Transcript 3. 에너지 대사

4. 인체의 에너지 대사
1. 생리적 에너지원

에너지의 정의
: 일을 수행하는 능력.
즉, 일을 하게하는 능력

에너지의 형태
: 화학적, 기계적, 열, 빛, 전기적, 핵 에너지

스포츠 활동은 근수축작용에 의해서 이루어지고, 근 수
축은 인체 내에서 음식물이 화학적으로 전환하여 축적
되어 있는 화학적 에너지가 기계적 에너지로 전환하는
것을 의미

음식물 섭취  에너지 발생  ATP 생성
 ATP 분해시 방출되는 에너지가 근수축에 이용

근수축에 이용되는 에너지
: 근수축의 직접적인 에너지원은 아데노신3인산
(adenosine triphosphate : ATP)이다.
1) 아데노신 3인산(ATP)

ATP의 구조
: 한 개의 아데노신과 세개의 인산염으로 구성
아데노신━ⓟ━ⓟ━ⓟ
ATP
→ 아데노신━ⓟ━ⓟ + ⓟ
↑
↓
ATPase(효소)
에너지 발생
→
ADP
+ Pi + 생리적
일을 위한
에너지

ATP 에너지 대사
- 결합물 사이의 마지막 두개의 인산염 그룹이
고에너지 화합물
- 인산염 결합물 중 하나가 ATP 분자로 부터 분
해될 때 7-12kcal 에너지 방출
: ADP+Pi의 형태가 된다
- ATP가 분해되는 동안 방출되는 에너지는 근수
축의 직접적인 에너지원
2) ATP의 급원

근육세포로의 ATP 공급은 ATP 재합성에 의한
에너지에 의존

에너지 생산의 3가지 시스템
1. ATP-PC 시스템(인원질 시스템)
2. 젖산 시스템(무산소성 해당과정)
3. 유산소 시스템
2. 에너지 시스템

대사 : 체내에서 일어나는 여러가지 연쇄적인
화학반응 과정을 의미한다

유산소적 대사 : 산소의 존재가 필요한 연쇄적
인 화학반응(유산소 시스템)

무산소적 대사 : 산소의 존재가 필요하지 않은
연쇄적인 화학반응(ATP-PC 시스템, 젖산시스템)
1) ATP-PC 시스템

PC(phosphocreatine) : 크레아틴 인산의 약자.
- 근세포속에 저장되어 있다
- 분해시 다량의 에너지 발생
(이 에너지가 ATP 재합성에 필요한 에너지로
이용된다)
PC(phosphocreatine) → Pi + Creatine + 에너지
↑
creatine kinase(효소)
ADP + Pi → ATP

ATP-PC 시스템의 특징
- 1몰의 PC가 분해하여 1몰의 ATP가 재합성
- PC는 무기인산과 크레아틴으로 분해되면서
ATP 재합성에 필요한 에너지를 방출
- ATP는 강한 운동시 몇 초내에 고갈
- ATP-PC 시스템의 가치는 양보다는 시간
(급속히 에너지를 이용할 수 있다)
- 스프린팅, 점프, 스윙, 킥킹, 단거리달리기 스
타트 등..
2) 젖산 시스템

무산소적 해당과정
- 산소의 이용없이 당(탄수화물)을 분해
- 당의 분해는 ATP를 만드는데 필요한 에너지
를 공급한다
- 당이 분해될 때 최종 산물중 하나가 젖산
(피로유발)

젖산 시스템의 제한점
1. 근육과 혈액속의 젖산 축적으로 근피로 유발
2. 유산소 시스템에 의한 ATP 생산과 비교할 때
무산소 조건에서 당 분해에 의한 ATP 재합성
은 매우 적다.
Glucose 1  Lactate2 + 에너지
에너지 + 2Pi + 2ADP  2ATP

젖산 시스템의 특징
- 1분에서 3분 내의 최대능력으로 행하는 운동
의 ATP 에너지 생산은 대부분 젖산 시스템에
의존
- 1500m 달리기 같은 경기에서 last spurts 하는
데 주로 이용되는 시스템
- ATP-PC 시스템과 마찬가지로 에너지 공급이
신속
3) 유산소성 시스템

