---
title: "Olahraga dan Kebutuhan Energi Tubuh"
book: "Biologi Sekolah Menengah Atas"
subject: biology
language: id
chapter: 7
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/7-olahraga-dan-kebutuhan-energi-tubuh
---

# Bab 7 — Olahraga dan Kebutuhan Energi Tubuh

Seorang pesepeda di atas sepeda laboratorium mengayuh melawan rem yang mengukur dayanya: $100\,\mathrm{W}$, lalu $150\,\mathrm{W}$, lalu $200\,\mathrm{W}$. Sebuah masker menutupi wajahnya dan mengirim tiap embusan napasnya ke penganalisis. Angka di layarnya memanjat seiring remnya: makin banyak usaha mekanis yang diberikannya, makin banyak oksigen yang dipakainya dan makin banyak karbon dioksida yang diembuskannya. Ototnya sedang menjalankan respirasi [Bab 4](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#ch-g10-cell-metabolism) dengan sepenuh-penuhnya, dan penganalisisnya sedang membaca neracanya. Bab ini mengikuti energi olahraga dari makanan yang memasoknya sampai oksigen yang melepaskannya.

## 7.1 Energi masuk, usaha keluar

**Definisi 7.1 (Pengeluaran energi).**

Yang disebut *pengeluaran energi* tubuh, dalam joule, adalah seluruh energi yang dilepaskan [selnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) dari molekul organik selama waktu tertentu. Dibagi waktunya, ia menjadi *daya [metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism)*, dalam watt. Dalam keadaan istirahat, orang dewasa mengeluarkan sekitar $80\,\mathrm{W}$ — sekitar $7000\,\mathrm{kJ}$ sehari — untuk menjaga jantungnya berdenyut, otaknya bekerja, suhunya pada $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan [selnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) tetap hidup; inilah *[metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) basal*. Setiap kegiatan menambahinya.

**Proposisi 7.2 (Ke mana energinya pergi).**

Otot yang bekerja mengubah hanya sekitar seperempat energi yang dilepaskannya menjadi usaha mekanis; tiga perempat sisanya keluar sebagai kalor. Karena itu memberikan daya mekanis $P$ menuntut tubuh mengeluarkan daya [metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) sekitar $4P$ di atas keadaan istirahat: pesepeda pada $100\,\mathrm{W}$ di pedalnya mengeluarkan sekitar $400\,\mathrm{W}$ dalam ototnya, dan tubuhnya harus membuang $300\,\mathrm{W}$ kalor — sebagian besar lewat berkeringat.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

**Contoh 7.3 (Anggaran harian).**

Seorang murid yang duduk di kelas, berjalan ke sekolah dan tidur mengeluarkan sekitar $9000\,\mathrm{kJ}$ sehari; satu jam sepak bola menambahkan sekitar $2500\,\mathrm{kJ}$; sehari di pegunungan dengan ransel, $15\,000\,\mathrm{kJ}$ seluruhnya. Pesepeda pada etape pegunungan sebuah lomba mengeluarkan $25\,000\,\mathrm{kJ}$, dan tidak dapat makan cukup banyak sepanjang hari untuk menutupinya. Energinya berasal dari makanan ([Bab 1](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#ch-g10-chemistry-of-life)): $17\,\mathrm{kJ}$ tiap gram [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) atau [protein](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families), $38\,\mathrm{kJ}$ tiap gram [lipid](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families).

## 7.2 Pemakaian oksigen mengukur pengeluaran energi

**Proposisi 7.4 (Kesetaraan oksigennya).**

Karena energi olahraga dilepaskan lewat [respirasi seluler](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#prop-g10-cell-metabolism-respiration), yang memakai oksigen, konsumsi oksigen tubuh mengukur [pengeluaran energinya](#def-g10-exercise-and-energy-expenditure): tiap liter oksigen yang terpakai sepadan dengan sekitar $20\,\mathrm{kJ}$ yang dilepaskan, apa pun campuran glukosa dan [lipid](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) yang dibakar. Dalam keadaan istirahat seseorang memakai sekitar $0.25\,\mathrm{L}$ oksigen tiap menit; selama olahraga pemakaiannya naik sebanding dengan daya yang diberikan, sampai ke batas atas pribadinya.

