목표에 따라 다르게 설정하는 운동 방법

1. 단백질 대사

첫 포스팅에서 잠시 다뤘듯이 탄수화물과 지방이 주된 에너지 공급원이지만 단백질도 상황에 따라 에너지로 사용 되기도 한다.

단백질을 구성하는 아미노산이 에너지로 쓰인다. 하지만 아미노산이 곧바로 에너지원으로 사용되지 못하기 때문에 글루코스로 전환하는 글루코스 신생합성(gluconeogenesis) 과정을 통하거나 피루브산이나 아세틸-CoA 혹은 크렙스 회로의 중간대사물로 바뀌어 산화 과정으로 흘러 들어가게 된다.

단백질이 탄수화물이나 지방처럼 쉽게 에너지원으로 쓰이지 않는 이유는 단백질이 아미노산으로 분해될 때 질소가 함께 방출되는데 일부를 제외한 질소는 요소로 전환되어 소변으로 배출된다. 질소에서 요소로 전환되는 과정에서 또 ATP가 사용되어 소모된다. 일반적으로 단백질은 전체 사용 에너지의 5%~10% 정도에만 관여한다.

 

2. 지방의 산화

지방에는 중성지방, 스테로이드류, 지방산, 인지질까지 여러 종류가 있다. 하지만 트라이글리세라이드(triglyceride)라는 중성지방이 주요 에너지 공급원으로 사용된다. 중성지방은 지방세포와 근육섬유 사이에 저장되어 있다.

지방이 에너지 생산에 사용되려면 먼저 기본 구성단위로 쪼개져야 하는데, 지방분해 요소인 리파아제(lipase)가 중성지방을 유리지방산(FFA)과 글리세롤로 분해한다. 이러한 과정을 지방분해라고 한다.

유리지방산(FFA)은 체내에서 주된 에너지 공급원이며 혈액을 통해 신체 곳곳으로 운반된다.

유리지방산이 에너지로 생산되기 위해서는 미토콘드리아에서 아세틸-CoA로 전환되어야 한다. 크렙스 회로로 들어가기 위한 전 단계라고 생각하면 되며 이 과정을 베타산화라고 한다. 베타산화 이후에는 크렙스 회로와 전자전달계로 이동하면서 에너지를 생산한다. 운동 지속시간이 길어지면 연료로서 유리지방산의 기여도가 높아지게 된다.

지방이 같은 무게의 탄수화물보다 더 많은 양의 kcal을 제공하지만 분해되기 위해서는 훨씬 더 많은 양의 산소를 필요로 하고 에너지로 사용되기까지 시간이 너무 오래 걸리기 때문에 강도 높은 운동을 할 때는 지방보다 탄수화물을 체내에서 선호한다.

 

3. 운동 시 대사

우리 몸은 운동 시 ATP 생산량과 소비량이 모두 늘어난다. 특히 에너지 생산의 증가는 골격근이 운동 중 수축할 때 많이 생산되고 사용된다.

운동 트레이닝 시 운동의 빈도(Frequency), 강도(Intensity), 형태(Type), 시간(Time)인 FITT가 가장 중요한데 이에 따른 체내 대사 반응도 다르게 나타난다.

 

4. 안정 시 에너지 요구량

운동하고 있지 않은 편안한 상태를 안정 시 상태라고 한다. 신체의 기능 유지만을 위해 에너지를 공급하고 있는 상태이다. 안정 시에 우리 몸은 유산소성 대사 작용으로 ATP를 공급한다. 이때 혈액 내 젖산염 농도는 1mmol/L 미만으로 유지 된다.\

 

5. 장시간 운동

운동 시간이 길어지면서 유산소성 대사 시스템이 지배적으로 사용되기 시작한다.

장시간 운동 시에는 짧은 시간에 탄수화물을 주로 태우던 체내 대사 시스템이 지방을 태우기 시작한다. 지방 분해가 촉진되면서 중성지방이 유리 지방산과 글리세롤로 나뉘고 혈액과 근육 내부에 유리지방산 농도가 증가하며 체내 유리지방산 농도가 높아지면 지방 대사가 활성화 된다.

