[운동생리학] 근육과 에너지 (ATP, 에너지시스템)

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[운동생리학] 근육과 에너지 (ATP, 에너지시스템)

미림 :-) 2023. 5. 6. 21:09

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[운동생리학] 근육과 에너지 (ATP, 에너지시스템)

탄수화물, 단백질, 지방에 들어있는 에너지는 우리 몸에서 일어나는 모든 대사 과정에 필요한 에너지를 제공한다. 섭취한 영양소를 에너지로 쓰기 위해 아데노신삼인산(ATP) 형태로 만들어야 한다.

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아데노신삼인산 ATP(adenosine triphosphate)

ATP 분자는 아데노신과 3개의 무기인산기로 구성되어 있다. 무기인산기 사이는 고에너지로 결합되어 있어 많은 에너지를 저장하고 있다.

우리 몸이 에너지를 필요로 하면, 효소인 ATPase가 ATP로부터 인산기 하나를 분리하여 세포가 사용할 수 있는 에너지를 방출시킨다. 그 결과 ADP분자(아데노신이인산)와 무기인산기 분자가 남게 된다.

인체는 ATP를 이용하여 다음과 같은 기능을 수행한다.

근육 수축의 동력 제공
세포막을 가로질러 영양소 이동
근육세포 내 근형질세망으로 칼슘 회수
신경 자극 전도
모든 세포에서 단백질 합성
장에서 영양소 흡수

신체 내에서 ATP를 지속적으로 생산하는 방법은 3가지이다.

① 포스포크레아틴 (PCr) 분해

② 탄수화물 (글루코스) 분해

③ 지방 (지방산) 분해

영양소의 에너지화

우리가 섭취하는 탄수화물은 ATP 에너지 생산을 위해 분해(산화)되거나, 추후 에너지 요구를 충적시키기 위해 세포 내 글리코겐으로 저장되거나 다른 분자(ex. 당단백질)의 구성요소로 사용된다.

우리가 섭취하는 지방(지방산)은 ATP 에너지 생산을 위해 세포 내에서 분해되거나 지방세포와 그 밖의 다른 세포 내 중성지방으로 저장되거나, 다양한 구조적 요소로 쓰이며 세포막의 주된 구성요소로 사용된다.

우리가 섭취하는 단백질(아미노산)은 인체 내에서 다양한 단백질을 만드는 데 사용된다. 지방이나 글루코스와 달리 잉여 단백질은 신체에 저장되지 않는다.

에너지 시스템

앞서 신체 내에서 ATP를 생산하는 방법은 3가지가 있다고 하였다. 크레아틴인산(phosphocreatine, PC)에 의한 ATP 생성, 해당작용에 의한 포도당이나 글리코겐 분해를 통한 ATP 생성, 산화작용에 의한 ATP 생성. 이 세 가지 방법은 ATP 생성 중 산소 사용 유무에 따라 유산소성 대사작용, 무산소성 대사작용으로도 나눌 수 있다. 표로 나타내면 다음과 같다.

공급방법	산소사용 유무
크레아틴인산에 의한 ATP 생성	무산소성(anaerobic)
해당작용에 의한 포도당이나 글리코겐 분해로 ATP 생성	무산소성(anaerobic)
산화작용에 의한 ATP 생성	유산소성(aerobic)

① 무산소성 ATP 대사 :: ATP-PC 체계

가장 빠르고 쉽게 ATP를 생산하는 방법으로, PC에서 인산기 기증과 에너지 방출로 ADP를 ATP로 전환하는 것이다. 근육세포가 적은 양의 PC를 저장하기때문에, 생산할 수 있는 ATP양이 제한적인 대사방법이다. 이 대사체계는 5초 이내의 고강도 운동이나 운동을 시작할 때 근수축에 필요한 에너지를 제공한다.

② 무산소성 ATP 대사 :: 해당작용(glycolysis)

해당작용은 포도당 또는 글리코겐을 분해시켜 젖산염(lactate) 또는 피루브산염을 형성한다. 포도당을 분해하여 피루브산염 또는 젖산염으로 전환시키며 포도당을 사용하면 2개, 글리코겐을 사용하면 3개의 ATP를 생산한다.

③ 유산소성 ATP 대사 :: 산화작용

유산소성 ATP 생산은 크렙스회로와 전자전달체계 사이 복합적 상호작용으로 미토콘드리아에서 일어난다. 크렙스회로는 ATP, 이산화탄소, 수소이온을 생산하기 위해 피루브산염 분자를 분해하고 전자전달체계는 ATP와 물을 생산한다.

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