[에너지 시스템 1편]우리 몸 에너지는 어떻게 생성될까? 

안녕하세요. 닥터스키니, 최보윤 원장입니다.^^

오늘은 "인체 생리학" 두번째 포스팅을 해보려 합니다.

앞 포스팅에서 인체에서 사용하는 에너지는 ATP라는 화합물에서 얻어진다고 말씀드렸습니다. 이번에는 이 "ATP가 만들어지는 과정" 에 대해 알아보려고 합니다.

왜이렇게 어려운 생리학 내용을 말씀드리려 하냐면, 이것을 알아야 우리 몸이 어떤 상황에서 어떻게 에너지를 만들어 쓰는지, 그래서 그 상황에서 어떤 영양소를 섭취해야 도움이 되는지를 알 수 있기 때문입니다. 예를들어, 장거리 달리기를 하려고 하면서 닭가슴살만 먹고 들어간다던지.. 하면 안되는데요, 왜 그런지, 차근차근 알아보겠습니다.

ATP는 무엇인가?

ATP란 에너지를 포함하는 하나의 '고에너지 화합물' 입니다. 화학적 구조는 "아데노신"에 "Pi(인산기)" 가 3개 붙은 형태입니다.

ATP에서 에너지가 생성되려면 ATP의 3개 인산기 중에서 한개의 인산기가 떨어져 나오면서 분해되어야 합니다. 그러면 ADP와 인산기2개가 결합한 형태가 되겠죠. 그런데 에너지를 과도하게 사용해야 하는 상황에서는 ATP가 고갈될 수 있습니다. 인체는 ATP고갈의 상황을 막기 위해서 ATP 공급 시스템을 몇 가지 갖고 있는데요, 그 시스템은 다음과 같습니다. 각각에 대해 하나씩 알아볼게요.

<ATP의 생성 과정>

1.ATP-PCr 시스템

2.해당과정 시스템

3.산화적 시스템

1.ATP-PCr 시스템

ATP란 에너지를 포함하는 하나의 '고에너지 화합물' 인데요, ATP외에도 에너지를 포함하는 또 다른 고에너지 화합물이 있습니다. 바로 "PCr(Phosphocreatine)" 입니다. ATP와 달리 PCr은 분해되어 방출되는 에너지가 세포의 활동에 직접적으로 사용되지는 않습니다. 그 대신에 ATP 의 안정적 공급을 유지하기 위한 ATP 재생산의 재료로 사용됩니다. 즉, ATP의 고갈을 막기 위해 PCr로부터의 ATP 전환이 필요한 것입니다.

PCr은 Pi와 Cr(크레아틴)로 분리가 되며 이 때 "에너지가 방출"됩니다. PCr이 고에너지 화합물이기 때문에 분해될 때 에너지가 방출되는 거에요. "이 때 방출되는 에너지"는 Pi를 ADP 분자에 결합시키는데 사용되며 ADP와 Pi 결합으로 ATP가 생성됩니다.

즉, ATP의 재생산을 위하여 ADP와 Pi의 결합 과정을 거쳐야 하는데, ADP, Pi 결합을 위해서는 에너지가 필요하다. 그 에너지의 공급은 ATP-PCr 시스템을 통해 이루어집니다. PCr 분해 과정은 그리 어렵지 않게 진행되는데요, 어떤 구조물 없이 일어나며, 진행과정이 빨라서 ATP 공급을 위한 중요한 역할을 합니다. 또한 "무산소적 과정"으로 산소 공급 없이 일어납니다.

그런데, PCr을 통한 ATP공급 능력에도 한계가 있습니다.

짧은 시간동안의 전력질주와 같은 아주 강도 높은 근육활동을 할 경우, 에너지 공급 과정을 살펴보면 다음 그림과 같습니다.

[출처: physiology of sport and exercise. jack H. Wilmore. David L. Costill ]

처음 몇 초동안에는 ATP가 비교적 일정한 수준을 유지하지만, PCr 수준은 서서희 감소되기 시작하는데요, 그이유는 소모된 ATP의 재보충에 PCr이 사용되기 때문입니다. 하지만 탈진상태가 될 때에는 ATP와 PCr 수준 두 가지 모우 아주 낮아지므로 근육 수축과 이완을 위한 에너지를 더 이상 공급할 수 없게 됩니다.

즉, PCr부터 ATP 수준을 유지하는 능력은 제한적이어서 ATP와 PCr 저장량은 전력을 다하는 운동 동안 겨우 3초에서 15초 정도 동안 필요한 에너지를 제공할 수 있는 양입니다. 그 이후에 근육은 ATP 생성을 위해 다른 과정에 의존해야만 합니다. 다른 과정에는 "해당과정"과 "산화적 에너지 생산" 2가지가 있는데요, 이것들에 대해서는 다음 포스팅에서 살펴볼게요.

by 닥터스키니, 최보윤 원장

[참고문헌]

physiology of sport and exercise. jack H. Wilmore. David L. Costill