BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kadar glukosa darah Kadar glukosa darah adalah istilah yang mengacu kepada tingkat glukosa di dalam darah. Konsentrasi gula darah, atau tingkat glukosa serum, diatur dengan ketat di dalam tubuh. Umumnya tingkat gula darah bertahan pada batas-batas yang sempit sepanjang hari (70-150 mg/dl). Tingkat ini meningkat setelah makan dan biasanya berada pada level terendah pada pagi hari, sebelum orang makan (Henrikson dkk., 2009). Ada beberapa tipe pemeriksaan glukosa darah. Pemeriksaan gula darah puasa mengukur kadar glukosa darah selepas tidak makan setidaknya 8 jam. Pemeriksaan gula darah 2 jam postprandial mengukur kadar glukosa darah tepat selepas 2 jam makan. Pemeriksaan gula darah ad random mengukur kadar glukosa darah tanpa mengambil kira waktu makan terakhir (Henrikson dkk, 2009). 2.1.1. Katabolisme Glukosa Glukosa dalam tubuh akan mengalami oksidasi untuk menghasilkan ATP. Pengolahan glukosa menjadi ATP berlangsung didalam sel melalui respirasi selular yang melibatkan 4 jenis reaksi yaitu glikolisis, pembentukan asetil koenzim A, siklus Kreb dan rantai transport elektron (Tortora and Derrickson, 2009). 2.1.1.1. Glikolisis Proses glikolisis terjadi pada semua organisme. Proses ini berfungsi untuk menukarkan glukosa menjadi piruvat dan akan menghasilkan ATP tanpa menggunakan oksigen. Glikolisis dimulai dengan satu molekul glukosa yang memiliki 6 atom karbon pada rantainya (C6H12O6) dan akan dipecahkan menjadi dua molekul piruvat yang masingmasing memiliki 3 atom karbon (C3H3O3) yang merupakan hasil akhir bagi proses ini (Irawan, 2007). Sepanjang proses glikolisis ini akan terbentuk beberapa senyawa, seperti Glukosa 6-fosfat, Fruktosa 6-fosfat, Fruktosa 1,6-bisfosfat, Dihidroksi aseton fosfat, Gliseraldehid 3-fosfat, 1,3- Bisfosfogliserat, 3-Fosfogliserat, 2-Fosfogliserat, Fosfoenol piruvat dan piruvat. Selain itu, proses glikolisis ini juga akan menghasilkan molekul ATP dan NADH (di mana 1 NADH menghasilkan 3 ATP). Sejumlah 4 molekul ATP dan 2 molekul NADH (6 molekul ATP) akan dihasilkan dan pada tahap awal proses ini
memerlukan 2 molekul ATP. Sebagai hasil akhir, 8 molekul ATP akan terbentuk (Marks dkk, 2005). Gambar 2.1. Skema Proses Glikolisis (Mayes, 2003) 2.1.1.2. Pembentukan Asetil Koenzim A Sebelum memasuki siklus Kreb, piruvat yang terhasil dari proses glikolisis harus dioksidasikan terlebih dahulu di dalam mitokondria menjadi asetil koenzim A dan karbon dioksida. Setelah piruvat memasuki mitokondria, enzim piruvat dehidrogenase akan menukarkan piruvat kepada acetyl group dengan melepaskan karbon dioksida. Semasa proses ini juga, terjadi reduksi pada NAD + menjadi NADH dengan mengambil H + yang dilepaskan oleh piruvat. Acetyl group akan berikatan dengan koenzim A, maka terhasil asetil koenzim A (asetil-koa) (Tortora and Derrickson, 2009).
Gambar 2.2. Skema Proses Pembentukan Asetil Koenzim A (Mayes, 2003) 2.1.1.3. Siklus Kreb Dalam proses metabolisme energi dari glukosa, siklus Kreb merupakan tahapan yang terakhir. Proses ini berlaku di dalam mitokondria dan berlangsung secara aerobik. Molekul asetil-koa yang merupakan produk akhir dari proses konversi piruvat kemudian akan masuk ke dalam siklus Kreb. Perubahan yang terjadi dalam siklus ini adalah mengubah 2 atom karbon yang terikat didalam molekul asetil-koa menjadi 2 molekul karbon dioksida (CO2), membebaskan koenzim A serta memindahkan energi dari siklus ini ke dalam senyawa NADH, FADH2 dan GTP. Untuk melanjutkan proses metabolisme energi, molekul NADH dan FADH2 yang dihasilkan dalam siklus ini akan diproses kembali secara aerobik di dalam membran sel mitokondria melalui proses Rantai Transpor Elektron untuk menghasilkan produk akhir berupa ATP dan air (Ganong, 2005).
