근육에 저장된 ATP와 PC(인산 크레아틴)는 분해될 때 에너지를 방출하는데, 그 양은 10초정도 근육이 운동을 지속할 수 잇는 양에 불과하다. 다라서 운동이 지속되기 위해서는 다른 에너지 공급계로부터 에너지를 공급받아야 하는데, 그 방법은 포도당을 분해하는 과정에서 ATP를 얻는 방법으로 무산소해당계(젖산계)와 유산소계가 있다.
즉, 중강도 운동시 20초까지는 ATP-PC계, 60-70초까지는 젖산계, 이후는 유산소계가 사용된다.
저장된 고인산화합물(ATP, PC)은 2분이내의 최대 한게치 운동을 위한 에너지를 충당하기 위해 사용한다. 무산소 해당과정의 활성이 최대로 발휘되는 데는 적어도 1분이 소요되며, 호기적(유산소) 대사활성이 최대로 되기까지는 적어도 2-3분이 소요된다.
(1) 무산소 해당계(젖산계)
포도당이 산소를 사용하지 않는 방법으로 분해되어 ATP를 얻는데, 젖산을 만들어 낸다.
포도당 1분자가 무산소계에서 분해될 경우 2ATP를 얻는데, 이는 38ATPfmf 얻는 유산소계 에너지공급방법보다 1/16에 불과하지만, 근육에 신속하게 에너지를 공급하는 장점이 있다.
인체가 정상적으로 공급하는 산소량보다 무리한 운동을 하게 되면 무산소상태가 되어 근육 내에 젖산이 쌓이고 이는 다시 혈액으로 유입되어 신진대사를 저해할 뿐 만 아니라 근육경련과 피로현상이 나타난다. - 신선한 공기와 에너지를 공급하면 차츰 젓산 제거 60초 이내에 최대 운동능력을 발휘하는 고강도 운동에는 무산소계 해당과정으로 에너지를 얻기에 당질을 소비하므로 지방질의 소비는 없다.
주요장점은 젖산축적이 증가하여 아드레날린 분비가 증가하고, 규칙적인 훈련을 하면 젖산축적이 비훈련자에 비해 적어지므로 긴급상태에서 방어능력을 높여 신체가 단련된다.
(2) 유산소계
유산소계에 의한 에너지 공급은 전체의 약 95%를 차지하고, 분해과정은 주로 세포내의 미토콘드리아로 ATP생산량의 약 95%가 만들어진다. 도한 젖산축적이 거의 없어 장시간의 근육운동에 사용되는 체계이다.
단시간 최대에너지를 생산할 때, 공급원은 당질 즉 포도당이지만, 3분 이상 지속될 때는 지질분해가 시작된다.
인체는 포도당이 과잉공급 될 때, 간과 근육에 글리코겐 형태로 그리고 지방조직에 지질형태로로 저장한다.
열량구성비는 당질 55%, 지방질 31%, 단백질 15%
단백질은 근육운동 시 2-5%만 사용된다. 근육증가와 근력유지를 위해 단백질섭취를 증가시킬 필요가 없다. 그러나 근육에 글리코겐함량이 부족할 경우, 다량의 체 단백질이 분해되는 결과를 초래하므로 지구력 운동 시 글리코겐 보충과
지질 분해능력을 향상시키는 것이 근육단백질을 보존시키는데, 중요하다.
<산소의 사용>
산소부채는 운동을 시작한 후 급격히 증가하는 산소소모량을 공급하지 못하고 있다가, 산소소모량이 평형을 이루기 전까지의 부족분을 의미한다. 산소공급이 부족해도 운동을 수행할 수 있는 것은 운동에 필요한 ATP를 생성하기 위해 1차적으로 혐기적(산소를 사용하지 않는) 에너지공급 체계를 사용하기 때문이다.
운동을 마친 후에도 몇 분 동안은 대사가 항진된 상태를 유지하고 있고, 평상시보다 더 많은 산소를 소모하는 것은, 산소부채를 갚는 것과 같은 것이고, 체내 산소저장고로부터 빌려온 산소를 갚기 위한 것이라고 볼 수 있다.
<최대 산소소모량>
걷는 것은 안정시보다 산소를 2-3배 더 사용한다.
<몸에 저장된 에너지의 비율>
- 즉시 사용가능한 에너지무게는 70kg체중기준 350g
당질 - 1~2%, 지질 - 80%, 단백질 - 18% (이중에서 1~3%만 사용가능)
혈액 내 포도당, 유리지방산, 중성지방 0.07%
지방 조직 내 중성지방 75%
근육 내 중성지방 1.5%
근육 단백질 22%
근육 글리코겐 0.8%
간 글리코겐 0.2%
<운동강도와 에너지 비율>
최대산소 소모량 30%이하의 저강도 운동에는 지방이 주된 에너지원
최대산소 소모량 70%이상의 고강도 운동에는 당질이 주된 에너지원
<운동시 에너지 기질의 선택>
지근섬유 : 미토콘드리아 비율이 높아 호기적 ATP 생상능력이 높다. 유산소 지구력운동
속근섬유 : 혐기적(무산소) 해당계 ATP 생산능력이 높아 당질대사에 유리하다.