**Bukti percobaan.** Persamaan respirasi pada [Bab 4](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#ch-g10-cell-metabolism) memberi $2870\,\mathrm{kJ}$ untuk $6\,\mathrm{mol}$ oksigen, yaitu $478\,\mathrm{kJ}$ tiap mol, dan satu mol gas menempati sekitar $24\,\mathrm{L}$: $20\,\mathrm{kJ}$ tiap liter. Untuk [lipid](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) angkanya $19.6\,\mathrm{kJ}/\mathrm{L}$, untuk [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) $21.1\,\mathrm{kJ}/\mathrm{L}$, sehingga campurannya nyaris tidak berpengaruh. Pengukuran dalam bilik tertutup, tempat kalor yang dilepaskan seorang subjek dikumpulkan langsung, sesuai dengan angka oksigennya sampai beberapa persen. ∎

![Konsumsi oksigen seorang subjek yang mengayuh dengan daya yang meningkat. Kenaikannya linear — sekitar 12\, mL oksigen tiap menit tiap watt — sampai konsumsinya mencapai batas atasnya, yaitu V\! O_2maks subjek itu; di luar batas itu daya tambahannya dipasok tanpa oksigen dan tidak dapat dipertahankan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/fig-1f0bd4816071.svg)

*Konsumsi oksigen seorang subjek yang mengayuh dengan daya yang meningkat. Kenaikannya linear — sekitar $12\,\mathrm{mL}$ oksigen tiap menit tiap watt — sampai konsumsinya mencapai batas atasnya, yaitu $\dot V\!\mathrm{O_2}$maks subjek itu; di luar batas itu daya tambahannya dipasok tanpa oksigen dan tidak dapat dipertahankan.*

**Definisi 7.5 (Konsumsi oksigen maksimal).**

Yang disebut *konsumsi oksigen maksimal*, yang ditulis $\dot V\!\mathrm{O_2}$maks, adalah laju tertinggi yang dengannya tubuh seseorang dapat menyerap dan memakai oksigen, dalam liter tiap menit — atau, untuk membandingkan orang yang berbeda ukurannya, dalam mililiter tiap menit tiap kilogram massa tubuh. Ia menetapkan daya tertinggi yang dapat dipertahankan oleh respirasi saja. Nilai yang lazim: $35\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram pada orang dewasa yang kurang gerak, $50$ pada murid yang terlatih, $80$ atau lebih pada juara olahraga ketahanan.

**Contoh 7.6 (Membaca lengkungnya).**

Pada gambarnya, mengayuh $100\,\mathrm{W}$ menuntut $1.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ oksigen: $1.5 \times 20 = 30\,\mathrm{kJ}$ tiap menit, yaitu $500\,\mathrm{W}$ daya [metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) — yaitu $100\,\mathrm{W}$ usaha ditambah $400\,\mathrm{W}$ kalor dan kebutuhan istirahat, sejalan dengan [Proposisi 7.2](#prop-g10-exercise-and-energy-efficiency). Batas atas $3.3\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ bagi subjek $66\,\mathrm{kg}$ sama dengan $50\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram.

![Mengukur konsumsi oksigen selama olahraga: tiap embusan napas melewati masker menuju penganalisis gas yang merekam oksigen yang terserap dan karbon dioksida yang dilepaskan, menit demi menit, sementara ban berjalannya menetapkan dayanya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/img-82078f29f741.jpg)

*Mengukur konsumsi oksigen selama olahraga: tiap embusan napas melewati masker menuju penganalisis gas yang merekam oksigen yang terserap dan karbon dioksida yang dilepaskan, menit demi menit, sementara ban berjalannya menetapkan dayanya.*

## 7.3 Bahan bakar otot

**Proposisi 7.7 (Tiga sumber ATP).**

Kerutan otot dibayar dengan ATP, dan [selnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) hanya menyimpan persediaan untuk beberapa sekon. ATP-nya diperbarui lewat tiga jalur, yang masing-masing punya kecepatan dan kapasitasnya sendiri:

- simpanan kecil sebuah senyawa fosfat dalam ototnya, yang membentuk ulang ATP seketika tetapi bertahan sekitar sepuluh sekon — untuk lari cepat;
- [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation) laktat glukosa dalam [sitoplasma](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) , yang cepat tetapi boros, yang menopang usaha habis-habisan selama satu sampai dua menit dan menghasilkan asam laktat;
- [respirasi seluler](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#prop-g10-cell-metabolism-respiration) dalam [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) , yang lebih lambat mencapai laju penuh tetapi hampir tak terbatas lamanya, yang membakar glukosa dari darah, [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) dari otot, dan asam lemak dari lemak tubuh.