Gambar 2.3. Skema Proses Siklus Kreb (Mayes, 2003) 2.1.1.4. Rantai Transpor Elektron Proses ini juga dikenal sebagai proses fosforilasi oksidatif. Di dalam proses ini, NADH dan FADH2 yang mengandung elektron akan melepaskan elektron tersebut ke dalam akseptor utama yaitu oksigen. Pada akhir dari proses ini, akan terhasil 3 molekul ATP dari 1 molekul NADH dan 2 molekul ATP dihasilkan dari 1 molekul FADH2 (Irawan, 2007). Di dalam otot, terutama selama aktivitas yang berlebihan, kebutuhan terhadap ATP sangat tinggi dan oksigen sudah banyak dikonsumsi, laktat dehidrogenase (LDH) mengkatalisis reduksi NADH oleh piruvat menghasilkan laktat dan NAD +. Reaksi ini dikelompokkan sebagai reaksi ke 11 dalam glikolisis. Proses ini meregenerasi NAD + untuk berpartisipasi dalam reaksi GAPDH. Jadi total reaksi glikolisis secara anaerob dalam sel otot secara keseluruhan adalah sebagai berikut: Glukosa + 2 ADP + 2Pi ------ 2 laktat + 2 ATP + 2H +. Akumulasi laktat ini tidak menyebabkan kelelahan otot seperti yang dipercaya selama ini, melainkan akumulasi laktat tersebut menjadikan suasana asam (otot dapat meneruskan aktivitasnya meskipun konsentrasi laktat tinggi dengan syarat ph dijaga tetap konstan). Ini adalah benar, bahwa daging hewan yang dibiarkan berlari sampai kecapekan akan terasa asam karena akumulasi asam laktat dalam jaringan ototnya.
2.1.1.5. Glikogenolisis Glikogen merupakan bentuk penyimpanan karbohidrat yang utama di tubuh mamalia dan dijumpai terutama di hati dan otot. Dalam hati, fungsi utama glikogen adalah untuk melayani jaringan tubuh lain lewat pembentukan glukosa darah. Di otot unsur ini hanya memenuhi kebutuhan organ itu sendiri sebagai sumber bahan bakar metabolik yang siap dipakai (Mayes, 2003). Glikogen disintesis dari glukosa dan prekursor lainnya lewat lintasan glikogenesis. Pemecahan terjadi melalui sebuah lintasan terpisah yang dikenal sebagai glikogenolisis. Glikogenolisis menyebabkan pembentukan glukosa di hati dan pembentukan laktat di otot yang masing-masing terjadi akibat adanya atau tidak adanya enzim glukosa fosfatase (Mayes, 2003). AMP siklik mengintegrasikan pengaturan glikoneogenesis dan glikogenesis secara timbal balik dengan mendorong aktivitas enzim fosforilase dan inhibisi enzim glikogen sintase (Mayes, 2003). 2.1.1.6. Glukoneogenesis Glukoneogenesis merupakan mekanisme untuk mengonversikan unsur-unsur nonkarbohidrat menjadi glukosa atau glikogen. Proses ini memberikan glukosa pada tubuh disaat karbohidrat tidak tersedia. Substrat yang penting adalah asam amino, glukogenik, laktat, gliserol dan propionat (Mayes, 2003). Lintasan glukoneogenesis yang ditemukan di hati dan di ginjal memanfaatkan reaksi pada glikolisis yang reversibel tambah 4 reaksi tambahan untuk menghindari reaksi nonekuilibrium yang ireversibel. Enzim yang mengkatalisis reaksi tambahan tersebut adalah piruvat karbosilase, fosfoenolpiruvat, fruktosa 1,6-Bifosfatase dan glukosa-6-fosfatase (Mayes, 2003). Laktat membentuk piruvat yang memasuki mitokondria untuk menjalani karbosilasi menjadi oksaloasetat sebelum terjadi konversi menjadi fosfoenolpiruvat yang diikuti dengan biosintesis glukosa di sitosol (Mayes, 2003). Glikolisis dan glikoneogenesis merupakan lintasan yang sama tetapi bekerja dengan arah yang berlawanan, sehingga aktivitas keduanya harus diatur secara timbal balik. Cara ini dicapai dengan tiga mekanisme yang utama yang mempengaruhi aktivitas enzim-enzim
