokol,muscle

strength...