에너지 대사와 운동

 

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1. 안정시

• 지방과 탄수화물이 주 에너지원
• 에너지원 : 2/3 지방, 1/3 탄수화물
• 안정시 산소섭취량 : 300ml/min(체중 약 85kg)
• 일정량 젖산 축적, 증가하지는 않는다.
• ATP가 유산소성 에너지 시스템에 의해 공급

 

2.운동중

 

운동 중 ATP 재합성의 역할 변인	유·무산소성 에너지 시스템 분류
① 운동의 양식 ② 트레이닝의 단계 ③ 운동 수행자의 음식섭취에 따라 결정	최대 강도로 단시간 내에 하는 경우 최대하 강도로 장시간에 하는 경우 3가지 에너지 시스템의 상호작용으로 분류하여 설명

1) 단기간 운동

-> 주어진 최대운동부하로 2~3분 동안 수행할 수 있는 운동

 

• 100, 200, 400m 달리기
• 대부분 탄수화물 소모, 일부의 지방 사용
• 주에너지 시스템 : 무산소성 시스템
• PC 수준
• 단시간 고강도 운동 시작 후 급격히 감소
• 운동 끝까지 낮은 수준
• 운동후 회복기에 빠르게 보충

 

* 운동초기 유산소성 에너지 시스템이 제한되는 이유

① 최대유산소성 파워에 한계 -> 낮은 VO2max = 낮은 무산소성 역치

② 운동 직후 증가한 산소 요구량 적응에 최소 2~3분 소요

 

 

운동강도의 증가와 에너지원

 

 

2) 장시간의 운동

 

• 10분 이상을 지속하는 운동
• 주요 음식 연료 : 탄수화물과 지방
• 필요한 ATP는 유산소성 에너지 시스템에 의해 주로 공급
• 항정상태(steady-state)까지는 젖산 축적-이후 일정량 유지
• 중장거리 달리기 경기 : 페이스 조절
• 초반 너무 빨리 달리면 젖산이 급격히 증가 -> 운동 중단 사유
• 운동강도가 증가함에 따라 필요한 에너지 체계 변화

 

 

 

3. 운동 중 에너지 대사의 특수성

 

① ATP 공급 에너지 시스템 능력

• 수행되는 운동의 형태나 종목의 특성과 관계
• 100m 달리기 : ATP-PC 시스템 발달
• 마라톤 : 유산소성 시스템 발달
• 1500m 달리기 : 유, 무산소 혼합 시스템 발달
• 에너지 스펙트럼(연속체): 신체활동 특성에 따라 작용하는 에너지 시스템의 변화과정

 

 

② 유, 무산소 시스템의 상대적 역할

• 400m 달리기 & 100m 수영 = 무산소성
• 800, 1500m 달리기, 대부분의 수영 = 유무산소 복합
• 마라톤, 1500m 수영 = 유산소성
• 유산소와 무산소성 시스템이 특정 비율로 ATP 생성에 함께 동원
• 특정 운동에서는 유산소와 무산소 비율이 다름(시스템의 공헌도)

 

 

마라톤 선수가 ATP-PC시스템과 해당작용이 발달하면?

 

 

 

③ 공약수-운동시간

• 장시간 경기 : 장시간 소요, 유산소 시스템
• 특정 운동 기술 : 짧고 강도 높은 단속적, 무산소 시스템
• 농구,배구,야구,펜싱,축구,골프,레슬링 등은 유,무산소 시스템이 복합
• 운동 기술과는 별개로 경기 지속시간만 의미하는 종목

: 육상(트랙),수영,사이클,스키,조정 등

• 같은 에너지 연속체

: 200m 수영, 1500m 스피드스케이트 등

 

3가지 에너지 시스템의 에너지 공급 비율

 

• ATP 에너지의 백분율 (3가지 시스템)
• 운동시간 짧을수록 파워 & 에너지 요구량 ↑
• 에너지 시스템 상호작용
• 어느 시스템에서 공급되는 ATP 에너지의 백분율이 증가하면 다른 시스템에서 공급되는 ATP 에너지의 백분율은 감소
• 양 끝 에너지 시스템의 발달: 운동수행능력 향상 결과

 

④ 젖산 시스템 활성(중강도 운동)

• 단시간 고강도 or 장시간 저강도 운동에서는 젖산 시스템 사용 안됨

ⓐ 활성화 되는데 시간이 소요

ⓑ 근 피로가 초래되기 때문에 지속시간 제한됨

• 에너지의 공헌도 낮다.
• 젖산 시스템이 중심이더라도 다른 하나 이상의 에너지 시스템이 공존
• 젖산 시스템이 중심인 운동 종목과 프로그램 작성은 복잡하고 어렵다.