penting, yaitu (1) induksi atau represi sistem enzim (2) modifikasi kovalen oleh fosforilasi yang reversibel dan (3) efek alosterik (Mayes, 2003). Sel hati yang dapat melewati glukosa dengan bebas merupakan yang utama untuk mengatur glukosa darah karena sel tesebut mengandung enzim glukokinase dengan Km yang tinggi, yang secara spesifik disesuaikan dengan fungsi pengeluaran glukosa sesudah makan. Insulin disekresikan sebagai respon langsung hiperglikemia; hormon ini akan membantu hati untuk menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen dan memfasilitasi pengambilan glukosa oleh jaringan ekstrahepatik. Glukagon disekresikan sebagai respon terhadap hipoglikemia dan mengaktifkan glikogenesis serta glukoneogenesis di hati yang menyebabkan pelepasan glukosa ke dalam darah (Meyes, 2003). Enzim-enzim glukoneogenesis yang cacat akan menimbulkan hipoglikemia dan asidosis asam laktat. Penyebab oksidasi asam lemak merupakan penyebab tambahan adanya gangguan pada glikoneogenesis dan hipoglikemia (Mayes, 2003). 2.1.2. Proses Pencernaan Glukosa Gula sederhana (monosakarida) tidak perlu dicerna sebelum diabsorpsi, yang biasa berlangsung di dalam usus halus. Disakarida dipecah oleh enzim yang spesifik untuk masing-masing gula, saat disakarida melewati permukaan mukosa usus halus. Pati matang (yang telah dimasak) dicerna oleh amilase ludah di dalam mulut. Kadar ph dalam lambung yang rendah mencegah proses pencernaan lebih lanjut, tetapi di duodenum dan jejunum ph naik dan tersedia amilase pankreas. Amilase ini menyebabkan pemecahan selang-seling pada ikatan α1-4 dalam pati mentah atau matang. Amilosa terutama didegradasi menjadi maltosa dan maltotriosa serta dilepaskan sejumlah kecil glukosa. Amilopektin dipecah menjadi oligosakarida, yang kemudian didegradasi oleh enzim oligosakaridase spesifik yang terikat pada sel brush border dengan hasil akhirnya adalah glukosa. (Barasi, 2009). Glukosa dan galaktosa diangkut dari usus halus, melintasi membran apikal dan memasuki aliran darah dengan mekanisme 2 tahap. 1. Sekelompok protein pengangkut glukosa berada pada membran sel. Pada mulanya glukosa bergerak mengikuti penurunan gradien konsentrasi dari lumen usus halus
menuju sel apikal. Pengangkut GLUT-1, yang berikatan dengan natrium, memfasilitasi difusi ini. 2. Ion natrium kemudian diangkut keluar secara aktif dari sel apikal. Molekul glukosa berpindah dari sel apikal menuju aliran darah, menggunakan molekul pengangkut berikutnya GLUT-2 dan difusi yang terfasilitasi (Barasi, 2009). 2.1.2.1. Metabolisme Glukosa Semua sel tidak pernah berhenti mendapat pasokan glukosa, tubuh mempertahankan kadar glukosa darah yang konstan, yaitu sekitar 80-100 mg/dl bagi dewasa dan 80-90 mg/dl bagi anak, walaupun pasokan makanan dan kebutuhan jaringan berubah-ubah sewaktu kita tidur, makan, dan bekerja (Cranmer dkk, 2009). Proses ini disebut homeostasis glukosa. Kadar glukosa yang rendah, yaitu hipoglikemia dicegah dengan pelepasan glukosa dari simpanan glikogen hati yang besar melalui jalur glukoneogenesis dan melalui pelepasan asam lemak dari simpanan jaringan adiposa apabila pasokan glukosa tidak mencukupi. Kadar glukosa yang tinggi yaitu hiperglikemia dicegah oleh perubahan glukosa menjadi triasilgliserol di jaringan adiposa. Keseimbangan antar jaringan dalam menggunakan dan menyimpan glukosa selama puasa dan makan terutama dilakukan melalui kerja hormon homeostasis metabolik yaitu insulin dan glukagon (Ferry, 2008). 