우리 몸의 에너지 공급 시스템

▒ 우리 몸의 에너지 공급 시스템

포도당으로 전환된 탄수화물이나 포도당은 혈액을 타고 온 몸의 세포로 전달되고, 문지기 인슐린의 도움을 받아 세포막을 뚫고 세포 안으로 들어갑니다. 인슐린이 없거나 세포막이 인슐린이란 문지기의 지시를 받지 않는 경우(즉, 인슐린 저항성이 커진 경우) 포도당은 세포 안으로 들어가지 못한 체 혈액을 타고 계속 돌게 되고 (즉, 혈당은 높아지고), 소변에서 당이 검출되게 됩니다. 이것이 당뇨병입니다.

세포 안으로 들어간 포도당은 세포질에서 곧 바로 3 탄당으로 쪼개지는데, 이 3 탄당을 Pyruvate라고 하며, 이 과정에서 2개의 ATP가 생산됩니다. ATP는 “Adenosine Triphosphate”의 약자이며, 이름 그대로 Adenosine이라는 염기에 인(P)이 3 개 붙어 있는 구조를 하고 있습니다. ATP는 배터리와 같다고 할 수 있는데, 이 구조에서 인이 하나 떨어질 때마다 약 7.3kal/mole 의 에너지를 생산하기 때문입니다.

위 출처 : http://mvkceo.blogspot.kr/2016/04/blog-post_33.html

이하 참고 : 자전거가 좋다, 로드사이클링 108쪽.

사람이 움직이는데 필요한 에너지는 3가지 방법으로 공급됩니다. 살아 있는 사람의 몸에는 아데노신삼인산염(Adenosine TriPhosphate, ATP)이라는 물질이 존재하는데 대부분의 생명유지 기능이 이 물질에 의한 것이며 운동을 할 때 필수적인 근육의 수축도 이 물질이 있어야만 합니다. ATP가 분해되면 ADP와 인이 생성되고 이 과정에서 열이 발생하게 되는데, 이 열이 근육을 수축시키는 에너지가 되는 것입니다.

그렇다면 우리 몸에서 ATP는 어떻게 만들어질까요?

여기에는 3가지 시스템이 있습니다. 이를 이해하면 훈련하는데 도움이 될 것입니다.

■ ATP-PC

ATP는 평상시 근육세포에 일정한 양으로 존재합니다. 이 ATP는 크레아틴 인산(PC, PhosphoCreatine)이라는 고에너지 화합물 부근에서 발견됩니다. 그래서 자연적으로 발생하고 즉각 소모되는 ATP 자원을 ATP-PC 시스템이라고 합니다. 이것이 무산소 운동, 즉 산소 없이도 운동을 가능하게 하는 에너지원입니다.

가장 강력한 에너지원이지만 격렬하게 움직인다면 5~7초면 소진됩니다. 결승선 앞에서의 스프린트와 같은 폭발적인 운동에 이 에너지가 쓰여집니다. 이 시스템으로는 30초 이상 에너지를 공급할 수 없습니다.

■ 젖산시스템(Lactate System)

당분해(Glycolysis)라고도 알려진 이 시스템은 ATP-PC만큼 강력하지는 않지만 약간 더 오래 지속됩니다. 급경사를 오르거나 높은 강도의 운동을 할 때의 에너지원입니다. 당분해 과정은 근육의 당원(탄수화물) - 혈당 - 간의 당원 순으로 연료를 써서 에너지를 생산합니다.

이들 물질들은 ATP와 젖산으로 분해되는데, 이 과정은 근육의 수축지점에서 직접적으로 일어나는 ATP-PC와 달리 세포 내에서 발생합니다. 이 과정은 10번 이상의 화학반응을 수반하기 때문에, ATP-PC 시스템에 비해 ATP생성 속도가 느립니다.

5초 이내에 대부분의 ATP 분자가 형성되고, 이 시스템에서 에너지를 공급하면 젖산도 쌓이게 되는데 이 젖산이 많이 쌓이면 근육수축이 억제되어서 더 이상 운동할 수 없게 됩니다. 격렬하게 페달링을 하면 대퇴부가 뻐근하고 묵직한 느낌이 드는데 이는 젖산이 축적되었기 때문입니다.

(옮긴이 주 : 최근의 연구결과 피로물질은 젖산이 아니라 수소이온이라고 함.)

인터벌 훈련과 같은 고강도 훈련을 하면 젖산의 축적을 지연시켜서 운동능력을 향상시킬 수 있습니다. 젖산역치를 높이는 것이죠.

■ 유산소시스템

말 그대로 ATP를 만드는데 산소가 필요한 시스템입니다. 산소는 외부로부터 공급되니 앞의 두 시스템에 비하면 무한대의 에너지 공급원인 셈입니다.  유산소시스템의 연료는 처음에는 지방을 사용하게 되는데 그래서 비만인 이들에게 유산소운동을 권하는 것입니다. 지방 연료 이후에는 유산소시스템에서도 젖산시스템과 같이 근육의 당원 - 혈당 - 간의 당원 순으로 연료로 사용합니다.

산소를 운반하는 혈액 내의 미토콘드리아에서 근육수축이 필요한 곳으로 ATP를 옮기기 위해서는 20회 이상의 화학적 반응이 필요합니다. 그래서 ATP를 생산하는 시간이 가장 오래 걸립니다.

일반적으로 5분 이상 지속하는 운동은 대부분의 에너지를 유산소시스템으로부터 공급받게 됩니다. 장시간 달리면 안정상태(Steady State)에 이르게 되는데, 이는 ATP 생산에 소모되는 산소가 근육수축에 필요한 ATP를 충족시키고 있는 상태입니다. 이 안정상태를 유지하는 능력은 유전적 잠재력과 몸상태에 따라 달라집니다.

유산소운동은 근육에 산소가 풍부한 혈액을 공급하는 모세혈관을 형성시켜 호흡·순환기계를 강화시킬 수 있습니다.

자전거를 탈 때 안정상태에 들어갈 때까지 ATP-PC 시스템과 젖산시스템이 ATP를 공급합니다. 그래서 서서히 시작해 나가면(워밍업) 불필요하게 ATP-PC의 감소나 과도한 젖산 축적을 피할 수 있습니다. 훈련을 많이 할수록 안정상태에 더 빨리 진입할 수 있다.