Nota Sains Sukan Tingkatan 4 Bab 2: Fungsi Sistem Tubuh Dalam Pergerakan
RINGKASAN
Ringkasan Komprehensif (Nota Sains Sukan Tingkatan 4 Bab 2: Fungsi Sistem Tubuh Dalam Pergerakan)
Dokumen ini menyediakan ringkasan terperinci mengenai sistem tubuh manusia dan fungsinya dalam pergerakan, penghasilan tenaga, dan adaptasi terhadap latihan fizikal.
1. Pengenalan Sistem Tubuh Manusia (Unit 2.1)
Tubuh manusia terdiri daripada beberapa sistem utama yang bekerjasama untuk menghasilkan pergerakan dan mengekalkan fungsi fisiologi. Sistem-sistem ini termasuk:
• Sistem Rangka: Menyokong berat badan, bertindak sebagai tuas pergerakan, melindungi organ, dan menjadi tempat pembentukan sel darah.
• Sistem Otot: Menghasilkan pergerakan melalui penguncupan, mengekalkan postur, menstabilkan sendi, dan menjana haba.
• Sistem Saraf: Mengawal dan menyelaraskan aktiviti tubuh dengan mengesan, menerima, dan bertindak balas terhadap rangsangan.
• Sistem Endokrina: Mengawal atur fungsi tubuh melalui rembesan hormon ke dalam aliran darah.
• Sistem Kardiovaskular: Mengepam dan mengangkut darah yang membawa oksigen serta nutrien ke seluruh badan dan membawa keluar sisa metabolisme.
• Sistem Respiratori: Membolehkan pertukaran gas respiratori (oksigen dan karbon dioksida) di paru-paru dan sel-sel tisu.
Semua sistem ini saling berkaitan. Pergerakan asas terhasil daripada sistem otot (penguncupan dan pengenduran) yang melekat pada sistem rangka. Sistem saraf menghantar impuls dari otak untuk memulakan pergerakan. Sistem kardiovaskular dan respiratori membekalkan oksigen yang diperlukan untuk tenaga, manakala sistem endokrina merembeskan hormon seperti adrenalina untuk meningkatkan peredaran darah ke otot.
2. Sokongan dan Pergerakan (Unit 2.2)
Sistem rangka dan otot bekerjasama untuk memberikan sokongan dan membolehkan pergerakan.
• Tulang: Tisu penyambung keras yang berfungsi untuk sokongan, perlindungan, pelekatan otot, penyimpanan mineral (kalsium), dan penghasilan sel darah (hematopoeisis). Tulang diklasifikasikan kepada empat bentuk: panjang (sebagai tuas), pendek (memindahkan daya), leper (perlindungan), dan tidak sama bentuk (pelekatan otot).
• Struktur Sokongan Sendi:
◦ Ligamen: Tisu berfiber kenyal yang menghubungkan tulang dengan tulang.
◦ Tendon: Tisu berfiber kuat tetapi tidak kenyal yang melekatkan otot pada tulang.
◦ Rawan (Kartilaj): Tisu lembut tetapi kuat yang menyaluti hujung tulang untuk melancarkan pergerakan dan menyerap hentakan.
• Sendi Sinovial: Sendi yang bergerak bebas, di mana hujung tulangnya diliputi rawan dan rongga sendinya mengandungi cecair sinovial untuk melicinkan pergerakan. Terdapat pelbagai jenis sendi sinovial seperti sendi lesung (bahu), engsel (siku), paksi (leher), dan gelungsur (pergelangan tangan).
• Sistem Otot: Terdiri daripada tiga jenis:
◦ Otot Rangka: Terkawal, melekat pada tulang, menghasilkan pergerakan.
◦ Otot Kardium: Luar kawalan, terdapat di dinding jantung.
◦ Otot Licin: Luar kawalan, terdapat di dinding organ viseral (contoh: perut).