Bagian masing-masing bergantung pada kegiatan dan lamanya olahraganya.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

![Bagian hampiran ketiga sumber ATP dalam usaha habis-habisan yang lamanya tertentu. Lari cepat 100 meter berjalan dengan simpanan fosfat; lomba 400 meter sebagian besar dengan fermentasi; apa pun yang melampaui beberapa menit dengan respirasi.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/fig-33a4f90047e2.svg)

*Bagian hampiran ketiga sumber ATP dalam usaha habis-habisan yang lamanya tertentu. Lari cepat 100 meter berjalan dengan simpanan fosfat; lomba 400 meter sebagian besar dengan [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation); apa pun yang melampaui beberapa menit dengan respirasi.*

**Definisi 7.8 (Glikogen).**

Yang disebut *glikogen* adalah bentuk hewani [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) yang tersimpan: rantai satuan glukosa yang bercabang, yang tersimpan sebagai butiran dalam [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) otot (sekitar $400\,\mathrm{g}$ pada orang dewasa) dan dalam hati (sekitar $100\,\mathrm{g}$). Glikogen otot menjadi bahan bakar otot yang menyimpannya; glikogen hati dibongkar menjadi glukosa yang dilepaskan ke dalam darah, yang menjaga glukosa darahnya mendekati $1\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ bagi otak dan jaringan lainnya. Lemak, yang tersimpan dalam [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell) lemak, adalah cadangan yang jauh lebih besar ([Bab 1](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#ch-g10-chemistry-of-life)), tetapi ia hanya dapat dibakar dengan lambat dan hanya dengan oksigen.

**Contoh 7.9 (Tembok maraton).**

Berlari menuntut sekitar $4\,\mathrm{kJ}$ tiap kilogram massa tubuh tiap kilometer; pelari $70\,\mathrm{kg}$ mengeluarkan $280\,\mathrm{kJ}/\mathrm{km}$, dan satu maraton menuntut $11\,800\,\mathrm{kJ}$. Simpanan [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) memuat sekitar $8500\,\mathrm{kJ}$. Jika pelarinya membakar [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) terlalu cepat, simpanannya habis sekitar kilometer ketiga puluh; ototnya lalu harus bersandar pada lemak, yang memasok energi dengan laju nyaris separuhnya saja, dan kecepatannya runtuh — “menabrak tembok”. Pelari yang terlatih membakar bagian lemak yang lebih besar sejak awal, dan makan [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) selama lombanya.

![Rantai energi olahraga yang berkelanjutan: bahan bakar dari makanan dan simpanan tubuh, oksigen dari pernapasan, ATP yang dibuat dalam mitokondria dan dibelanjakan untuk berkerut — tiga perempatnya keluar sebagai kalor.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/fig-62bc1dd63677.svg)

*Rantai energi olahraga yang berkelanjutan: bahan bakar dari makanan dan simpanan tubuh, oksigen dari pernapasan, ATP yang dibuat dalam [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) dan dibelanjakan untuk berkerut — tiga perempatnya keluar sebagai kalor.*

