운동 중 산, 염기 평형

운동 중 산, 염기 평형 수소 이온을 방출하는 전해질은 산이라 하며 이온은 전자를 잃거나 얻은 원자를 말한다. 수소 이온과 쉽게 결합하는 물질을 염기라 한다. 생리학에서 수소 이온의 농도는 ph 단위로 표현된다. 체액의 ph는 항상성 유지를 위해 중요한 역할을 담당한다. 체액의 ph 조절은 산도의 변화가 대사반응을 조절하는 효소의 속도를 바꿀 수 있고 많은 다른 정상적인 신체 반응을 수정할 수 있기 때문에 매우 중요하다. 그러므로 산염기 평형은 주로 산도의 조절과 밀접한 연관성을 맺고 있다. 고강도 운동은 젖산생성으로 인해 수소 이온 조절체계에 심각한 문제를 일으킬 수 있으며, 수소 이온은 일부 형태의 강도 높은 활동에서는 경기력을 제한하는 요인이 될 수 있다. 운동 중에는 수소 이온의 축저이 해로운 영향을 줄 수 있으므로 운동생리학을 공부하는 학생들이 산염기 조절을 이해하는 것은 중요한다.


목차

• 산, 염기, 산도
• 운동 중 수소 이온의 변화
• 운동 중 산염기 조절의 중요성
• 산, 염기 환충시스템
• 나트륨 완충제 섭취와 운동수생
  
  

 

산, 염기, 산도

산, 염기, 산도는 생물계에서 가장 간단하지만 가장 중요한 이온 중의 하나가 수소 이온이다. 수소 이온의 농도는 화학반응 속도, 세포단백질뿐 아니라 효소의 모양과 기능, 세포 자체의 성질에 영향을 미친다. 
산 이란 수소 이온을 방출하여 수용액의 수소 이온 농도를 순수한 물보다 높이는 분자이다. 이에 반해 염기란 수소 이온과 결합하여 용액의 수소 이온 농도를 낮추는 분자이다. 
보다 완전하게 수소 이온을 방출하는 산을 강산이라 한다. 예를 들어 심한 운동 중에 해당작용의 결과로 생기는 젖산은 비교적 강산이다. 정상적인 신체의 ph에서 젖산은 수소 이온의 거의 대부분을 방출하는 경향이 있어서 신체의 수소 이온 농도를 높인다.
완전히 이온화하는 염기를 강염기라 한다. 중탄산 이온은 생물학적으로 중요한 강염기를 가진 대표적인 예이다. 중탄산 이온은 혈액에서 비교적 높은 농도를 가지기 때문에 수소 이온과의 결합능력이 강해 탄산이라는 약산을 만들 수 있다. 운동 중 산, 염기 평형의 조절에서 중탄산 이온의 역할은 이 장의 후반부에서 논의할 것이다.
산이란 수소 이온을 내어 수용액의 수소 이온 농도를 순수한 물보다 높이는 분자이다. 염기란 수소 이온과 결합을 하여 용액의 수소 이온 농도를 낮추는 분자이다. 수소 이온의 농도는 PH 단위로 표시된다. 용액의 PH 단위로 표시된다. 용액의 PH는 수소 이온 농도의 음의 대수로 정의된다.

 

운동 중 수소 이온의 변화

음식에도 적은 양의 산이나 염기가 있지만 체액의 PH를 위협하는 것은 주로 대사과정에서 형성된 산이다. 이러한 대사과정의 산은 3개의 주요한 그룹으로 나뉠 수 있다.
휘발산, 탄수화물, 단백질, 지방 산화의 최종산물인 이산화탄소는 물과 반응하여 탄산을 만들고, 이것은 H와 hco로 분해되는 능력을 가진 산으로 간주된다. co2는 기체이고 폐에서 제거되기 때문에 흔히 휘발산이라 한다. 하루 종일 신체는 정상적인 대사작용으로 많은 양의 co2를 생산한다. 운동 주우 대사에 의해 co2 생산이 증가되어 신체에 부가적으로 휘발산의 부담을 가중시킨다. 모든 스포츠는 

