남형근 교수의 칼럼: 심한 운동을 하면 우리 몸은 어떻게 반응하는가?

[강익(총무)]

남형근 교수의 칼럼 <심한 운동을 하면 우리 몸은 어떻게 반응하는가?>

조선대 생명화학공학과
남형근 교수

운동을 할 때 근육을 일을 하기 위해 에너지가 필요하다. 근육세포는 포도당으로부터 에너지가 방출되는 것을 돕기 위하여 산소를 사용한다.
따라서 계속 움직이기 위해서 근육은 지속적으로 산소를 공급받아야 한다.
세포들의 에너지 요구를 뒷받침 하기에 충분한 산소가 세포에 도달할 때 이 대사과정을 유산소 반응이라고 한다.
근육이 더 힘든 일을 하면 우리는 더 빠르고 더 깊은 호흡을 하게 된다.
만약 우리가 이 속도를 유지하게 된다면 산소가 흡입되고 근육에서 사용되는 최고 운동 수준인 유산소 용량의 한계에 도달하게 된다.
만약 우리가 유산소 용량을 넘어서면 우리 근육에서 산소의 요구는 우리 몸의 산소 운반능력을 넘어서게 되고 대사과정은 무산소 상태가 된다.
산소가 부족하면 근육세포는 ‘비상 모드’ 로 전환되고 이 상태에서 세포는 매우 비효율적으로 포도당을 분해하고 그 부산물로 젖산을 생산한다.
젖산이 축적되면 이것은 근육활동을 저해하여 심한 운동을 할 때 나타나는 ‘타는 듯 한’ 느낌을 일으킨다.
문제는 이런 상태에서 우리 근육이 몇 분간 밖에 일을 할 수 없다는 것이다.
만일 너무 많은 젖산이 쌓이게 되면 근육의 기능이 중단된다.
음식물 에너지에서 유산소는 어떻게 추출되는가?
자동차에서 볼 수 있는 내연기관 엔진은 공기를 흡입하고 이 안에 있는 산소를 사용하여 가솔린을 분해한다.
세포 또한 자신의 연료를 분해하기 위해 산소를 필요로 한다. 세포호흡(살아있는 “내부 연소” 과정이라 할 수 있는) 음식물로부터 화학 에너지를 획득하여 이것을 ATP 에너지로 변환하는 주된 방법이다. 세포호흡은 이 과정이 산소를 필요로 한다는 의미에서 유산소(aerobic) 과정이라는 표현을 쓰기도 한다.
따라서 세포 호흡은 유기 연료분자로부터 화학 에너지를 유산소적으로 획득하는 과정이라고 정의할 수 있다.
숨쉬기가 세포 호흡과 어떤 관련이 있는가?
우리가 숨을 들이쉴 때 우리는 산소를 호흡하는데 이것은 우리 허파의 벽을 관통하여 우리의 혈류로 확산된다.
산소는 우리의 세포로 운반되어 거기서 세포호흡에 사용된다.
세포 호흡의 폐기물인 이산화탄소는 우리의 세포로부터 혈류로 확산되고 허파까지 여행한다.
CO 는 우리의 허파 벽을 지나서 우리가 숨을 내쉴 때 배출된다.
세포는 기체 O 의 형태로 산소를 받아들인다.
이것은 노폐물을 기체 이산화탄소 즉 CO 의 형태로 제거한다. 우리의 혈류는 지속적으로 우리의 세포에 O 를 공급하고 배기가스 CO 를 실어간다.
숨쉬기는 우리의 혈액과 외기 사이에서 동일한 기체들이 교환되도록 한다.
우리가 들이 마신 공기 중에 있는 산소는 우리 허파의 내벽을 지나서 혈액으로 확산된다.
그리고 우리의 혈류 중에 있는 CO 는 우리가 숨을 내쉴 때 허파 내벽을 확산하여 밖으로 나간다.
세포호흡의 공통적인 연료분자는 의 분자식을 가진 6탄당인 포도당이다.
세포 호흡 중에 포도당에 일어나는 변화에 대한 전반적 방정식은 + 6O → 6CO + 6 + ATP 라 정리할 수 있겠다.
세포 호흡에서 산소의 역할
당으로부터 산소로의 수소의 이동을 추적하면 우리는 전자 전달 과정을 따라갈 수가 있다.
당과 다른 분자들의 원소는 그들의 전자를 공유함으로써 서로 연결되어 있다.
세포호흡 중에 수소와 그 결합 전자는 당으로부터 산소를 짝으로 바꾸고 생산물로 물을 형성한다.
한 물질로부터 다른 물질로 전자를 전이하는 산화환원반응 이라는 화학반응을 일으키며 전자를 산소에게 잃음으로서 포도당은 산화되고, 전자를 받은 산소는 세포호흡 중에 전자를 받음으로써 환원된다.

출처:http://naewoeilbo.com/detail.php?number=78782&thread=