에너지 대사의 이해 (유산소성 해당작용)

 

3) 산화적 시스템(유산소성 시스템)

 

• 글리코겐 1mole -> 39 mole ATP
• 가장 많은 ATP를 생성
• CO2와 H2O로 완전 분해
• 산화적 인산화(oxidative phosphorylation)
• 미토콘드리아의 크리스타(cristae) 내에서 생성
• 장시간 신체 활동에 적합 ← 에너지의 지속적 공급

①유산소성 해당작용(탄수화물의 경우)

②크렙스 사이클

③전자전달계(electron transport system;ETS)

 

(1) 유산소성 해당작용

 

• 글리코겐을 이산화탄소와 물로 분해
• 산소가 충분한 경우,

-> 젖산이 생기지 않고 피루브산이 다시,

-> 아세틸 코엔자임(Acetyl Co-A)으로 전환

 

Glycogen → Pyrubic acid + Energy

Energy + 3 ADP + 3 Pi → 3 ATP

 

(2) 크렙스 사이클(Krebs Cycle)

 

• 탄수화물, 지방, 단백질의 분해로 아세틸 Co-A가 필요
• 아세틸 Co-A가 완전히 산화되면서 2mole ATP 생성
• 주요한 화학적 변화

: 이산화탄소의 생성과 전자의 이동(산화)

• H(수소)가 이탈되어 C(탄소)와 O(산소)만 남아 이산화탄소가 나오며 이에 의해 피루브산이 산화
• 형성된 이산화탄소는 혈액, 폐를 통해서 호흡으로 체외 배출
• 수소는 NAD와 FAD를 통해서 전자전달계로 이동

크렙스 사이클

 

(3) 전자전달계(electron transport system)

 

• 산화적 인산화 혹은 유산소성 과정에 의한 ATP 생산은 미토콘드리아 내에서 일어난다
• NAD와 FAD를 통해 전달된 H는 양자(proton)와 전자로 분리(H → H+ + e-)

->이것은 다시 호흡을 통한 산소와 결합하여 H2O 생성

• 최종산물 : 물 (글리코겐 분해 결과)

 

유산소 시스템의 ATP생성량

 

• 39 ATP 생성

① 유산소성 해당작용(3 ATP)

② NADH 전달을 통해 (30 ATP)

③ FADH2 전달을 통해(4 ATP)

④ 크렙스 사이클 자체에서 (2 ATP)

 

 

전자전달계

 

4) 지방의 에너지 대사

 

• 근육과 간의 글리코겐 : 1,200~2,000 kcal
• 근육과 지방세포의 지방 : 70,000~75,000 kcal
• 트리글리세라이드 : 주요 에너지 공급원
• 1mole 글리세롤 + 3mole 유리지방산으로 분해

: 지방분해(리파아제에 의해 촉진)

 

• 유리지방산이 근섬유 내부로 이동

-> 미토콘드리아 내막의 베타산화(beta oxidation)을 통해서 아세틸 Co-A로 변화

-> 탄수화물 대사와 동일한 경로

• 팔미트 산 -> 129 ATP 생성
• 글루코스와 동일하게 ATP, H2O, CO2 가 최종산물

 

• 1mole 팔미틱산 -> 129mole ATP 생성

-> 23mole 산소 필요

-> 1mole ATP 생성 위해 3.99L 산소 필요

• 1mole 글리코겐 -> 39mole ATP 생성

-> 6mole 산소 필요

-> 1mole ATP 생성 위해 3.45L 산소 필요

 

• 지방산 산화가 글리코겐 분해 방법보다 산소가 15% 정도 더 필요
• 운동 중 산소운반은 심장, 폐, 혈액, 혈관 등에 의해 제한되어 탄수화물이 지방보다 효율적인 에너지원이다

 

 

지방산의 대사

 

팔미트산(palmitic acid : C16H32O2)의

산화로부터 생성되는 에너지 양

 

	1mole의 팔미틱산에서 생성된 ATP양
생성단계	직접적	산화적 인산화 과정
지방산 활성화		-2
베타 산화		35
크렙스 사이클	8	88
계	8	121
종합 계	129

 

5) 단백질 대사

 

• 글루코스 신생합성을 통해 글루코스로 변환
• 일부는 피루브산이나 아세틸 Co-A로 전환되어 산화과정으로 들어감
• 질소가 있기 때문에 산화되기가 힘들어 요소(NH2CONH2)로 바뀌어 뇨로 배설
• 일부 에너지는 요소의 전환에 사용 됨
• 에너지 소비량 예측에서 단백질 대사는 무시
• BCAA(branched-chain amino acids)
• 운동 중 탄수화물이 고갈된 후, 에너지원으로 이용됨
• 루이신(leucine), 이솔루이신(isoleucine), 발린(valine)

 

 

 

ATP 생성에 관한 에너지시스템의 특성

 

ATP-PC시스템	젖산시스템	산화적 시스템
무산소성	무산소성	유산소성
매우 빠름	빠름	느림
화학적 연료 :PC	음식물: 글리코겐	음식물: 글리코겐, 지방, 단백질
극히 한정 ATP생산	한정된 ATP생산	무한정ATP생산
근에 축적 (한정적)	젖산이 피로유발	부산물에 의한 피로 없음
높은 파워, 짧은 지속시간	1분 이내 활동	지구성, 오랜 지속시간 활동