따라서 속근을 늘리는 것은 당질대사를 증가시기고, 지질대사를 감소시킨다.
운동강도가 높아지면 혈중 에피네프린 농도가 증가되는데, 이것은 해당작용, 근육의 글리코겐 분해, 젖산의 생성을 증가시킨다. 젖산이 증가되면 지질 에너지대사가 억제되고, 당질을 주연료로 사용하게 된다.
<운동시간과 에너지 비율>
저,중강도 운동을 장시간 지속하면 (1) 근육 내 저장 글리코겐, (2) 혈중 포도당 (3) 지방산
즉, 저강도에서 30분 이상 운동을 지속하면 주된 에너지원은 당질에서 지질로 변한다.
1.5시간에서 4시간이상 지속되는 운동에서는 당질저장고를 절약하기 위해 더 많은 지질을 사용한다. 이를 위해 운동시작 1시간 후부터는 체내에 저장된 지질이 분해되기 시작한다.
<훈련과 에너지 사용비율>
훈련된 사람은 당질 대사율이 더 낮다. 즉, 일반인에 비해 운동 시 산소사용비율이 더 낮고, 젖산농도도 낮으며, 근육의 글리코겐 수준은 더 높다.
규칙적인 운동훈련은 지질을 에너지로 이용하는 능력을 증가시키고, 젖산이 축적이 적다.
일반인은 최대산소소모량 60-70%에서 젖산이 축적되기 시작하고, 유산소운동에 단련된 사람은 80%에서 젖ㅈ산이 축적되기 시작한다.
젖산은 산독증(acidosis)을 유발하고 체내대상 평형에 좋지 않은 영향을 미친다.
<영양소의 섭취>
당질은 산소가 부족한 상태에서도 지방질보다 에너지를 더 쉽게 만들어낸다.
보통 2시간 운동을 하면 근육에 저장된 모든 에너지원이 고갈된다.
고당질 식사는 운동으로 고갈된 글리코겐을 보충하는 효과가 지방, 단백질 보다 몇 배 좋다.
등산을 시작하기 3-4시간 전에는 반드시 영양을 공급해야 적절한 혈당을 유지하고, 간에 글리코겐을 보충시킨다.
음식이 소화되어 영양소가 흡수되는 과정은 근육이 운동을 위해 혈액공급을 받는 과정과 경쟁적으로 일어난다. 그러므로 운동을 시작할 때는 위가 완전히 비워져 있어야 근육에 혈액을 충분히 공급할 수 있다.
지방이 많은 식품은 운동전에 피해야 한다. 그러나 운동을 시작하기 5분전에 체중 당 1-2g당질을 섭취하면 피로를 늦추고, 경기력을 높인다.
평상시에 잘 안먹는 음식도 좋지 않다. 소화 흡수에 문제를 일으킨다.
장기간 에너지원을 공급하지 않은 후, 식사를 섭취하면 탄수화물은 혈당을 유지하기 위해, 근과 근육에 글리코겐을 보충하기 위해 사용된다. 지방질은 지질분해에 의한 에너지 공급보다는 직접적으로 지방세포에 저장된다. 따라서 무리한 결식후의 식사는 지방세포를 증가시키고 계속적으로 지방저장량도 늘린다.
근육이 글리코겐을 다 쓰고 나면 혈당이 에너지원으로 사용되고 운동시간이 길어질수록 저혈당증세(어지러움, 메슥거림)로 근육피로가 가속되고 운동능력을 감소시킨다.
지구력운동을 하는 동안 최대 산소소모량의 70-80%의 운동을 1-3시간 지속하면 당질이 고갈되어 피로해지는데, 운동 중 당질공급은 피로시점을 30-60분 지연시킨다. 운동능력을 지속시키려면 30분마다 약 24g의 당질을 보충시켜야 한다. 주의할 점은 저혈당상태가 되기 전에 공급해야 한다. 몹시 지친 상태에서의 당질 공급은 효과가 없다.
<물의 섭취>
체중의 60-70%를 차지하는 물은 생리작용 뿐 만 아니라 체온조절기능을 한다. 운동을 하면 체온이 증가되고, 땀이 날 때, 증발열이 날아가 전상체온을 유지한다. 이대 충분한 물을 공급하지 못하면 탈수 현상이 일어나는데, 체온이 올라 매우 위험해 진다.
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