## 7.4 Mengukur dan menalar

**Metode 7.10 (Sebuah hitungan energi untuk olahraga).**

1. Dari oksigennya: energi ( $\mathrm{kJ}$ ) $=$ oksigen yang terpakai ( $\mathrm{L}$ ) $\times 20$ . Kurangi konsumsi istirahatnya jika pertanyaannya meminta biaya olahraganya saja.
2. Dari daya mekanisnya: daya [metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) $\approx 4 P$ ; energi $=$ daya $\times$ waktu ( $1\,\mathrm{W}$ selama $1\,\mathrm{s}$ sama dengan $1\,\mathrm{J}$ ; $1\,\mathrm{kWh}$ $= 3600\,\mathrm{kJ}$ ).
3. Dari bahan bakarnya: massa yang terbakar $=$ energi $/$ nilai energinya ( $17\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$ [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) , $38\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$ [lipid](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) ); [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) tersimpan bersama air tiga kali massanya.
4. Periksa orde besarnya: sehari penuh sekitar $10\,000\,\mathrm{kJ}$ ; satu jam yang berat, $2000\text{ to }3000\,\mathrm{kJ}$ ; satu maraton, $12\,000\,\mathrm{kJ}$ .

**Contoh 7.11 (Satu jam bersepeda).**

Satu jam pada $150\,\mathrm{W}$ di pedalnya: daya [metabolismenya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) sekitar $600\,\mathrm{W}$, energinya $600 \times 3600 = 2.16 \times 10^{6}\,\mathrm{J} \approx
2200\,\mathrm{kJ}$; oksigennya $2200/20 = 110\,\mathrm{L}$, yaitu $1.8\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ — sesuai dengan lengkungnya. Jika separuhnya berasal dari [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families): $1100/17 \approx 65\,\mathrm{g}$ glukosa atau [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen), dan $1100/38 \approx 29\,\mathrm{g}$ lemak.

**Catatan 7.12 (Mengapa oksigennya harus tiba).**

Segala yang di atas mengandaikan bahwa oksigen mencapai [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) secepat [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-organelle) dapat memakainya. Itulah tugas paru-paru, jantung dan darah, yang tanggapannya terhadap olahraga — napas yang lebih cepat, denyut jantung yang lebih cepat dan lebih kuat, darah yang dialihkan ke otot — menjadi pokok [Bab 8](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/8-jantung-dan-paru-paru-selama-usaha#ch-g10-heart-lungs-effort). $\dot V\!\mathrm{O_2}$maks sebagian besar adalah batas pengantarannya, bukan batas selera ototnya.

## 7.5 Latihan

**Latihan 7.1 ★.**

Rumuskan [metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) basal dan berikan orde besarnya dalam watt dan dalam kilojoule tiap hari.

**Solusi Latihan 7.1.**

Energi yang dikeluarkan dalam keadaan istirahat penuh untuk menjaga tubuh tetap hidup — jantung, otak, suhu, perawatan [sel](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/2-sel-satuan-bersama-kehidupan#def-g10-cells-common-unit-cell): sekitar $80\,\mathrm{W}$, sekitar $7000\,\mathrm{kJ}$ sehari.

**Latihan 7.2 ★.**

Seorang subjek memakai $2.0\,\mathrm{L}$ oksigen tiap menit. Berapa [pengeluaran energinya](#def-g10-exercise-and-energy-expenditure) dalam kilojoule tiap menit, dan dalam watt?

**Solusi Latihan 7.2.**

$2.0 \times 20 = 40\,\mathrm{kJ}$ tiap menit, yaitu $40000/60 \approx
670\,\mathrm{W}$.

**Latihan 7.3 ★.**

Sebutkan ketiga jalur yang dengannya otot memperbarui ATP-nya dan berikan lama lazim yang dapat ditopang masing-masing sendirian.

**Solusi Latihan 7.3.**

Simpanan fosfat ototnya (sekitar sepuluh sekon); [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation) laktat (satu sampai dua menit usaha habis-habisan); [respirasi seluler](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#prop-g10-cell-metabolism-respiration) (berjam-jam).

**Latihan 7.4 ★.**

Apa itu $\dot V\!\mathrm{O_2}$maks? Setarakan $3.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ bagi subjek $70\,\mathrm{kg}$ menjadi mililiter tiap menit tiap kilogram.

**Solusi Latihan 7.4.**

Laju tertinggi yang dengannya tubuh dapat menyerap dan memakai oksigen. $3500/70 = 50\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram.

**Latihan 7.5 ★.**

Di mana [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) disimpan, dalam jumlah berapa, dan untuk apa tiap simpanannya?