2.1.2.2. Metabolisme Glukosa di Hati Jaringan pertama yang dilewati melalui vena hepatika adalah hati. Dalam hati glukosa dioksidasi dalam jalur-jalur yang menghasilkan ATP untuk memenuhi kebutuhan energi segera sel-sel hati dan sisanya diubah menjadi glikogen dan triasilgliserol. Insulin meningkatkan penyerapan dan penggunaan glukosa sebagai bahan bahan bakar, dan penyimpanannya sebagai glikogen serta triasilgliserol. Simpanan glikogen dalam hati bisa mencapai maksimum sekitar 200-300 g setelah makan makanan yang mengandung karbohidrat. Sewaktu simpanan glikogen mulai penuh, glukosa akan mulai diubah oleh hati menjadi triasilgliserol (Marks dkk., 2000). 2.1.2.3. Metabolisme glukosa di jaringan lain Glukosa dari usus, yang tidak dimobilisis oleh hati, akan mengalir dalam darah menuju jaringan perifer. Glukosa akan dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air. Banyak
jaringan misalnya otot menyimpan glukosa dalam jumlah kecil dalam bentuk glikogen (Raghavan dkk., 2009). 2.1.2.4. Metabolisme glukosa di otot Otot rangka yang sedang bekerja menggunakan glukosa dari darah atau dari simpanan glikogennya sendiri, untuk diubah menjadi laktat melalui glikolisis atau menjadi laktat melalui glukolisis atau menjadi CO2 dan H2O. Setelah makan, glukosa digunakan oleh otot untuk memulihkan simpanan glikogen yang berkurang selama otot bekerja melalui proses yang dirangsang oleh insulin. Otot yang sedang bekerja juga menggunakan bahan bakar lain dari darah, misalkan asam-asam lemak (Raghavan dkk., 2009). 2.1.2.5. Metabolisme glukosa di jaringan adiposa Insulin merangsang penyaluran glukosa ke dalam sel-sel adiposa. Glukosa dioksidasi menjadi energi oleh adiposit. Selain itu, glukosa digunakan sebagai sumber untuk membentuk gugus gliserol pada triasilgliserol yang disimpan dijaringan adiposa (Bell dkk., 2001). 2.1.3. Sistem Metabolisme Otot Pada Kerja Fisik Di dalam otot terdapat sistem metabolik dasar yang sama seperti di dalam semua bagian tubuh yang lain. Terdapat tiga sistem metabolik yang bersifat sangat penting untuk memahami batasan aktivitas fisik. Sistem ini adalah sistem fosfagen, sistem glikogen-asam laktat, dan sistem aerobik. 2.1.3.1. Sistem fosfagen Sumber dasar energi otot adalah Adenosine Triphosphate (ATP). Jumlah ATP yang terdapat pada otot seorang atlet yang terlatih dengan baik hanya cukup untuk mempertahankan daya otot yang maksimal selama tiga detik. Oleh karena itu, penting bahwa ATP yang baru terus menerus harus dibentuk. Ketika ATP terurai menjadi Adenosine Diphosphate (ADP) dan Adenosine Monophosphate (AMP) dihasilkan energi yang dapat digunakan untuk kontraksi otot skeletal selama latihan fisik. Tiap molekul ATP yang terurai diperkirakan menghasilkan energi sebesar 7-12 kalori.