• Penguncupan Otot Rangka:
◦ Isometrik: Ketegangan otot meningkat tanpa perubahan panjang (statik, contoh: posisi skrum dalam ragbi).
◦ Isotonik (Konsentrik): Otot memendek semasa menghasilkan daya (contoh: mengangkat tubuh semasa pull-up).
◦ Isotonik (Esentrik): Otot memanjang semasa menghasilkan daya (contoh: menurunkan tubuh secara terkawal semasa pull-up).
• Tindakan Otot:
◦ Agonis: Otot penggerak utama yang menguncup.
◦ Antagonis: Otot yang mengendur dan berlawanan dengan agonis.
◦ Sinergis: Otot yang membantu agonis dan menstabilkan sendi.
• Fiber Otot:
◦ Sentak Cepat (Jenis II): Lebih besar, warna putih, untuk pergerakan pantas dan eksplosif (cth: lari pecut), menggunakan sistem tenaga anaerobik dan cepat lesu.
◦ Sentak Lambat (Jenis I): Lebih kecil, warna merah, untuk aktiviti daya tahan (cth: maraton), menggunakan sistem tenaga aerobik dan lambat lesu.
3. Kawal Atur Sistem Tubuh (Unit 2.3)
Sistem saraf dan endokrina bertanggungjawab mengawal atur dan mengkoordinasi semua fungsi tubuh.
• Sistem Saraf: Dibahagikan kepada Sistem Saraf Pusat (otak dan saraf tunjang) dan Sistem Saraf Periferi (saraf somatik dan autonomik).
◦ Saraf Pusat: Pusat integrasi; otak memproses maklumat, saraf tunjang menyalurkan impuls.
◦ Saraf Somatik: Mengawal tindakan terkawal (voluntari) seperti pergerakan otot rangka.
◦ Saraf Autonomik: Mengawal tindakan luar kawal (involuntari) seperti degupan jantung dan pernafasan.
◦ Neuron (Sel Saraf): Menghantar impuls saraf. Terdiri daripada badan sel, dendrit (menerima impuls), dan akson (menghantar impuls keluar).
◦ Neuron Sensori (Aferen): Membawa impuls dari reseptor ke sistem saraf pusat.
◦ Neuron Motor (Eferen): Membawa impuls dari sistem saraf pusat ke efektor (otot).
• Sistem Endokrina: Mengawal atur fungsi melalui rembesan hormon oleh kelenjar.
◦ Kelenjar Pituitari: “Kelenjar utama” yang merembeskan Hormon Tumbesaran (GH), Hormon Stimulasi Tiroid (TSH), dan lain-lain.
◦ Kelenjar Adrenal: Merembeskan adrenalina dan noradrenalina (gerak balas kecemasan) serta glukokortikoid (regulasi metabolisme).
◦ Kelenjar Pankreas: Merembeskan insulin (menukar glukosa kepada glikogen) dan glukagon (menukar glikogen kepada glukosa).
◦ Kelenjar Tiroid: Merembeskan tiroksin (mengawal metabolisme) dan kalsitonin (mengawal kalsium untuk fungsi otot dan saraf).
4. Fungsi Sistem Kardiorespiratori (Unit 2.4)
Sistem ini memastikan bekalan oksigen berterusan untuk penghasilan tenaga.
• Struktur Jantung: Terdiri daripada empat ruang: dua atrium (menerima darah) dan dua ventrikel (mengepam darah). Ventrikel kiri mempunyai dinding yang lebih tebal kerana mengepam darah ke seluruh badan. Injap (trikuspid, bikuspid, semilunar) memastikan aliran darah sehala.
• Keluaran Jantung (Q): Jumlah darah yang dipam oleh ventrikel kiri seminit. Formula: Q = Isipadu Strok (IS) × Kadar Denyutan Jantung (KDJ).