저강도로 장시간 운동하면 비슷한 운동 강도를 유지 할 수 있지만 덥고 습한 환경에서 운동하거나 너무 높은 강도로 운동하면 더 많은 산소섭취가 필요하게 되면서 항정상태를 유지하기 어렵다.

 

6. 단시간, 고강도 운동

단시간 동안 고강도 운동을 할 때 사용되는 에너지는 우선 무산소성 경로를 통해 생성된다. 여기서 ATP-PCr 시스템이 주도적으로 쓰이는지 아니면 해당 시스템이 주도적으로 쓰이는지는 운동의 지속시간에 따라 결정된다.

5초 이내의 빠른 스프린트 달리기를 위한 전력 질주에는 주된 에너지가 ATP-PCr 시스템에서 나오는데 저장되어 있던 ATP가 1~2초 이내로 사용되는 동안 ATP-PCr 시스템이 에너지 생산을 시작한다.

스프린트 달리기와는 다르게 약 50초 이내의 중거리 달리기를 위한 에너지는 해당 시스템에서 주로 생산된다. 운동 시간이 늘어나면서 ATP-PCr 시스템에서 해당과정으로 옮겨간다.

사람의 몸은 단시간에 운동 강도가 증가하면 에너지를 빠르게 동원할 수 있는 탄수화물을 태우기 시작한다. 운동시간이 점진적으로 늘어나면서 ATP-PCr 시스템, 해당과정, 유산소성 대사까지 단계적으로 모두 사용되며 한 시스템에서 다른 하나로의 완전한 전환은 일어나지 않는다.

7. 근섬유 종류와 지구력 운동

근섬유는 크게 두 종류로 나뉜다. 지근인 Type 1(slow-twitch)섬유와 속근인 Type 2(fast-twitch)섬유이다.

속근 섬유는 빠르고 격렬한 운동에 주로 쓰이고 지근 섬유는 낮은 강도의 운동에 쓰인다. 지근 섬유가 속근 성유에 비해 유산소 운동에 더 적합하다. 왜냐하면 Type 1 섬유에 미토콘드리아가 더 많아 산소를 사용하는 산화 능력이 높기 때문이다. 하지만 Type 2 섬유는 해당과정 에너지 생산에 더 알맞다.

지근과 속근 섬유 모두 젖산탈수소효소라고 하는 에너지 생산에 관련된 효소를 가지고 있다.

젖산탈수소효소는 피루브산염 분자를 젖산염 분자로 바꾸는 효소이다. 필요에 따라 젖산염 분자를 피루브산염 분자로 바꾸기도 한다. 탄수화물 대사, 해당과정, 글루코스 신생합성 과정에서 효소로 사용된다.

속근 섬유에 있는 LDH 효소는 피루브산염 친화적이라서 젖산염의 형성을 촉진한다. 반대로 지근 섬유에 있는 LDH 효소는 젖산염을 피루브산염으로 전환되는 것을 더 촉진한다. 운동 강도가 높아지면 지근보다 속근 사용이 더 커지며 체내 젖산염의 농도가 증가한다.

지구력 훈련을 하게 되면 근육을 포함한 신체 모든 조직에서 모세혈관이 동원되어 근섬유로 흐르는 혈액의 양을 늘리고 효율적인 혈액의 재분배를 통해 활동하는 근육 쪽으로 더 많은 피가 흐르도록 한다. 지구력 훈련과 같이 유산소성 훈련을 통해 미토콘드리아가 가지고 있는 산화 효소가 늘어날 수 있도록 근섬유를 자극해 유산소성 대사 과정의 효율을 증가시킨다. 이 과정은 유리지방산을 아세틸-CoA로 전환하는 베타산화와 관련된 효소들도 증가시킬 수 있어 근육이 ATP 생산을 할 때 지방을 더 많이 사용하도록 도울 수 있다.