Selain ATP otot skeletal juga mempunyai senyawa fosfat berenergi tinggi lain yaitu Creatine Phosphate (CP) yang dapat digunakan untuk menghasilkan ATP. Gabungan antara ATP dan CP disebut sistem energi fosfagen. Sistem ATPCP merupakan sistem energi anaerobik. 2.1.3.2. Sistem Glikogen- Asam Laktat Glikogen yang disimpan di dalam otot dapat dipecah menjadi glukosa dan glukosa kemudian digunakan untuk energi. Tahap awal proses ini disebut glikolisis. Selama glikolisis setiap molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul asam piruvat dan energi dilepaskan untuk membentuk empat molekul ATP. kemudian asam piruvat akan masuk ke mitokondria sel otot dan bereaksi dengan oksigen untuk membentuk lebih banyak molekul ATP. Akan tetapi, bila tidak terdapat oksigen yang cukup untuk melangsungkan tahap kedua metabolisme glukosa ini, sebagian besar dari asam piruvat akan diubah menjadi asam laktat. Karakteristik dari sistem glikogen-asam laktat adalah bahwa sistem ini dapat membentuk molekul ATP kira kira 2,5 kali lebih cepat daripada yang dapat dilakukan oleh mekanisme oksidatif mitokondria. 2.1.3.3 Sistem aerobik Sistem aerobik berarti oksidasi dari bahan makanan di dalam mitokondria untuk menghasilkan energi. Dalam sistem aerobik dibutuhkan O2 untuk menguraikan glikogen/glukosa menjadi CO2 dan H2O melalui siklus krebs dan sistem transpot elektron. Waktu yang diperlukan untuk membentuk ATP pada sistem aerobik lebih lambat dibandingkan dengan sistem fosfagen dan sistem glikogen asam-laktat, tetapi jumlah ATP yang dihasilkan lebih banyak. 2.2. Olahraga 2.2.1 Definisi Olahraga Menurut Gale Encyclopedia of Medicine (2008), olahraga adalah aktivitas fisik yang direncanakan, terstruktur, dan dikerjakan secara berulang dan bertujuan memperbaiki atau menjaga kesegaran jasmani. Sedangkan menurut Mosby s Medical Dictionary (2009),
olahraga adalah aktivitas fisik yang bertujuan untuk meningkatkan kesehatan, atau memelihara kesegaran jasmani (fitness) atau sebagai terapi untuk memperbaiki kelainan atau mengembalikan fungsi organ dan fungsi fisiologis tubuh. 2.2.2 Jenis-jenis olahraga 2.2.2.1. Olahraga aerobik Olahraga aerobik adalah suatu bentuk aktivitas fisik yang melibatkan otot-otot besar dan dilakukan dalam intensitas yang cukup rendah serta dalam waktu yang cukup lama (Sherwood, 2001). Terdapat banyak jenis latihan fisik aerobik, yaitu: a. Berjalan b. Jogging c. Senam d. Renang e. Bersepeda f. Lari g. Aktivitas olahraga seperti sepak bola, bulu tangkis Menurut Dorland s Medical Dictionary (2007), olahraga aerobik adalah aktivitas fisik yang dirancang utnuk meningkatkan konsumsi oksigen dan meningkatkan fungsi sistem respirasi dan sistem kardiovaskular. Latihan aerobik dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan ketahanan kardiovaskular dan untuk menurunkan berat badan. Olahraga jenis ini sangat dianjurkan pada orang yang mengalami obesitas atau overweight (Sherwood, 2001; CDC, 2011; Cleveland Clinic, 2011). Olahraga aerobik atau yang biasa disebut latihan kardiovaskular meningkatkan fungsi kerja paru, jantung dan melancarkan sirkulasi darah, sehingga tubuh mendapatkan dan menggunakan oksigen lebih baik untuk metabolisme sel. Oksigen berfungsi dalam pembentukan sumber energi tubuh yaitu adenosin trifosfat (ATP) dengan menggunakan siklus asam sitrat sebagai jalur metabolisme utama (Sherwood, 2001). Aktivitas fisik yang termasuk olahraga aerobik adalah jalan cepat, jogging atau lari-lari kecil, renang, dansa, atau bersepeda. Intensitas dalam setiap olahraga aerobik berbeda-beda. Intensitas adalah usaha yang diberikan setiap orang dalam mengerjakan aktivitas fisik. American Heart Association (AHA) menganjurkan, setidaknya dilakukan aktivitas fisik dengan intensitas sedang, yaitu di mana Target Heart Rate (THR) atau detak jantung yang diinginkan adalah 60-80% dari perkiraan detak jantung maksimal, (Cleveland Clinic, 2011).