• Sistem Peredaran Darah:
◦ Kitaran Sistemik: Membawa darah kaya oksigen dari ventrikel kiri (melalui aorta) ke seluruh badan, dan mengembalikan darah kurang oksigen ke atrium kanan.
◦ Kitaran Pulmonari: Membawa darah kurang oksigen dari ventrikel kanan ke paru-paru untuk pertukaran gas, dan mengembalikan darah kaya oksigen ke atrium kiri.
• Pertukaran Gas:
◦ Respirasi Luaran: Pertukaran gas antara alveolus di paru-paru dengan kapilari darah.
◦ Respirasi Dalaman: Pertukaran gas antara kapilari darah dengan sel-sel tisu badan.
◦ Oksigen diangkut oleh hemoglobin sebagai oksihemoglobin, manakala karbon dioksida diangkut sebagai karbaminohemoglobin.
5. Penghasilan Tenaga (Unit 2.5)
Tenaga untuk aktiviti fizikal dihasilkan melalui tiga sistem tenaga. Sumber tenaga utama ialah Adenosin Trifosfat (ATP).
• Sistem Anaerobik Alaktik (ATP-PC):
◦ Tidak memerlukan oksigen.
◦ Sumber tenaga: Fosfokreatin (PC).
◦ Untuk aktiviti berintensiti sangat tinggi dan singkat (0–10 saat).
◦ Contoh: Lari pecut 100m, lontar peluru.
• Sistem Anaerobik Laktik (Glikolisis Anaerobik):
◦ Tidak memerlukan oksigen.
◦ Sumber tenaga: Glikogen (dipecahkan melalui glikolisis).
◦ Untuk aktiviti berintensiti tinggi (10 saat hingga 2 minit).
◦ Hasil sampingan: Asid laktik, yang menyebabkan kelesuan otot.
◦ Contoh: Larian 400m, renang 50m.
• Sistem Aerobik (Sistem Oksidatif):
◦ Memerlukan oksigen.
◦ Sumber tenaga: Glikogen, lemak, dan protein.
◦ Untuk aktiviti berintensiti rendah hingga sederhana dan berpanjangan (melebihi 3 minit).
◦ Menghasilkan ATP dalam jumlah yang sangat banyak melalui Kitaran Krebs.
◦ Hasil sampingan: Karbon dioksida dan air.
◦ Contoh: Maraton, berbasikal lebuh raya.
6. Adaptasi Sistem Tubuh Manusia (Unit 2.6)
Latihan fizikal yang sistematik membawa kepada perubahan (adaptasi) dalam sistem tubuh.
• Adaptasi terhadap Latihan Anaerobik: Peningkatan simpanan ATP dan PC, peningkatan aktiviti enzim glikolisis, dan peningkatan kapasiti tubuh untuk menahan asid laktik.
• Adaptasi terhadap Latihan Aerobik:
◦ Kardiovaskular: Pertambahan saiz jantung (hipertrofi jantung), peningkatan isipadu strok dan keluaran jantung, penurunan kadar nadi rehat dan tekanan darah.
◦ Respiratori: Peningkatan kadar pernafasan semasa latihan.
◦ Otot: Peningkatan keupayaan menggunakan lemak sebagai sumber tenaga.
• Faktor yang Mempengaruhi Adaptasi:
◦ Prinsip FITT: Frequency (kekerapan), Intensity (intensiti), Time (masa), dan Type (jenis) latihan.
◦ Ciri Genetik: Mempengaruhi komposisi fiber otot dan bentuk tubuh (somatotaip: endomorf, mesomorf, ektomorf).