**Solusi Latihan 7.5.**

Otot, sekitar $400\,\mathrm{g}$, yang menjadi bahan bakar otot yang menyimpannya; hati, sekitar $100\,\mathrm{g}$, yang dilepaskan sebagai glukosa ke dalam darah bagi otak dan jaringan lainnya.

**Latihan 7.6 ★★.**

Dari gambar oksigen terhadap daya, bacalah konsumsi oksigennya pada $200\,\mathrm{W}$ dan hitung daya [metabolismenya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism). Turunkan kalor yang dihasilkan tiap sekon.

**Solusi Latihan 7.6.**

$2.7\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$: $2.7 \times 20 = 54\,\mathrm{kJ}$ tiap menit, yaitu $900\,\mathrm{W}$. Kalornya: $900 - 200 = 700\,\mathrm{W}$.

**Latihan 7.7 ★★.**

Seorang pendaki $60\,\mathrm{kg}$ menanjak $800\,\mathrm{m}$ dalam dua jam. Hitung usaha mekanis melawan gravitasi ($g = 9.8\,\mathrm{N}/\mathrm{kg}$), energi yang dikeluarkan ototnya jika efisiensinya 25%, dan daya [metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) rata-rata di atas keadaan istirahat.

**Solusi Latihan 7.7.**

Usahanya $mgh = 60 \times 9.8 \times 800 \approx 470\,\mathrm{kJ}$. Pada efisiensi 25% ototnya mengeluarkan sekitar $1900\,\mathrm{kJ}$. Sepanjang $7200\,\mathrm{s}$: sekitar $260\,\mathrm{W}$ di atas keadaan istirahat.

**Latihan 7.8 ★★.**

Dengan gambar batang bertumpuknya, jelaskan mengapa pelari 400 meter terengah-engah dan nyeri di garis akhir sedangkan pelari cepat 100 meter nyaris tidak terengah.

**Solusi Latihan 7.8.**

Lari cepat 100 meter berjalan hampir seluruhnya dengan simpanan fosfat: tanpa utang oksigen, sedikit asam laktat. Lomba 400 meter berlangsung sekitar satu menit dan menarik separuh energinya dari [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation) laktat: asam laktatnya menumpuk (itulah nyerinya) dan respirasi yang harus membersihkannya membuat pelarinya terus terengah selama beberapa menit sesudahnya.

**Latihan 7.9 ★★.**

Seorang atlet mengeluarkan $3000\,\mathrm{kJ}$ dalam satu sesi latihan, 60% darinya dari [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families). Berapa massa [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) yang telah dipakainya, dan berapa massa air yang dilepaskan bersamanya?

**Solusi Latihan 7.9.**

Energi [karbohidratnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) $0.6 \times 3000 = 1800\,\mathrm{kJ}$; [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $1800/17 \approx 106\,\mathrm{g}$; air yang dilepaskan sekitar $320\,\mathrm{g}$.

**Latihan 7.10 ★★.**

Sebatang cokelat $50\,\mathrm{g}$ menyediakan $1100\,\mathrm{kJ}$. Berapa lama ia akan menenagai pesepeda yang mengayuh pada $150\,\mathrm{W}$?

**Solusi Latihan 7.10.**

Daya [metabolismenya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) sekitar $600\,\mathrm{W}$: $1.1 \times 10^{6}/600 \approx
1830\,\mathrm{s}$, sekitar 30 menit.

**Latihan 7.11 ★★.**

Mengapa suhu tubuh seseorang naik selama olahraga, dan dengan mekanisme apa suhunya dicegah naik lebih jauh?

**Solusi Latihan 7.11.**

Tiga perempat energi yang dilepaskan dalam ototnya berupa kalor, beberapa ratus watt selama olahraga berat. Berkeringat menyingkirkannya: menguapkan air menuntut sekitar $2.4\,\mathrm{kJ}$ tiap gram, dan aliran darah ke kulit membawa kalornya ke sana. Tanpa berkeringat, suhu tubuhnya akan naik satu derajat tiap beberapa menit.

**Latihan 7.12 ★★★.**

Dua subjek bermassa $60\,\mathrm{kg}$ dan $90\,\mathrm{kg}$ sama-sama punya $\dot V\!\mathrm{O_2}$maks $3.6\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$. Siapa yang dapat berlari menanjak lebih cepat, dan siapa yang dapat mengayuh lebih kuat di jalan datar pada sepeda laboratorium? Jelaskan.