유산소 시스템
1. 유산소성 해당과정
2. 크렙스 사이클
3. 전자전달계

유산소성 해당과정
- 글리코겐을 CO2와 H2O로 분해하는 유산소
시스템의 첫번째 단계
- 젖산 생성되지 않음
(C6H12O6)n +6O2  6CO2 + 6H2O + 에너지
에너지 + 38Pi + 38ADP  38ATP

크렙스 사이클

전자 전달계
- 세 장소에서 ADP를 인산화 하여 ATP를 형성(3ATP)
- 전자들이 전자전달계를 통과하면서 고반응 분자인
자유유리기 형성 (근피로의 원인)
- 전자전달계로 들어가는 전자들은 크렙스 사이클에
의해 형성된 NADH와 FADH에 의해 공급
- NADH가 먼저 들어간 다음 FADH가 들어간다
한단계 뒤에 FADH가 들어가므로 NADH는 3ATP,
FADH는 2ATP 를 형성
- 전자전달계의 마지막 단계에서 산소는 전자를 받아
들여 수소이온과 결합하여 물을 형성

유산소 시스템의 특징
- 산소를 이용하여 ATP 생산
- ATP-PC, 젖산 시스템보다 많은 양의 에너지를 생산
- 피로물질이 생성되지 않는다
- 글리코겐 뿐 아니라 지방, 단백질이 유산소적으로 화
학적 경로(크렙스 사이클, 전자전달계)를 통하여
CO2와 H2O로 분해되어 ATP를 합성하는데 필요한
에너지를 방출
- 탄수화물과 지방이 운동중 ATP 생산의 중요에너지
원 (단백질의 역할은 작다)

유산소성 ATP의 계산
1개의 포도당 분해에 따른 유산소성 ATP계산
대사적 과정
해당과정
피루빅산
→ acetyl-CoA
크렙스사이클
고에너지 산화적 인산화를
생산
통한 ATP형성
ATP 누계
2ATP
-
2(무산소성)
2NADH
6
8(유산소성)
2NADH
6
14
2GTP
-
16
6NADH
18
34
2FADH
4
38
총
계
38ATP
4) 무, 유산소 운동

