중등 임용 체육, 운동 생리학(에너지 대사)

인체의 에너지원

탄수화물

간과 근육에 저장된 글리코겐 저장량은 한정적이다. 운동강도가 높을수록 탄수화물에 의한 에너지 공급 의존도는 증가한다.

 

지방 

중성 지방이 분해되며 에너지원으로 공급되는 과정은 복잡하고 시간이 오래 걸린다. 따라서 강도 높은 운동 상황에서 빠르게 증가하는 에너지 요구량을 충족시키기가 어렵다. 높은 강도의 운동이 지속되면 글리코겐 저장량이 감소하게 되면 에너지원으로 지방에 의존하는 비율이 높아져 높은 강도의 운동을 지속하기 어려워진다.

 

단백질 

단백질은 소장의 효소가 복합 단백질을 아미노산으로 분해한 뒤 간으로 운반되어 에너지원으로 사용된다. 과도하게 섭취한 단백질은 탄수화물과 지방으로 전화되어 체내 저장된다. 

 

ATP

ATP는 근수축에 사용되는 에너지원으로 골격근과 심장근 등에 저장되어 있으며 산소가 없어도 잠시동안 수축이 가능하다. ATP의 1차 연료는 크레아틴 인산이며, 2차 연료는 탄수화물과 지방, 단백질이다. 

 

신체 에너지 대사 시스템

 

ATP-PC 시스템

ATP-PC 시스템은 공액 반응이다. ATP가 ATPase에 의해 ADP와 Pi로 분해되며 에너지를 방출한다. 체내 ADP 양이 많아지면 크레아틴 키나아제를 자극하고 인산 크레아틴과 인산, 에너지로 분해된다. 신체의 크레아틴 저장량은 한정적이기 때문에 크레아틴에 의한 에너지 합성은 제한적이기 때문에 단시간, 고강도 운동에만 사용된다. ATP-PC 시스템은 장시간의 복합접, 화학반응에 의존하지 않고 산소 공급 없이도 에너지 사용이 가능하며 근육 내 수축 기전에 아데노신삼인산과 인산 크레아틴이 저장되어 있어 에너지원으로 빠르게 사용이 가능하다.

젖산 시스템

젖산 시스템은 무산소성 해당과정이라고도 하며 대사 과정에서 산소가 필요하지 않고 부산물로 젖산을 생성한다. 젖산은 체내 수소이온양을 증가시키고 pH농도를 감소시켜 산성화를 유발한다. 산성화는 칼슘과 트로포닌의 결합을 방해해 결과적으로 근수축을 방해하며 ATP 생성 능력을 감소시킨다. 젖산 시스템을 통해 발생한 젖산은 운동 후 물과 이산화탄소로 전환되어 대부분 산화하며 일부는 글리코겐이나 단백질로 전환되기도 한다.

유산소 시스템

젖산 시스템의 당 분해 과정에서 산소가 충분하면 물과 이산화 탄소로 분해되면 38개의 ATP를 생성한다. 

크랩스 사이클은 이산화 탄소가 이탈되고 수소이온과 전자가 분리된다. 수소이온과 전자는 전자전달계를 거쳐 새로운 화학적 변형을 일으키며 에너지를 생성한다. 

전자 전달계에서는 크랩스 사이클을 통해 분리된 수소이온과 전자가 산소와 결합해 물을 형성한다. 전자전달계의 수소 전달체는 잠재적인 에너지를 제공해 ADP를 인산화한다.

 

단백질 에너지 대사

에너지 대사로서의 단백질의 역할은 미비하다. 단백질은 장기간 굶은 상황이나 극도의 지구성 운동 상황에서 에너지원으로 사용되는데 글루코스 신생 합성과정을 통해 글리코겐으로 전환되어 에너지로 사용된다.