**Solusi Latihan 7.12.**

Ketika menanjak, daya yang diperlukan sebanding dengan massa tubuhnya: subjek $60\,\mathrm{kg}$ punya $60\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram berhadapan dengan $40$, dan menanjak lebih cepat. Pada sepeda laboratorium dayanya tidak bergantung pada massa, keduanya punya $3.6\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ yang sama, dan keduanya dapat mempertahankan watt yang sama.

**Latihan 7.13 ★★★.**

Konsumsi oksigen seorang pelari selama lomba adalah $3.0\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ pada kecepatan yang, menurut lengkungnya, akan menuntut $3.4\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$. Dari mana bedanya berasal, dan apa yang akan dirasakan pelarinya setelah beberapa menit?

**Solusi Latihan 7.13.**

Kekurangan $0.4\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ setara oksigen itu dipasok oleh [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation) laktat dalam ototnya. Asam laktatnya menumpuk; dalam beberapa menit ototnya terbakar dan pelarinya terpaksa melambat ke kecepatan yang dapat ditutupi respirasi sendirian.

**Latihan 7.14 ★★★.**

Jelaskan mengapa seseorang tidak dapat mengurangi lemak lewat olahraga pada kegiatan maksimal dalam letupan singkat seefektif lewat olahraga sedang dalam waktu lama, dengan memakai ketiga jalur ATP-nya.

**Solusi Latihan 7.14.**

Letupan maksimal yang singkat berjalan dengan simpanan fosfat dan [fermentasi](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-fermentation), yang sama sekali tidak memakai lemak; lemak hanya dibakar lewat respirasi, yang menuntut beberapa menit untuk mencapai laju penuh dan hanya berkuasa dalam olahraga sedang yang berkepanjangan. Energi seluruh beberapa letupan itu juga kecil dibandingkan usaha mantap selama satu jam.

**Latihan 7.15 ★★★.**

Seorang pesepeda pada etape pegunungan mengeluarkan $25\,000\,\mathrm{kJ}$ dalam sehari. [Glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) memuat $8500\,\mathrm{kJ}$ dan ia makan $6000\,\mathrm{kJ}$ selama etapenya. Perkirakan massa lemak tubuh yang dibakarnya, dan jelaskan mengapa pembalapnya makan terus-menerus selama etape semacam itu.

**Solusi Latihan 7.15.**

Kekurangannya $25000 - 8500 - 6000 = 10\,500\,\mathrm{kJ}$, yaitu sekitar $280\,\mathrm{g}$ lemak. Makan selama etapenya menjaga glukosa darahnya tetap tinggi bagi otaknya dan menghemat [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) untuk tanjakan, tempat daya yang diperlukan jauh di atas apa yang dapat dipasok lemak sendirian; lemaknya menutupi bagian hari yang mantap.

## 7.6 Soal: Di Mana Temboknya Berdiri

**Soal 7.1.**

Soal akhir pekan — anggaran energi sebuah maraton: oksigen yang dihirup pelarinya, glikogen yang dibawanya, kilometer tempat glikogennya habis, dan apa yang diubah latihan

Nadia, $60\,\mathrm{kg}$, berlari maraton ($42.2\,\mathrm{km}$) dalam $3\,\mathrm{h}$ $30\,\mathrm{min}$. Berlari menuntut $4.0\,\mathrm{kJ}$ tiap kilogram tiap kilometer. Ototnya memuat $300\,\mathrm{g}$ [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) dan hatinya $80\,\mathrm{g}$; [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) dan glukosa memberi $17\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$, lemak $38\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$; satu liter oksigen melepaskan $20\,\mathrm{kJ}$. $\dot V\!\mathrm{O_2}$maks-nya $52\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram.