 

⑤ 에너지 연속체의 현장 지표

• 스포츠 활동 중 사용되는 주요 에너지 시스템을 보다 쉽게 결정하는 지표
• 운동시간에 따라 4가지 영역으로 구분
• 적절한 트레이닝 프로그램 작성시 중요
• 운동시간

: 특정강도로 운동하여 거의 탈진할 때까지 소요되는 시간

 

 

에너지 연속체의 영역

 

영역	운동시간	운동 종목
1	ATP - PC 시스템	투척경기(원반,포환,던지기) 100m, 야구 도루, 테니스 서어브, 축구 대쉬
2	ATP - PC 시스템 젖산 시스템	200m, 400m달리기, 스피드 스케이팅, 수영 100m
3	젖산 시스템 유산소성 시스템	800m달리기, 체조경기, 권투, 레슬링
4	유산소성 시스템	마라톤, 크로스컨츄리, 장거리수영, 철인3종

 

⑥ 시합 중의 에너지 시스템

• 같은 운동이더라도 에너지 공급 방법이 시간에 따라 다를 수 있다.

* 100m달리기

- 초기 : 무산소성 대사과정 90%

- 종료 : 유산소성 에너지 공급비율 60%로 증가

 

* 30분 이상 조깅

- 95% 유산소성

 

• 시합상황에 따라 에너지 연속체 변화 가능 -> 운동 페이스 조절에서 중요

 

⑦ 에너지 연속체와 무산소성 역치

• 강도가 증가할수록 무산소 대사 증가
• 무산소성 역치(anaerobic threshold; AT)

ⓐ 무산소성 대사에 의한 젖산, CO2, 환기량 증가 현상이 나타나기 시작하는 시점의 강도 또는 산소소비량

ⓑ 유산소/무산소성 에너지 생산의 분기점이 되는 운동강도

 

• 해당작용에 의해 근육/혈액 내 젖산 과잉축적 -> 운동근육 기능 저하 -> 운동 중단

ⓐ AT↑ → 운동수행능력↑

ⓑ 피로 없이 지속적 운동수행 가능

ⓒ 사용 : 운동선수의 유산소능력 평가, 훈련의 지표, 운동처방 기준, 생리적 검사지표

ⓓ 일반인 : 50-66%, 장거리 선수 : 80% VO2max

 

⑧ 운동과 대사반응

• 운동시 에너지 소비량 : 안정시의 15-25배
• 운동 중 더 많은 ATP생산 – 트레이닝 목표

 

⑨ 젖산역치(lactate threshold : LT)

• 운동중 혈액 내 축적되는 젖산의 구조적 상승점

ⓐ 젖산 농도 증가

ⓑ 비훈련자 VO2max 50~60%, 훈련자 VO2max 60~80%

• 근세포 내의 산소 부족

-> 무산소성 대사작용이 증가

• 속근섬유(FT) 사용 증가

-> 젖산 제거 능력 감소

ⓐ 속근섬유 LDH는 피루베이트에서 젖산으로 전환, 반면에 지근섬유 LDH는 젖산을 피루베이트로 전환

• 운동강도 수준을 결정, 계획하는 지표

 

 

 

 

 

 

⑩ 운동 후 회복시 대사반응

• 운동 중 소비되는 산소는 강도에 비례- 증가
• 운동 후에도 안정시보다 더 많은 산소 필요
• 산소부족(oxygen deficit)

ⓐ 산소를 빌려옴

• 산소부채(O2 debt)

ⓐ 여분의 산소소비 현상

• 고갈된 에너지 재합성 & 운동 중 축적된 젖산제거
• 산소부채 [ 운동 후 초과 산소소비량(개념 변화)
• 산소 저장량과 회복기 추가 섭취량의 차이 발생

ⓐ 근육과 혈액 저장 산소량= 600ml

ⓑ 회복기 산소소비량 = 저장량의 30배 요구

• 체온상승, CO2제거 위한 환기 증가, 카테콜라민 증가

 

 

산소 부족과 운동 후 초과 산소 소비량(EPOC)

 

운동 후 초과산소소비량(EPOC; Excess Post-exercise Oxygen Consumption)
빠른 회복기의 산소소비 단계 (rapid-recovery O2 phase)	느린 회복기의 산소소비 단계 (slow-recovery O2 phase)
초기의 급격한 감소부분(초기 2, 3분) 근육과 혈액의 산소, ATP, PC 재저장	후기의 느린 감소 부분 젖산 제거, 글리코겐 재합성

 

⑪ 운동 후 회복시 대사반응

• 카테콜라민의 제거

ⓐ 카테콜라민 : 에피네프린, 노르에피네프린

ⓑ EPOC가 장시간 지속되지 않도록 하기 위해

• 고강도 운동이 더 큰 EPOC 초래

ⓐ 더 높은 체열 -> 에너지 대사 증가

ⓑ 더 많은 PC 고갈

ⓒ 더 많은 카테콜라민 상승

 

 

 

EPOC와 관련된 요인들