아데노신 3인산과 ATP-PC, 당 분해, 산화 시스템

아데노신 3인산과 ATP-PC시스템, 해당과정, 산화 시스템

세포 대사에 바로 이용되는 에너지원은 '아데노신 3인산(ATP)'에 저장된다. ATP를 구성하고 있는 연결고리가 깨어지게 되면, 에너지는 근수축 등의 세포 활동을 위해 방출되게 되고 이 과정에서 '아데노신 2인산'이라는 또 다른 물질이 생성되게 된다. 에너지는 근수축 활동이 일어날 때 더 용이하도록 돕는 미오신-액틴 사이의 다리를 형성하는 기능을 한다. 해당 역할을 하기 위해서는 2 단위의 ATP가 있어야 된다. 다만, 모든 ATP가 소진되어 없어지고 나면 다리의 연결을 풀어주는 에너지가 남아 있지 않다는 것이므로 이때 근육은 경직되는 것이다. ATP에서 방출되는 에너지의 약 40%만 근수축과 같은 실질적인 세포 활동에 사용되고 나머지 60%는 모두 열로 방출되어 버리는 것이다. 따라서 ATP가 사용된 후 에너지를 에너지를 방출하기 위해서는 ATP의 보충이 이루어져야 한다. 오늘은 세포가 ATP를 생성할 수 있는 대사회로에 대해 알아보고자 한다. 해당 대사회로는 크게 3가지 시스템으로 있으며, 각 시스템은 다음과 같다. 1) ATP-PC 시스템 2) 당 분해(해당 작용) 시스템 3) 산화 (산화적 인산화) 시스템이다. 가가 시스템에 대해 더욱 자세하게 알아보자.

 

1.  ATP-PC 시스템

ATP가 사용된 후 ATP에서 에너지를 추가로 방출하기 위해서는 ATP 보충이 무조건 필요하다고 설명했다. PC는 크레아틴 인산의 약자로서 고에너지 분자이다. 에너지를 생성하기 위해서는 해당 고에너지 분자에서 인산과 그 에너지를 ADP 분자로 이동함으로써 한 번의 주기가 진행되는데 이 과정에서 에너지가 생성되게 된다. 크레아틴 인산 분자에서 새로운 ATP 분자를 생성하는 과정을 ATP-PC 시스템이라고 부르며, 이는 가장 간단하지만 신속한 에너지 시스템이라고 할 수 있다. 짧은 시간에 이루어지는 고강도의 운동을 하는 경우 ATP 시스템에서 에너지가 제공이 된다. 예로 들자면 고중량 저 반복 형태의 근력운동을 할 경우나 단거리 전력질주 달리기를 할 때이다. 이때 일어나는 화학작용을 설명해보자면, 전력질주를 할 때 ATP와 크레아틴 인산이 결합을 먼저 하게 된다. 그 이후 운동을 할 때 사용되는 모든 근육으로 에너지가 전달되게 되며, 에너지는 10~15초 내에 고갈되게 되는 것이다. 이 시스템은 에너지 생성 속도가 매우 빠른 편이며, 운동의 강도와는 별개로 운동이 시작되는 시점부터 사용된다.

 

2. 당 분해 시스템(해당 작용)

산소 없이 ATP를 생성하는 다른 방법은 포도당을 화학적 방법으로 분해하는 것이다. 이는 '염기성 해당 작용'이라고 한다. 포도당 또는 글리코겐은 에너지를 생성하기 위해 '포도당-6-인산'의 화합물로 변환된다. 이때 중요한 것은 포도당 또는 글리코겐은 포도당-6인산의 형태로 분해되지 않는 상태에서는 해당 작용 능력이 없다는 것을 알아야 한다. 해당 작용에서는 포도당, 글루코겐이 피루브산이나 젖산으로 변환된다. ATP-PC 시스템과 비교해보면 해당 시스템에서는 훨씬 더 많은 에너지가 생성된다. 하지만 생성 시간이 30~50초 정도로 짧다. 따라서 근력운동을 할 때 세트 시간은 1분 내의 8~12회 정도의 반복 횟수 운동에 많이 사용되게 된다.

 

3. 산화 시스템(산화적 인산화)

오늘 설명하는 3대 에너지 시스템 즉, 대사회로 중 가장 복잡한 시스템이 산화 시스템이다. 산소의 도움을 받아 기질을 사용하여 ATP를 생성하는 시스템이다. 해당 시스템에서 ATP를 생성하기 위해 동원되는 산화 시스템은 세 가지가 있다. 이때 모두 산소가 사용되어 지기 때문에 '호기성 시스템'이라 불리기도 한다. 해당 3 가지 호기성 시스템은 다음과 같다.

1) 호기성 해당 작용(aerobic glycolysis)

2) 전자 전달계(electron transport chain ; ETC)

3) 크렙스 회로(krebs cycle)

 

지방 역시 호기성 대사작용이 가능하다. 탄수화물과 지방이 호기성 대사의 모든 과정을 거치게 되면 물과 이산화탄소만 남게 된다. 물과 이상화탄소는 젖산에 비해 쉽게 제거되는 성질을 띤다. 이에 반해 포도당과 지방의 호기성 대사 과정은 포도당의 혐기성 대사 과정보다 훨씬 더 많은 시간을 필요로 한다. 또한 ATP-PC 과정과 비교했을 때도 훨씬 더 많은 시간이 소요된다. 하지만 호기성 대사 과정의 경우에는 ATP 생성의 속도는 낮지만, 인체에 풍부한 양의 지방이 저장되어 있기 때문에 지속적인 에너지 생성을 가능하게 한다.

 

에너지와 신체 활동

신체 활동이나 운동을 하기 위해서는 에너지원을 섭취하는 것이 가장 첫 번째이다. 그 뒤 보충된 에너지원이 화학적 과정을 거쳐 에너지를 공급하는 역할을 하게 된다. 즉, 인체는 에너지가 반드시 필요하며 에너지는 태양에서부터 생성되며 음식을 섭취하는 것을 통해 얻을 수 있다. 신체는 스스로 에너지를 생성할 수 있는 능력을 갖추고 있지 않기 때문에 음식을 통해 섭취된 에너지가 반드시 필요하다. 효율적인 에너지 사용과 생성을 위해서 하루에 한 번 일정 시간 햇빛을 쬐어주고 건강한 음식을 골고루 섭취하는 것을 제안한다.