운동을 위한 에너지원

 

 

 

1. 에너지의 개념

 

에너지(energy)란 일이나 활동을 위한 힘의 원천으로 정의된다. 에너지에는 화학적 에너지, 기계적 에너지, 열에너지, 빛에너지, 전기에너지, 핵에너지의 6가지 형태가 있다. 에너지는 없어지거나 새로 생성되지 않으며, 한 가지 형태에서 다른 형태로 상호간에 전환이 가능하며, 결국에는 열로 바뀌어진다. 인체의 전체 에너지 가운데 60% 정도는 열로 전환되고, 40% 정도만이 화학적 에너지(ATP)로 전환되어 움직임이나 막의 능동적 수송, 분자 합성 등의 기능을 수행하게 된다.

세포활동을 위한 에너지는 탄수화물, 지방, 단백질의 형태로서 음식에 들어있다. 음식의 이러한 기본 구성 요소는 신체의 세포 내에서 분해되면서 저장되어 있던 에너지를 방출한다. 영양소의 분자적 결합에 내재되어 있던 에너지는 세포 내에서 화학적으로 방출되면서 아데노신삼인산(ATP)이라고 부르는 고에너지화합물의 형태로 저장된다.

 

2. ATP

 

ATP(adenosine triphosphate) 분자는 1개의 아데노신과 3개의 무기인산기(pi)가 결합된 것이다. 이 세 가지 무기인산기는 고에너지 결합(hign energy bond)을 이루고 있으며, 이 결합 형태가 분해될 때 에너지가 방출되는 것이다. ATP는 모든 형태의 생물학적 작용을 위한 에너지원이며, 운동시 근수축에 사용되는 화학적 에너지의 근원이다. 1mole의 ATP가 분해되면 7.6kcal의 가용에너지가 나온다. ATP가 분해될 때 ATP분해효소(ATPase)가 관여하느데, 이때 마그네슘이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 근육운동을 하는 보디빌더선수가 마그네슘을 섭취하는 것은 이런 이유 때문일 것이다.

 

3. ATP 생산을 위한 대사

 

세포에서 ATP는 무산소 대사와 유산소 대사에 의해서 생산된다.

무산소 대사에는  인원질 시스템(phosphagen system)과 해당과정 시스템(glycolytic system)이 있고,

유산소 대사에는 산화적 시스템(oxidative system)이 있다.

 

50m, 100m 달리기, 순간적인 슛팅, 스파이크 등과 같이 15초 이내에 이루어지는 운동, 즉 무산소 운동(anaerobic exercise)시에는 인원질 시스템에 의해서 ATP 에너지가 생성되고, 수영 200-400m, 육상 400-1000m 달리기 등과 같이 5분 이내의 운동에서는 해당과정 시스템(일명 젖산 시스템)에 의해서 ATP가 만들어진다. 이런 시간대의 운동이 숨이 차고 힘든 이유는 조직에서 필요(수요)로 하는 산소는 부족하고, 피로유발물질인 젖산(lactic acids)이 근육과 혈액에 쌓이기 때문이다. 5분 이상의 모든 유산소운동(aerobic exercise)에서는 산화적 시스템(일명 산소 시스템)에 의해서 ATP 에너지가 생성된다. 

 

무산소 대사에서는 포도당(탄수화물의 가장 기본적 형태)이 에너지로 동원되고, 유산소 대사에서는 탄수화물, 지방, 단백질이 모두 에너지로 동원되며 미토콘드리아에서 ATP가 생성된다. 따라서 유산소 파워 및 지구성 운동능력이 뛰어난 사람은 세포 속 미토콘드리아 수와 밀도가 많아지고 늘어난다.