운동을 위해 알아야 하는 기본 에너지 대사 시스템 2

이전 포스팅에 이어 운동을 위해 알아야 하는 기본 에너지 대사 시스템을 이어서 알아보겠다.

 

1. 탄수화물 산화

이전 포스팅에서 말했던 해당과정(glycolysis)을 통해 글루코스 1분자가 분해되었을 때 2개의 피루브산염이 마지막에 생성된다. 산소가 없는 상태에서는 피루브산염이 2개의 젖산염으로 전환되고 산소가 있는 상태에서는 2개의 아세틸-코엔자임 A(acetyl-CoA)라고 불리는 화합물로 전환된다.

 

2. TCA Cycle/The Krebs Cycle

아세틸-CoA가 만들어진 후에는 크렙스 회로 또는 TCA 회로를 각각 두 번 거치게 된다. 크렙스 회로에는 크렙스 회로, TCA 회로, 시트르산 회로 라고 하는 같은 의미의 여러 가지 명칭이 있다. 아세틸-CoA가 만들어진 후 TCA회로로 들어가서 여러 효소와 반응을 거친다.

여기서 가장 중요한 것은 숙시닐-CoA가 숙신산염으로 전환될 때 ATP와 비슷한 고에너지 화합물인 GTP를 생성하는 것이다.

GTP가 Pi를 ADP로 넘겨주면서 ATP가 만들어진다. 회로를 두 번 거치기 때문에 글루코스 한 분자가 크렙스 회로에서 생성하는 ATP는 2 mole이 된다.

 

3. 전자전달계

해당과정(glycolysis)과 크랩스 회로를 지나는 동안 떨어져나온 수소이온들이 코엔자임(coenzyme)이라고 부르는 보효소인 NAD+와 FAD에 붙어서 NADH와 FADH2로 형태가 전환된다.

미토콘드리아 기질에 H+ 농도가 높아서 미토콘드리아 외막 쪽으로 수소이온을 퍼 올려 농도를 맞추는 과정이다.

과정이 거의 끝에서 H+가 최종 수용체인 산소와 결합해 물(H20)을 만드는 것을 보면 이 과정을 왜 산화적 인산화(oxidative phosphorylation)라고 부르는지 알 수 있다.

NADH 같은 경우 분자 하나가 전자전달계를 거치면서 10개의 수소 이온이 미토콘드리아 외막 구획으로 퍼 올려지고 ATP 합성 단백질을 통해 4개의 수소이온이 사용되기 때문에 총 2.5 ATP를 생산한다.

FADH2 같은 경우는 분자 하나가 그림에서 보이듯 6개의 수소이온이 막을 거쳐 올라가고 4개의 수소이온이 사용되기 때문에 1.5 ATP를 생산할 수 있다.

글루코스 한 분자의 완전한 산화는 32 mole ATP를 생산한다. 해당과정에서 2 ATP, 2 NADH가 만들어지고 크렙스 회로를 들어가기 전에 피루브산염에서 아세틸-CoA로 전환되면서 2 NADH가 생산된다. 크렙스 회로를 2번 돌면서 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2가 생성되면 전체를 더했을 때 4 ATP, 10 NADH, 2 FADH2가 가 된다.

3-1. NADH와 FADH2가 ATP로 바꾸는 법

10 NADH에 2.5ATP를 곱하고 2 FADH2에 1.5 ATP를 곱한다. 각각 25 ATP와 3 ATP에 원래 ATP로 있던 4개까지 모두 더하면 32 mole의 ATP가 1 mole의 글루코스를 산화해서 얻을 수 있는 에너지의 양이다.

 

3-2. 근육 글리코겐 1 mole을 산화한다면 얼만큼의 에너지를 얻을까?

근육 글리코겐이 글리코겐분해 과정을 통해 글루코스로 전환할 때는 ATP 하나가 요구되지 않기 때문에 총 33 mole의 ATP가 생산된다.

 

4. 이전 포스팅과 합친 요점정리

 

4-1. 에너지 시스템은 동시다발적으로 사용되지만, 운동 강도에 따라 지배적으로 사용되는 에너지 시스템이 달라진다.

4-2. 에너지 대사 시스템에는 ATP-PCr 시스템, 산화적 인산화 시스템(Oxidative system), 해당시스템( Glycolytic system )이 있다.

4-3. ATP-PCr 시스템은 10초 이내의 순간적으로 폭발적인 힘이 필요할 때 지배적으로 사용된다.

4-4. 인산기(Pi)가 떨어질 때 에너지가 방출되고 인산기가 붙을 때 에너지를 흡수한다.

4-5. 해당시스템(glycolysis)에서 글루코스 1분자가 분해되면 ATP 2분자와 피루브산염 2분자가 생긴다.

4-6. 운동 지속시간이 길어지면서 산화적 인산화 시스템이 지배적으로 작동하기 시작한다.

5. 마무리

 

첫 글에서는 탄수화물, 지방, 단백질의 각각 영양소가 몸속에서 어떤 방식으로 분해되는지, 에너지로 전환되는지 알아보며 고에너지 화합물, ATP에 대해 알아보았는데, 두 번째 글부터는 자세한 설명을 추가해 사람의 몸속에서 ATP를 만드는 기본 에너지 시스템 3가지인 ATP-PCr 시스템, 산화적 인산화 시스템, 해당시스템(Glycolytic system)을 알아보았다.

앞서 알아보았던 것들을 보면 체내 기본적인 ATP가 없으면 운동이나 간단한 신체 활동은 물론 기본적인 체온 유지나 생명 유지도 할 수 없게 된다.

이처럼 우리 몸에서 일어나는 다양한 에너지 시스템들은 생존을 위해 꼭 일어나야만 하고, 이 에너지 시스템들이 작동하려면 다양한 영양소를 골고루 섭취 해야 한다.

탄수화물이 음식물을 통해 체내로 들어와 어떻게 사용할 수 있는 에너지로 전환되었는지 알아보았고, 다음 포스팅에서는 지방을 섭취한 후에 우리 몸에서 어떤 일들이 일어나는지 알아보도록 하겠다.

체내 지방 저장량은 탄수화물 저장량을 훨씬 뛰어넘는데 그 많은 지방이 언제 사용되는지부터 알아보면 좋겠다.