Perkiraan detak jantung maksimal adalah 220 dikurang dengan umur saat ini. AHA juga menganjurkan olahraga aerobik dilakukan dalam 20-30 menit perharinya untuk mengurangi risiko terkena penyakit jantung koroner. Frekuensi atau jumlah hari untuk olahraga dalam seminggu yang dianjurkan adalah 3-7 hari perminggu (AHA, 2001). Menurut salah satu institusi kesehatan jantung dan toraks terbesar di Amerika Serikat, Cleveland Clinic (2011), olahraga aerobik memiliki tiga bagian yang utama, yaitu: a. Warm-up Pada bagian warm-up atau biasa disebut pemanasan, dilakukan latihan gerakan-gerakan dengan intensitas rendah selama 3-5 menit. b. Conditioning Pada bagian ini dilakukan latihan aerobik dalam durasi 30-45 menit sampai mencapai THR yang diinginkan. c. Cool-down Bagian ini memerlukan waktu selama 3-5 menit dengan latihan intensitas rendah untuk menurunkan detak jantung secara perlahan dan mengurangi risiko kecelakaan. 2.2.2.2. Olahraga anaerobik Olahraga anaerobik adalah suatu bentuk aktivitas fisik yang tidak memerlukan oksigen dalam pelaksanaannya. Terdapat dua jenis latihan anaerobik, yaitu lari cepat dan angkat beban. Olahraga angkat beban ini dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan massa otot dan tonus otot (CDC, 2011) yang meningkatkan penggunaan glukosa dan membantu pengendalian glukosa darah (Devlin, 2009). Cleveland Clinic (2011) menganjurkan frekuensi olahraga anaerobik dalam seminggu memiliki satu atau dua hari tanpa olahraga di antara hari-hari latihan. Satu set adalah sejumlah repetisi atau perulangan kembali gerakan. Cleveland Clinic (2011) juga menganjurkan satu set mengandung 12-20 kali repetisi dengan angkat beban ringan dan 8-12 repetisi angkat beban berat untuk membentuk massa otot. Disarankan terdapat masa recovery yaitu 0-180 detik di antara dua set. Hal ini untuk mencegah kelelahan otot yang lebih cepat. 2.2.3. Manfaat Olahraga Menurut Centre for Diseases Control and Prevention (CDC) pada tahun 2011, terdapat enam manfaat olahraga, yaitu: 1. Mengontrol berat badan.
2. Menurunkan tekanan darah. 3. Menurunkan risiko terkena penyakit diabetes tipe 2, serangan jantung, stroke, dan beberapa bentuk kanker. 4. Menurunkan nyeri arthritis dan cacat akibat arthritis 5. Menurunkan risiko terkena osteoporosis 6. Menurunkan gejala depresi dan kecemasan. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, olahraga yang baik untuk menurunkan berat badan pada orang yang mengalami obesitas atau overweight adalah olahraga aerobik, intensitas sedang dengan frekuensi 3 kali perminggu. Lebih banyak aktivitas fisik yang dilakukan, lebih banyak kalori yang dibakar untuk digunakan sebagai energi dalam menurunkan berat badan (CDC, 2011). Jika asupan kalori juga dibatasi, maka gabungan antara aktivitas fisik dan penurunan jumlah kalori yang dimakan menimbulkan suatu calorie deficit yang akhirnya akan menyebabkan penurunan berat badan (CDC, 2011). Braden dkk. (1998) dalam Adiwinanto (2008) mengatakan bahwa, latihan fisik yang berhubungan dengan posisi berat badan 30 menit, tiga kali seminggu selama 32 minggu meningkatkan densitas mineral tulang belakang, kaki dan densitas mineral total tubuh. Hal ini berkaitan dengan manfaat olahraga yang diungkapkan oleh CDC (2011) tentang olahraga mencegah terjadinya osteoporosis. 2.2.4. Fisiologis Olahraga Tubuh manusia merupakan sesuatu mesin yang luar biasa di mana aktivitas tubuh yang terkoordinasi sempurna terjadi secara simultan. Peristiwa-peristiwa tubuh ini memungkinkan fungsi kompleks tubuh seperti mendengar, melihat, bernapas serta pengolahan informasi tanpa upaya kesadaran. Apabila seseorang melakukan aktivitas seperti berjalan, dia akan menggeser sistem tubuh dari keadaan istirahat kepada keadaan aktif. Jika aktivitas itu dilakukan beberapa kali, tubuhnya akan beradaptasi terhadap aktivitas tersebut. Aktivitas yang dilakukan tadi disebut aktivitas fisik. Aktivitas fisik ini merupakan proses yang rumit dimana pelatih perlu mengawasi perubahan pada subjek setiap menit sewaktu aktivitas. Oleh karena itu, jika seseorang itu ingin menjadi atlet, dia perlu mempunyai tingkat aktivitas fisik yang lebih tinggi dibanding dengan populasi normal ( Shetty, 2005).
