1-1 운동과 에너지 공급

[조형진]

제1장 사이클링과 에너지 대사

1.운동과 에너지 공급

인체는 100조 이사의 세포로 구성되어 있다. 이 세포들은 우리가 섭취하는 음식물(탄수화물, 지방, 단백질)을 체내에서 이용 가능한 에너지 형태로 전환될수 있는 능력을 가지고 있으며, 생명활동을 위해서는 그런 능력으로부터 끊임없이 에너지를 생산하여 이용할 수 있는 세포들의 노력과 능력이 필요하다.

가. 운동과 에너지

사이클링을 위한 근 수축에 이용되는 에너지 또한 우리가 섭취한 열량소들을 근육 내에서 화학적으로 분해하는 과정에서 얻어진다. 열량소가 근육 내에서 화학반응에 의하여 분해될 때 화학 에너지가 방출되며, 이 에너지는 ATP(adenosineTriphosphate)라는 물질을 합성한다.

근 수축 작용에 직접 이용될 수 있는 에너지는 이 ATP가 분해될 때 방출되는 에너지이다.

이와 같이 우리 몸에서 생산되는 에너지가 근육 수축에 이용되기 위해서는 먼저 ATP형태로 전환되어 근세포에 저장되어 있어야 하지만, 근세포에 저장될 수 있는 ATP의 양은 제한적이다. 운동은 반복적이고 지속적인 근 수축에 의하여 이루어지며 이를 위해 계속적인 에너지의 공급을 필요로 한다. 그래서 세포내에는 ATP를 신속하게 생산할 수 있는 대사과정이 존재하야 한다.

도로사이클링과 같이 운동의 강도가 낮을 때는 운동에 필요한 에너지의 양이 적은 반면, 스프린트나 1km 독주같이 운동 강도가 높을 때에는 많은 에너지를 필요로 하게 된다. 따라서 강한 운동을 수행하기 위해서는 많은 양의 에너지를 신속하게 생산하여 공급할 수 있는 능력을 갖추고 있어야 한다. 결론적으로 주목적에 따라 ATP 동원 능력을 효과적으로 발달시켜야 뛰어난 사이클링 능력을 발휘할 수 있게 되는 것이다.

나. ATP공급 시스템

세포 내에는 ATP를 생산할 수 있는 3가지의 시스템이 있지만 ATP 생산을 위해서는 하나 또는 그 이상의 시스템이 동원된다. 3가지 시스템은 ATP-PC 시스템, 젖산 시스템, 유산소 시스템이라고 하며, ATP-PC 및 젖산 시스템은 산소를 사용하지 않는 과정이기 때문에 무산소 시스템이라고 한다.

1)ATP-PC 시스템

갑자기 강한 운동을 하게 되면 먼저 근육 속에 저장되어있던 ATP가 분해되어 에너지를 공급한다. ATP가 감소되면 역시 근육 속에 저장되어 있던 PC(인산크리아틴)가 분해되면서 ATP를 재빠르게 보충해 줌으로써 근 수축을 계속할 수 있게 한다.

근육 속에 저장되어 있는 ATP양은 최대 운동시 1초만에 고갈되고, PC에 의하여 공급되는 ATP도 10초 이내에 고갈된다. 이처럼 ATP-PC에 의한 에너지 공급은 운동의 초기에 이루어지며 최대 운동시 10초만에 고갈된다. 따라서 강한 운동을 지속하기 위해서는 다른 경로에 의한 ATP의 재합성이 이루어져야 한다.

ATP-PC 시스템의 중요성은 스탠딩 스타트나 스퍼트처럼 단시간의 강한 운동시 많은 양의 에너지를 신속하게 공급할 수 있다는데 있다.

2)젖산 시스템

ATP와 PC가 고갈된 10여초 이후부터의 운동에는 젖산 시스템에 의하여 ATP(에너지)가 공급된다. 젖산 시스템은 탄수화물을 이용하여 ATP를 생산하게 되는데, 이때 충분한 양의 산소가 공급되지 않는 관계로 그 중간대사물질인 젖산이 생성되어 근육속에 축척되게된다.

젖산 시스템은 ATP-PC 시스템의 다음으로 빠른 속도로 에너지를 생산할 수 있는 반면, 그 부산물인 젖산이 축적되면 될수록 근육은 피로와 통증을 받게되어 결국은 운동강도를 낮추거나 정지할 수 밖에 없는 상황이 초래된다.

젖산 시스템의 에너지원인 탄수화물은 주로 간과 근육에 글리코겐의 형태로 저장되어 있으며, 그 양은 최대로 운동할 경우 60-90분 정도 에너지를 공급할 수 있다.

3) 유산소 시스템

시간적인 제한 없이 계속적으로 에너지를 고급할 수 있는 시스템을 유산소 시스템이라고 한다.(지구력과 같은 개념이지만 에너지 동원 시스템에서는 유산소라고 하고, 훈련에서는 지구력이라고 한다). 유산소 시스템은 산소를 이용하여 탄수화물, 지방, 단백질과 같은 연료(열량소)를 연소(산화)시키는 과정에서 생산된 에너지로 ATP를 재합성한다.

이 시스템은 체내에 무한정 저장되어 있는 연료를 사용하기 때문에 시간적으로 제한 없이 에너지를 생산할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 연료를 연소시키는 데 필요한 산소를 이용할수 있는 능력이 제한되어 있기 때문에 한꺼번에 많은 양의 ATP를 생산하지 못하는 단점이 있다. 따라서 ATP-PC나 젖산 시스템을 이용한 운동보다 낮은 강도의 운동을 할 수 밖에 없고, 만일 한계(산소섭취 능력 이상)를 초과하여 젖산이 생성된다.

에너지 생산에 이용되는 열량소들은 다른 영양소와 함께 섭취되어 필요할 때 사용될 수 있도록 인체내 조직에 저장되게 된다. 에너지 공급 측면에서 보면 유산소 운동에 사용되는 지방의 저장량은 공급 측면에서 보면 유산소 운동에 사용되는 지방의 저장량은 실제로 무한정이라고 할 수 있다.