**Bagian I — Biaya lombanya.**

1. Hitung biaya energi maraton itu bagi Nadia.
2. Hitung daya [metabolisme](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/4-metabolisme-sel#def-g10-cell-metabolism-metabolism) rata-ratanya selama lombanya, dalam watt.
3. Hitung volume oksigen yang dipakainya sepanjang lombanya, lalu konsumsi oksigen rata-ratanya dalam liter tiap menit.
4. Nyatakan konsumsi itu dalam mililiter tiap menit tiap kilogram, dan sebagai persentase $\dot V\!\mathrm{O_2}$ maks-nya.
5. Konsumsi istirahatnya $0.2\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . Berapa bagian konsumsi pada hari lombanya yang disebabkan larinya sendiri?

**Bagian II — Simpanannya.**

6. Hitung energi yang termuat dalam simpanan [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) .
7. Jika ia hanya membakar [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) , pada kilometer keberapa simpanannya akan habis?
8. Sesungguhnya ia membakar campuran: 80% [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) , 20% lemak pada kecepatan lombanya. Pada kilometer keberapa [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) kini habis?
9. Berapa massa lemak yang dibakarnya dalam lombanya? Bandingkan dengan $9\,\mathrm{kg}$ lemak yang lazim dibawa perempuan $60\,\mathrm{kg}$ .
10. Jelaskan, dari [Proposisi 7.7](#prop-g10-exercise-and-energy-fuels) , mengapa ia tidak dapat sekadar membakar lemak saja begitu [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) habis dan tetap menjaga kecepatannya.

**Bagian III — Mengalahkan temboknya.**

11. Selama lombanya ia meminum larutan bergula yang memasok $60\,\mathrm{g}$ [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) tiap jam. Berapa energi yang ditambahkannya sepanjang lombanya, dan berapa kilometer pemakaian [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) yang ditutupinya?
12. Ulangi pertanyaan 8 dengan minumannya. Apakah ia kini menyelesaikan lombanya sebelum [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) habis?
13. Tiga hari sebelum lombanya ia “memuat” [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) , sehingga [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) ototnya naik menjadi $500\,\mathrm{g}$ . Tiap gramnya tersimpan bersama $3\,\mathrm{g}$ air. Berapa massanya naik, dan berapa biayanya dalam energi tiap kilometer?
14. Latihan menggeser campuran kecepatan lombanya menjadi 55% [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) , 45% lemak. Dengan pemuatan dan minumannya, pada kilometer keberapa [glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) akan habis? Beri tanggapan.
15. Mengapa otak, yang hanya memakai glukosa, membuat habisnya [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) terasa seperti kelelahan bahkan ketika ototnya masih punya lemak untuk dibakar?

**Bagian IV — Angka seorang juara.** Seorang pelari elite bermassa $55\,\mathrm{kg}$ berlari maraton dalam $2\,\mathrm{h}$ $05\,\mathrm{min}$, dengan biaya lari $3.6\,\mathrm{kJ}$ tiap kilogram tiap kilometer dan $\dot V\!\mathrm{O_2}$maks $80\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram.

16. Hitung biaya energi lomba bagi sang juara dan konsumsi oksigen rata-ratanya dalam liter tiap menit.
17. Berapa persen $\dot V\!\mathrm{O_2}$ maks-nya yang dipertahankannya? Bandingkan dengan angka Nadia.
18. Dua hal membedakan sang juara: batas atas yang lebih tinggi dan biaya tiap kilometer yang lebih rendah. Mana dari keduanya yang disebut “kehematan”? Hitung berapa banyak beda biayanya sendirian mengubah energi lomba bagi pelari $55\,\mathrm{kg}$ .
19. Ototnya memuat $500\,\mathrm{g}$ [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) setelah pemuatan. Pada pemakaian [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) 70%, apakah ia mencapai garis akhir dengan [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) itu tanpa minum?
20. Nyatakan hasilnya: bagi Nadia, kilometer tempat temboknya berdiri tanpa persiapan, dan tiga tindakan yang memindahkannya melampaui garis akhir.

**Solusi Soal 7.1.**

**1.** $4.0 \times 60 \times 42.2 \approx 10\,100\,\mathrm{kJ}$.

**2.** $3\,\mathrm{h}\,30\,\mathrm{min} = 12\,600\,\mathrm{s}$: $1.01 \times 10^{7}/12600 \approx 800\,\mathrm{W}$.

**3.** $10100/20 \approx 506\,\mathrm{L}$; sepanjang $210\,\mathrm{min}$, sekitar $2.4\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$.

