운동대사 측면에서 운동은 활동근에서 일어나는 생체에너지 경로에 중요한 변화를 초래한다. 예를 들어 고강도 운동 중 신체의 전체 에너지소비량은 휴식 시보다 15~25배까지 증가한다. 이러한 에너지 생산의 증가는 골격근 수축 시 APT를 제공하고, 골격근의 에너지 이용이 휴식 시보다 200배 이상 증가하게 된다. 이러한 이유로 운동 중 골격근은 ATP 생산능력이 크며 많은 양의 ATP를 사용한다.
목차
- 안정 시 에너지소비량
- 안정 시에서 운동으로 전환
- 운동 후 회복기 대사적 반응
- 운동에 따른 대사적 반응 강도와 지속시간의 영향
안정 시 에너지소비량
항상성의 내부 환경의 불변성 또는 지속적인 유지라고 2자에서 언급하였다. 건강한 사람은 안정 시에 항상성을 유지하고 있으며 신체의 에너지요구량도 일정하다. 따라서 안정 시에 신체의 기능을 유지하기 위하여 필요한 모든 에너지는 유산소성 대사작요에 의해 공급된다. 이에 따라 안정 시 혈중 젖산 수준 또한 일정하며 리터당 1 millimoles 이하로 유지된다.
신체가 섭취하는 산소의 측정은 유산소성 ATP 생산을 평가하는 지표로서 안정 시 산소섭취량의 측정은 신체가 필요한 최소한의 에너지소비량을 예측할 수 있게 한다. 따라서 개개인에게 필요한 안정 시총 에너지소비량은 상대적으로 적다. 예를 들어 체중이 70kg인 젊은 사람은 1분당 0.25리터의 산소를 섭취하며 이를 상대적 산소섭취량으로 계산하면 체중당 1분에 3.5ml의 산소를 소비한다. 앞에서 언급했듯이 운동 시 골격근은 신체의 에너지 요구량을 급격히 많이 요구한다. 따라서 이 장에서는 운동을 할 때 어떤 생체에너지 대사가 작용하는지에 대한 운동대사 작용체계에 대해 설명하고자 한다.
안정 시에서 운동으로 전환
어떤 사람이 9.6의 속도로 트레드밀에서 달리고 있다고 가정하면 첫발을 내딛을 E/o부터 근육들은 9.6의 속도로 달리는 데 필요한 ATP를 생산하기 위하여 에너지 생성속도를 증가시킬 것이다. 만약 그렇지 않다면 그 사람은 트레드밀 뒤로 떨어질 것이다. 이러한 운동에 필요한 에너지를 공급하기 위하여 운동 초기에 골격근에서 발생하는 대사적 변화는 무엇일까 신체가 소비하는 산소량의 측정은 유산소적 ATP 생성을 보여주는 지표로 사용되기 때문에 운동 시 섭취한 산소량 측정은 유산송성 대사량에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어 휴식 시에 저강도나 중강도의 운동을 실시하면 산소섭취량은 급격하게 증가하여 1~4분 사이에 항정 상태에 도달한다. 산소섭취량이 순간적으로 항정 상태에 도달하지 않는다는 사실은 운동 초기에 무산소성 에너지 ATP 생성에 기여하고 있다는 것을 의미한다.
산소결핍이란 용어는 운동 초기 산서섭취 지연에 따른 현상으로 운동시작 후 초기 몇 분 동안의 산소섭취량과 항정 상태 시 산소섭취량의 차이를 나타낸다.
요약하면 안정 시에서 저강도 및 중강도 운동을 시작하면 산소섭취가 급격하게 증가하여 일반적으로 1~4분 사이에 항정 상태에 도달한다.
산소결핍이란 운동 초기 산소섭취 지연에 따른 현상을 말한다.
운동 초기에 순간적으로 산소섭취량이 증가하지 못하는 것은 무산소성 에너지가 ATP 생산에 기여하고 있음을 의미한다고 볼 수 있다. 항정 상태에 도달하면 신체에서 요구하는 ATP는 유산소성 대사작용에 의하여 충족될 수 있다.
운동 후 회복기 대사적 반응
운동 직후 바로 몇 분까지는 대사의 증가가 유지된다. 상승된 대사의 정도와 유지 시 같은 운동의 강도에 영향을 받는다. 낮은 강도에서 중강도의 운동과 비교할 때 높은 강도의 운동 후산소섭취량은 더 많아지고 오랫동안 증가가 유지된다. 이러 현상을 간단히 설명하면 다음과 같다. 역사적으로 살펴보면, 산소부채라는 용어는 운동 후 휴식 시보다 초과된 산소섭취량을 의미한다. 유명한 영국의 생리학자인 아치볼드 힐이 처음으로 산소부채라는 용어를 사용하였는데, 그는 운동 후 휴식 시 이상으로 소비되는 초과산소비는 운동시작 시 초래되는 산소부족을 보충하는 것이라고 설명하였다.
요약하면 산소부채는 운동 후 초과산소섭취량이라고도 하며 운동 후 산소섭취량이 안정 시보다 높은 것을 일컫는다. 운동 후 초과산소섭취량에 기여하는 요소는 첫째, 회복기 초기에 사용하는 산소는 근육 내의 PC를 재합성하는 데 사용되며 근육과 혈액의 산소를 재보충한다. 그밖에 운동 후 초과산소소비량의 느린 부분에 기여하는 요인은 상승된 체온, 젖산을 혈당으로 전환하는 데 필요한 산소 그리고 혈중 에피네프린과 노르에피네프린의 상승 등이다.
운동에 따른 대사적 반응 강도와 지속시간의 영향
10초 안에 이루어지는 단시간, 고강도 운동 시 ATP 생산을 위해서 우선 무산소성 대사경로가 동원된다는 것이 요점이었다. 이와 대조적으로, 마라톤과 같은 운동은 운동 중 필요한 ATP를 공급하기 위해 유산소성 ATP생산과정을 주로 이용한다. 그러나 10초 또는 20초 이상, 10분 미만으로 지속되는 운동은 근수축시 요구되는 ATP를 일반적으로 무산소성/유산소성 경로 모두를 이용하여 생산한다. 사실 대부분의 운동은 근수축에 필요한 ATP 생성을 위해 무산소성/유산소성 경로를 조합하여 이용한다.
요약하면 2~20초 사이의 고강도 운동 시 근육의 에너지 생산은 ATP-PC 체계에 의해 공급된다. 20초 이상 지속하는 고강도 운동은 무산소성 해당작용으로 필요한 ATP를 생산한다. 45초 이상 지속하는 고강도 운동은 근수축에 필요한 ATP 생산을 위하여 ATP-PC체계, 해당 작용 그리고 유산소성 체계를 사용한다. 10분 이상의 장시간 운동을 수행하는 데 필요한 에너지는 주로 유산소성 대사과정에 의해 생산된다. 저강도로 장시간 운동을 할 때에는 일반적으로 산소섭취량의 항정 상태를 유지할 수 있으나 고온다습한 환경에서 운동을 하거나 높은 강도로 운동을 실시하면 시간이 지날수록 더 많은 산소를 소비함으로 항정 상태를 유지할 수 없게 된다.