Perubahan fisiologis yang nyata dapat terjadi dalam tubuh kita apabila aktivitas fisik atau latihan olahraga yang berterusan dilakukan. Oleh karena itu, tanggapan tehadap latihan memiliki dua aspek analog dengan respon tubuh terhadap ligkungan stres. Salah satunya adalah respon jangka pendek yaitu serangan tunggal setelah sesekali olahraga ataupun dapat disebut latihan akut. Aspek kedua adalah respon jangka panjang yaitu setelah olahraga teratur yang mempermudahkan latihan berikutnya serta meningkatkan kinerjanya. Adaptasi terhadap latihan kronik ini disebut training. (Willmore dkk, 1999) Adaptasi terhadap latihan akut adalah respon terhadap latihan di mana efek terhadap pelatihan (Willmore, 1994). Respon jangka pendek serta jangka panjang ini memenuhi kebutuhan energi. Kenaikan pesat dalam kebutuhan energi sewaktu latihan memerlukan penyesuaian peredaran darah yang seimbang untuk memenuhi peningkatan kebutuhan oksigen, nutrisi serta mengeliminasi produk akhir metabolisme seperti karbon dioksida dan asam laktat dan membebaskan panas berlebihan. Pergeseran metabolisme tubuh terjadi melalui kegiatan terkoordinasi dari semua sistem tubuh iaitu neuromuskuler, respiratori, kardiovaskular, metabolik, dan hormonal (Shetty, 2005). 2.2.4.1. Respon Jangka Panjang dan Pendek Terhadap Latihan Fisik 2.2.4.1.1. Sistem respirasi Latihan fisik akan mempengaruhi konsumsi oksigen dan produksi karbon dioksida. Kadar oksigen dalam jumlah yang besar akan terdifusi dari alveoli ke dalam darah vena kembali ke paru-paru. Sebaliknya, kadar karbon dioksida yang sama banyak masuk dari darah ke dalam alveoli. Oleh itu, ventilasi akan meningkat untuk mempertahankan konsentrasi gas alveolar yang tepat untuk memungkinkan peningkatan pertukaran oksigen dan karbon dioksida (William, 1999). Permulaan aktivitas fisik ini disertai dengan peningkatan dua tahap ventilasi. Hampir segera dapat terlihat peningkatan pada inspirasi dan kenaikan bertahap pada kedalaman dan tingkat pernapasan. Kedua tahap penyesuaian menunjukkan bahwa kenaikan awal dalam ventilasi diproduksi oleh mekanisme gerakan tubuh setelah latihan dimulai, namun sebelum rangsangan secara kimia, korteks motor menjadi lebih aktif dan mengirimkan impuls stimulasi ke pusat inspirasi, yang akan merespon dengan meningkatkan respirasi juga. Secara umpan balik proprioseptif dari otot rangka dan sendi aktif memberikan masukan tambahan tentang gerakan ini dan pusat pernapasan dapat menyesuaikan kegiatan itu berdasarkan kesesuaiannya (Guyton, 2006).
Tahap kedua lebih bertahap dengan kenaikan respirasi yang dihasilkan oleh perubahan status suhu dan kimia dari darah arteri. Sambil latihan berlangsung, peningkatan proses metabolisme pada otot menghasilkan lebih banyak panas, karbon dioksida dan ion hidrogen. Semua faktor ini meningkatkan penggunakan oksigen dalam otot, yang meningkatkan oksigen arteri juga. Akibatnya, lebih banyak karbon dioksida memasuki darah, meningkatkan kadar karbon dioksida dan ion hidrogen dalam darah. Hal ini akan dirasakan oleh kemoreseptor, yang sebaliknya merangsang pusat inspirasi, dimana terjadi peningkatan dan kedalaman pernapasan. Beberapa peneliti telah menyarankan bahwa kemoreseptor dalam otot juga mungkin terlibat iaitu dengan meningkatkan ventilasi dengan meningkatkan volume tidal (Willmore, 1999). Walaupun sistem kardiovaskular adalah begitu efisien dengan menyuplai jumlah darah yang cukup ke jaringan, daya tahan masih terhalang jika sistem pernapasan tidak membawa oksigen yang cukup untuk memenuhi permintaan. Fungsi sistem pernapasan biasanya tidak terbatas karena ventilasi dapat ditingkatkan ke tingkat yang lebih besar daripada fungsi kardiovaskular. Melainkan sistem kardiovaskuler dan sistem lain, sistem respirasi juga mengalami adaptasi khusus untuk ketahanan pelatihan untuk memaksimalkan efisiensi. Adaptasi ini meliputi, peningkatan ventilasi dengan peningkatan dalam pengambilan oksigen maksimal dengan minimum empat minggu pelatihan (William, 1991) dan diikuti dengan pengurangan yang signifikan pada ventilasi yang setara yang diamati. Akibatnya, sedikit udara akan dihirup pada konsumsi oksigen pada tingkat tertentu. Hal ini akan mengurangi persentase oksigen total yang digunakan dibandingkan pernapasan. Oleh karena itu, keadaan ini membantu dalam melakukan olahraga berat yang berkepanjangan tanpa kelelahan otot ventilasi. Mekanisme yang tepat tidak diketahui untuk adaptasi pelatihan dalam sistem ventilasi. Secara umum, ada peningkatan dalam 'volume dan kapasitas' saat istirahat karena fungsi pernapasan ditingkatkan (Bijalani, 1998). 2.2.4.1.2. Sistem Kardiovaskular Memahami dasar anatomi dan fisiologi sistem kardiovaskuler, seseorang dapat melihat secara khusus bagaimana sistem ini merespon terhadap peningkatan tuntutan tubuh sewaktu pelatihan. Selama latihan, permintaan oksigen di otot aktif meningkat, lebih banyak nutrisi digunakan dan proses metabolisme dipercepatkan serta menghasilkan sisa metabolisme. Jadi, untuk memberikan lebih banyak nutrisi dan untuk menghilangkan sisa metabolisme, sistem kardiovaskuler harus beradaptasi untuk memenuhi tuntutan sistem muskuloskeletal selama latihan (Willmore, 1999).