에너지 연속체의 4가지 영역
영역
운동시간
주 에너지시스템
운동 종목의 예
1
30초 이내
ATP-PC 시스템 투포환, 100m달리기,
야구 도루, 골프 스윙
2
30-90초
200m, 400m 달리기,
100m 수영
3
90-180초
ATP-PC 시스템
젖산 시스템
젖산 시스템
유산소 시스템
4
180초 이상
유산소 시스템
마라톤, 크로스 컨트리
스키, 장거리 수영
800m 달리기, 체조경기,
권투, 레슬링
3. 에너지 대사
# 에너지 : 일을 수행할 수 있는 능력 (단위 : kcal)
# kcal : 1kg의 물을 섭씨 14.5도에서 15.5도로 1
도의 온도를 증가시키는데 필요한 열량.
1) 에너지 소비의 구분
①
②
③
④
휴식대사량
활동에 의한 에너지 소모량
식품 이용을 위한 에너지 소모량
적응 대사량
(1) 안정대사량 (Resting Metabolic Rate : RMR)
# 정상적인 신체기능을 유지하고 체내 항상성을 유
지하며, 자율 신경계의 활동을 위하여 최소로 필
요한 에너지
# 주로 근육 대사 활동에 기인하므로 체 근육양에
비례
# 식사후 여러시간이 지난후 편안한 상태에서 측정
* 기초대사량(Basal Metabolic Rate : BMR)
: 식사후 12-18시간이 지나고 잠에서 깬상태에서
일어나기 전에 측정
# 하루 에너지 소비량의 60-75%를 차지
# 나이 성별, 체격, 영양상태, 호르몬 균형상태,
자율신경계의 활동 등에 의하여 영향을 받음.
(2) 활동에 의한 에너지 소모량
(Thermic Effect of Exercise : TEE)
# 활동, 운동 등 주로 근육 활동에 필요한 에너지
# 에너지 필요 부분중 개인에 따른 변량이 가장
큰 부분
# 중정도의 활동을 하는 경우 하루 에너지 소비
량의 30% 정도를 차지
# 휴식대사량과는 달리 임의로 그 양을 변화시킬
수 있다.
(3) 식품이용을 위한 에너지 소모량
(Thermic Effect of Food : TEF)
# 식품을 섭취한 후 휴식대사량 이상으로 소비되
는 열량
# 일반적으로 섭취한 에너지의 10% 정도를 차지.
(4) 적응 대사량(Adeptive Thermogenesis : AT)
# 변화하는 환경에 적응하기 위하여 증가된 분량
의 대사량
# 스트레스, 온도, 심리상태, 영양상태 등의 변화
에 따라 자율신경의 활동이 증가하고 호르몬
농도 등이 변화함에 따라 증가될 수 있는 에너
지 부분
2) 칼로리 섭취량과 소비량
- 체중조절 프로그램 계획에 앞서 개인의 칼로리 섭
취량과 소비량을 결정해야 한다.
- 섭취소비량에 관한 자료는 체중감소율을 산정하
고, 장기간 체중감소 목표량을 성취하는데 걸리
는 시간을 산정하는데 사용된다.
(1) 칼로리 섭취
- 3일동안 매일 자신이 먹는 음식의 양과 종류기록
- 식사기록지는 하루 총 칼로리 섭취량 및 식사형태
(음식물의 종류, 식사형태, 음식물의 각 칼로리
등)를 분석하기 위해 사용된다.
(2) 칼로리 소비
① RMR 의 측정
- RMR : 신체크기와 체표면적(BSA)에 비례
- 나이가 증가함에 따라 대사적으로 활동적인 세포들
의 수가 감소하기 때문에 RMR은 감소
* 25세 이후로 10년마다 2-5% 정도 RMR 감소
* 20세이후 10년마다 1%정도의 지방이 축적된다
- 신체 크기와 나이 뿐 아니라 신체조성도 RMR에 영
향을 준다(근육질의 사람이 지방질의 사람보다 더
높은 RMR을 갖는다).
- 여성은 남성보다 5-10%정도 RMR이 낮다

RMR 측정 방법들
Method
I. Body surface area(BSA)
(McArdle at al.,1981)
Men
Women
II. Harris-Benedict equations
(Harris & Benedict, 1919)
Men
Women
Equation
RMR = BSA * 38kacl/hr * 24hr
RMR = BSA * 35kcal/hr * 24hr
RMR = 66.473+13.751(BW,kg)
+5.0033(HT,cm)-4.6756(Age,yr)
RMR = 655.0955+9.463(BW,kg)
+1.8496(HT,cm)-4.6756(Age,yr)
III. Fat-free body weight (FFB)
(Grande & Keys, 1980)
Men & Women
RMR = 1.3 kcal/hr/kg FFB * 24hr
IV. Quick estimates
Men
Women
RMR = BW(lb) * 11 kcal/lb
RMR = BW(lb) * 10 kcal/lb
②추가적인 칼로리 요구량의 측정
- RMR은 하루 총 칼로리 필요량의 50-70%를
차지하나 개개인의 활동수준에 따라 달라진다.
- ‘신체활동일지’를 통해 추가적인 에너지 소비
를 측정할 수도 있다.
* 활동에 대한 칼로리 소비량
= 소비칼로리량(kcal/min/kg)*체중*활동시간
 검사자, 대상자 모두 상당한 시간이 소요
되는 작업. 정확성이 낮다
∵대개 자신의 신체활동시간을 실제보다
과대평가하는 경향이 있음

활동수준에 따른 추가적인 칼로리 필요량
(Sharkey, 1990)
------------------------------------활동수준
RMR에 대한 추가적인 퍼센트
------------------------------------침대생활
10%
좌식생활
30%
가벼운 활동생활
40-60%
보통 활동생활
60-80%
격렬한 활동생활
100%
-------------------------------------