◦ Jantina, Umur, dan Tahap Kecergasan: Mempengaruhi tahap adaptasi dan prestasi.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Adenosin Trifosfat (ATP) | Bentuk sumber tenaga utama manusia yang tersimpan di dalam sel-sel otot rangka. |
| Agonis | Otot penggerak utama; kumpulan otot yang menguncup dan memendek bagi menjana daya yang utama untuk menghasilkan pergerakan. |
| Akson | Struktur fiber panjang pada neuron yang membawa impuls saraf keluar dari badan sel. |
| Antagonis | Otot yang mempunyai tindakan pergerakan berlawanan dengan peranan agonis; mengawal ketegangan dengan menstabilkan kedudukan pergerakan sendi. |
| Dendrit | Struktur fiber halus yang bercabang-cabang pada neuron, berfungsi membawa impuls saraf ke badan sel. |
| Esentrik (Penguncupan) | Sejenis penguncupan otot yang melibatkan pemanjangan otot semasa menghasilkan daya. |
| Glikolisis | Proses pemecahan glikogen kepada glukosa untuk penghasilan ATP. |
| Hematopoeisis | Proses pembentukan sel darah dan platelet yang berlaku di dalam sum-sum tulang. |
| Hipertrofi Jantung | Pertambahan saiz jantung, khususnya pembesaran kaviti ventrikel kiri dan penebalan dindingnya, akibat latihan aerobik yang berterusan. |
| Homeostasis | Proses mengawal atur keseimbangan persekitaran dalam badan. |
| Hormon | Bahan kimia yang dirembeskan oleh kelenjar endokrina ke dalam aliran darah untuk mengawal atur dan menyelaraskan fungsi tubuh. |
| Isometrik (Penguncupan) | Penguncupan di mana ketegangan otot meningkat tetapi panjang fiber otot tidak berubah, menyebabkan tiada pergerakan sendi. |
| Isipadu Strok (IS) | Jumlah darah yang dipam oleh ventrikel kiri dalam satu denyutan. |
| Keluaran Jantung (Q) | Jumlah isipadu darah yang dipam keluar oleh ventrikel kiri ke aorta dalam masa satu minit. |
| Kitaran Pulmonari | Proses yang membawa darah kurang oksigen ke paru-paru untuk pertukaran gas sebelum darah kaya oksigen dikembalikan semula ke jantung. |
| Kitaran Sistemik | Proses membawa darah kaya oksigen ke seluruh tisu badan dan darah kurang oksigen kembali semula ke jantung. |
| Konsentrik (Penguncupan) | Sejenis penguncupan otot yang melibatkan pemendekan otot semasa menghasilkan daya. |
| Ligamen | Sejenis tisu berfiber kenyal yang berfungsi untuk menghubungkan tulang dengan tulang. |
| Neuron | Sel saraf yang berfungsi sebagai perantara untuk menghubung dan menghantar impuls saraf. |
| Oksihemoglobin | Molekul yang terbentuk apabila oksigen diikat dengan hemoglobin dalam darah untuk pengangkutan. |
| Rawan (Kartilaj) | Tisu yang bersifat lembut tetapi kuat, elastik, dan tiada salur darah yang menyaluti hujung tulang untuk melancarkan pergerakan dan menyerap daya hentakan. |
| Respirasi Dalaman | Proses pertukaran gas respiratori yang berlaku di antara kapilari darah dan sel-sel tisu badan. |
| Respirasi Luaran | Proses pertukaran gas respiratori yang berlaku di antara alveolus dalam paru-paru dan kapilari darah. |
| Sendi Sinovial | Sendi yang bergerak bebas di mana hujung tulang ditutupi oleh rawan hialin dan rongga sendi mengeluarkan cecair sinovial. |
| Sinergis | Otot sokongan yang membantu otot penggerak utama (agonis) dan menstabilkan pergerakan sendi. |
| Somatotaip | Klasifikasi bentuk tubuh berdasarkan komposisi tubuh dan bentuk rangka (endomorf, mesomorf, ektomorf). |
| Tendon | Sejenis tisu berfiber yang sangat kuat tetapi tidak kenyal yang melekatkan otot pada tulang. |
| Ventrikel | Dua ruang di bahagian bawah jantung yang berfungsi untuk mengepam darah keluar dari jantung. |