운동 중 산, 염기 조절의 중요성
심한 운동을 하게 되면 골격근 수축에 의해 다량의 젖산을 생산하게 된다. 강산인 젖산은 이온화하여 수소이온을 방출한다. 이들 수소 이온은 작은 크기와 +전하로 다른 분자에 매우 강한 영향을 끼친다. 이들 수소 이온은 작은 크기와 +전하로 다른 분자에 매우 강한 영향을 끼친다. 수소 이온은 다른 분자에 결합하여 원래의 크기와 모양을 변하게 함으로써 영향을 끼친다. 크기와 모양의 변화는 분자의 정상적인 기능을 바꿔서 대사에 중요한 영향을 주게 된다. 근육 내의 수소 이온 농도가 증가하는 것은 적어도 두 가지 방식으로 운동수행에 악영향을 줄 수 있다. 첫째 수소 이온 농도의 증가는 유산소성이나 무산소성 ATP 생산에 관여하는 중요 효소를 억제함으로써 근육세포의 ATP 생산에 관여하는 중요 효소를 억제함으로써 근육세포의 ATP 생산능력을 감소시킨다. 둘째, 수소 이온은 트로포닌과 결합 시 칼슘 이온과 경쟁하므로 근수축을 방해한다. 

 

산, 염기 환충시스템

임 논의했듯이 고강도 운동 중 수소 이온의 빠른 축적은 근육의 움직임에 부정적인 영향을 줄 것이라는 것은 확실하다. 그러므로 인체의 급격한 ph 감소나 증가를 막기 위해 산염기 상태를 조절하는 시스템이 있다는 것은 중요하다. 인체는 어떻게 ph를 조절하는 것일까 체액의 수소 이온 농도를 조절하는 가장 중요한  수단 중 하나는 완충제의 도움에 의해서이다. 완충제는 수소 이온의 농도가 증가하면 수소 이온을 제거하고 농도가 감소하면 수소 이온을 방출하여 ph 변화를 막는다. 완충제는 흔히 약산과 그의 짝 염기로 이루어져 있다. ph 변화를 막는 완충제들은 두 가지 요소들에 의한다. 첫째, 각각의 완충제는 완충제로 작용하기 위한 각각의 고유한 생리화학적 능력이 다르다. 간단히 말하면, 그 용액에 맞는 환충제를 이용해야 한다. 둘째, 완충 능력에 영향을 주는 것은 용액 내 완충제의 농도이다. 완충제의 농도가 높을수록 ph 변화를 막는 데 더 효과적이다.

 

나트륨 완충제 섭취와 운동수행

운동에 따른 근육의 산염기 불균영은 근피로를 유발하고 운동수생능력을 방해한다고 알려져 왔으며 몇몇의 연구들은 나트륨 완충제를 섭취하면 운동선수의 능력을 향상할 수 있다고 하였다. 비록 나트륨 완충제를 섭취한 모든 연구결과들이 운동수행능력이 향상되었다고 하지는 않았지만 많은 연구들은 운동 전에 나트륨 완충제를 섭취하면 고강도 운동 시에 수행역이 개선된다는 보고가 있다. 연구에 사용된 두 가지 완충제는 중탄산나트륨과 구연산나트륨이다. 일반적으로 이러한 연구결과들은 섭취함으로써 혈중 완충능력을 향상해 고강도 운동 시 탈진에 이르는 시간을 늘릴 수 있음을 보여준다. 만약에 완충제의 섭취로 신체수행역이 좋아진다면 이는 세포 외 완충능역을 증가시키고 이어서 근섬유 밖으로 수소 이온과 젖산의 운반이 증가됐기 때문으로 보인다. 이는 근수축과정 자체 또는 생체에너지 atp 합성에 대한 수소 이온의 방해를 줄인 것이다.

운동 중 산, 염기 평형