**4.** $2400/60 = 40\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram, yaitu $40/52
\approx 77\%$ nilai maksimalnya.

**5.** $(2.4 - 0.2)/2.4 \approx 92\%$.

**6.** $380 \times 17 = 6460\,\mathrm{kJ}$.

**7.** Lombanya menuntut $240\,\mathrm{kJ}$ tiap kilometer: $6460/240
\approx 27\,\mathrm{km}$.

**8.** Pemakaian [karbohidratnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) $0.8 \times 240 = 192\,\mathrm{kJ}/\mathrm{km}$: $6460/192 \approx 34\,\mathrm{km}$ — itulah temboknya.

**9.** Energi lemaknya $0.2 \times 10100 \approx 2020\,\mathrm{kJ}$, yaitu $2020/38 \approx 53\,\mathrm{g}$: sekitar 0.6% dari $9\,\mathrm{kg}$-nya.

**10.** Lemak hanya dibakar lewat respirasi dan dengan laju yang terbatas: ia hanya dapat memasok kira-kira separuh daya yang dituntut kecepatannya. Tanpa [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen), ototnya tidak dapat membuat ATP cukup cepat, dan kecepatannya turun.

**11.** $60 \times 3.5 = 210\,\mathrm{g}$, yaitu $210 \times 17 \approx
3570\,\mathrm{kJ}$, yang menutupi $3570/192 \approx 19\,\mathrm{km}$ pemakaian [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families).

**12.** [Karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) yang tersedia $6460 + 3570 = 10\,030\,\mathrm{kJ}$: $10030/192 \approx 52\,\mathrm{km}$, melampaui garis akhirnya. Ya.

**13.** $+200\,\mathrm{g}$ [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $+ 600\,\mathrm{g}$ air: $0.8\,\mathrm{kg}$, yang menuntut tambahan $0.8 \times 4.0 \approx 3\,\mathrm{kJ}$ tiap kilometer — dapat diabaikan terhadap 240.

**14.** [Glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $580 \times 17 = 9860\,\mathrm{kJ}$ ditambah minumannya: sekitar $13\,400\,\mathrm{kJ}$; pemakaian [karbohidratnya](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) $0.55 \times 240 =
132\,\mathrm{kJ}/\mathrm{km}$: lebih dari $100\,\mathrm{km}$. Temboknya telah berpindah jauh melampaui garis akhir, dengan selisih yang lebar.

**15.** Otak hanya membakar glukosa, yang dipasok [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) hatinya. Ketika simpanan itu kosong, glukosa darahnya turun, dan otak mengisyaratkan keadaan darurat itu sebagai pusing dan lelah yang luar biasa, seberapa pun yang masih dimiliki ototnya.

**16.** $3.6 \times 55 \times 42.2 \approx 8360\,\mathrm{kJ}$; $8360/20 = 418\,\mathrm{L}$ sepanjang $125\,\mathrm{min}$: sekitar $3.3\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$.

**17.** $3340/55 \approx 61\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ tiap kilogram, yaitu $61/80 \approx 76\%$ — bagian yang sama dengan Nadia. Yang berbeda adalah batas atasnya, bukan bagian yang terpakai darinya.

**18.** Kehematan adalah biaya tiap kilogram tiap kilometer. Bagi pelari $55\,\mathrm{kg}$, $(4.0 - 3.6) \times 55 \times 42.2 \approx
930\,\mathrm{kJ}$ terhemat sepanjang lombanya, sekitar 9%.

**19.** [Glikogennya](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $8500\,\mathrm{kJ}$; [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) yang diperlukan $0.7 \times
8360 \approx 5850\,\mathrm{kJ}$: ya, simpanannya mencukupi tanpa minum.

**20.** Tanpa persiapan, [glikogen](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) Nadia habis sekitar kilometer 34; pemuatan [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) sebelum lomba, minum [karbohidrat](https://one-course.com/books/biology/2/id/chapter/1-susunan-kimia-makhluk-hidup#def-g10-chemistry-of-life-families) selama lomba, dan latihan yang menaikkan bagian lemak yang terbakar masing-masing mendorong temboknya melampaui garis akhir.