Respon akut atau langsung yang terlihat sewaktu latihan adalah peningkatan kontraktilitas miokard, peningkatan curah jantung, peningkatan denyut jantung, tekanan darah dan respon perifer termasuk vasokonstriksi umum pada otot-otot dalam keadaan istirahat, ginjal, hati, limpa dan daerah splanknikus ke otot-otot kerja dan juga ada peningkatan tekanan darah sistolik akibat curah jantung yang meningkat. Dengan pelatihan yang ada akan ditandai penurunan denyut nadi dan pengurangan tekanan darah saat istirahat dengan peningkatan volume darah dan hemoglobin (Guyton, 2006). Selama tenaga digunakan, akan masih terjadi penurunan denyut nadi, peningkatan stroke volume, peningkatan curah jantung (Carolin Kisner, 1996) dan peningkatan ekstraksi oksigen oleh otot bekerja karena perubahan enzimatik dan biokimia pada otot serta peningkatan konsumsi oksigen maksimal untuk setiap intensitas latihan yang diberikan (Ganong, 2005). 2.2.4.1.3. Sistem Muskuloskeletal Peningkatan aliran darah ke otot-otot yang bekerja memberikan oksigen tambahan. Maka, ekstraksi oksigen lebih banyak dari sirkulasi darah dan penurunan PO2 jaringan lokal dan peningkatan PCO2. Setelah pelatihan daya tahan, ada peningkatan aktivitas enzim mitokondria pada kedua serat lambat dan cepat tanpa mengubah kecepatan kontraksi serat. Oleh itu, pelatihan meningkatkan kemampuan kedua jenis serat untuk menyediakan energi selama latihan berkepanjangan. Setelah mengikuti latihan kekuatan, kegiatan intensitas tinggi membutuhkan perbaikan besar dalam kekuatan otot dan kapasitas aerobik tinggi. Selain itu, akan terjadi peningkatan ukuran otot-otot yang terlibat iaitu hipertrofi. (Carolin Kisner, 1996). 2.2.4.1.4. Sistem Metabolik Sumber langsung untuk kontraksi otot diisi kembali oleh proses fosforilasi oksidatif yang membutuhkan O2. Ketika kebutuhan energi melebihi batas metabolisme, metabolisme anaerobik akan menjadi suplemen sistem pasokan energi selama latihan. Selama intensitas tiba-tiba yang berat seperti 100 menit atau Power Lifting, hampir semua energi berasal dari ATP dan kreatinin fosfat. Sewaktu latihan berlangsung, peningkatan penyimpanan untuk kreatinin fosfat serta glikogen berlangsung. Aktivitas kreatin kinase meningkat karena adanya peningkatan jumlah serta ukuran mitokondria. Dengan demikian, ada akumulasi asam laktat yang rendah dan penurunan ph sehingga menurunkan kelelahan. (Bijalani, 1998).
2.2.4.1.5. Perubahan sistem lain Perubahan sistem lainnya meliputi penurunan lemak tubuh, kolesterol darah dan kadar trigliserida, peningkatan aklimatisasi panas dan peningkatan kekuatan tulang, ligamen dan tendon (Shetty, 2005).