운동 중 연료선택과 사용

운동 중 연료 사용

 

 

 

1) 호흡교환율(VCO2/VO2)

 

ㄱ. 호흡교환율

   - 이산화탄소 생성(VCO2)에 대한 산소소비량(VO2)의 비율

   - 지방 산화와 탄수화물 산화 시 이용되는 O2와 생산되는 CO2의 양이 다름

   - 단백질은 연료로 거의 사용되지 않음

   - 호흡교환율은 항정상태에서만 구할 수 있음

 

ㄴ. 연료에 따른 호흡교환율

   - 지방 100% 사용 시 : 0.7

   - 탄수화물 100% 사용 시 : 1.0

 

ㄷ. 열당량(Caloric equivalent)

   - 어떤 에너지가 열에너지로 바뀔 때의 열량

   - 지방 : 산소 1L당 4.7 kcal

   - 탄수화물 : 산소 1L당 5 kcal

 

 

호흡교환율	지방 %	탄수화물 %	산소 1L당 소모 kcal
0.70	100	0	4.69
0.75	83	17	4.74
0.80	67	33	4.80
0.85	50	50	4.86
0.90	33	67	4.92
0.95	17	83	4.99
1.00	0	100	5.05

 

 

 

2) 운동강도와 연료선택

 

ㄱ. VO2max 30% 이하의 저강도 운동

   - 지방이 주 연료로 사용

 

ㄴ. VO2 max 70% 이상의 고운동 운동

   - 탄수화물이 주 연료로 사용

 

ㄷ. 지방대사에서 탄수화물 대사로 전환되는 요인

· 속근섬유 동원 증가

   - 속근섬유는 해당작용효소가 많아 탄수화물 대사가 활성화되고, 지방분해효소가 적어 지방대사가 감소

   - 운동 강도 증가 시 속근섬유의 동원이 증가함

 

· 에피네프린 농도 증가

   - 운동강도 증가 시 에피네프린 농도가 증가되어 당원분해, 탄수화물 대사, 젖산 생성을 증가시킴

 

 

운동강도 증가할수록 탄수화물 대사 증가

 

 

 

3) 운동시간과 연료선택

 

- 저강도에서 30분 이상 장기간 운동 시 탄수화물 대사에서 지방대사로 서서히 전환됨

 

ㄱ. 탄수화물대사에서 지방대사로 전환되는 요인

· 지방분해 증가

   - 중성지방은 리파아제라는 효소에 의해 유리지방산과 글리세롤로 분해됨

   - 장시간 운동은 혈중 에피네프린을 증가시켜 리파아제 효소를 자극해 지방분해를 촉진

 

· 인슐린 감소

   - 인슐린은 유리지방산의 혈액 이동을 억제하고, 리파아제 효소 활동을 방해함

   - 장기간 운동 시 혈중 인슐린이 감소해 리파아제 효소가 활성화되어 지방분해 증가

 

 

운동시간 증가할수록 지방대사 증가

 

 

 

4) 지방대사와 탄수화물 대사의 상호작용

 

ㄱ. 탄수화물 대사 감소

   - 장시간 운동(2시간 이상)은 근육의 당원 농도를 매우 낮게 만들어 근피로를 유발

   - 탄수화물 고갈은 해당 작용의 속도를 감소시켜 근육 내의 피루브산 농도를 감소시킴

   - 피루브산의 감소는 크렙스 회로의 구성성분을 감소시켜 유산소성 ATP생성속도를 낮추게 됨

   - ATP 생성 속도 감소는 근피로를 유발함

 

ㄴ. 지방 대사 감소

   - 지방은 크렙스 회로의 산화에 의해 대사 됨

   - 당원 감소로 인한 크렙스 회로 구성성분 감소는 지방대사에 의한 ATP 생성 속도도 감소시킴

   - 그러므로 탄수화물 고갈 시 지방대사 속도도 감소

 

 

 

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신체 연료의 저장 부위와 에너지 사용

 

 

 

1) 운동 시 탄수화물 연료

 

ㄱ. 당원

   - 탄수화물은 근육과 간에 당원 형태로 저장됨

   - 근육의 당원은 근 에너지 대사에 직접적으로 이용됨(고강도 운동)

   - 간의 당원은 분해되어 혈중 포도당 농도 유지에 사용됨

 

ㄴ. 혈중 포도당

   - 혈액 속의 포도당

   - 저강도 운동 시 주로 사용됨

 

 

운동강도와 운동시간에 따른 연료 선택과 사용

 

 

 

2) 운동 시 지방 연료

 

- 대부분 지방은 지방세포에 중성지방 형태로 저장되나, 일부는 근세포에 저장됨

- 대사 작용을 위해서는 중성지방이 유리지방산과 글리세롤로 분해되고, 이때 혈장 유리지방산은 아세틸 조효소 A로 전환되어 크렙스 회로로 들어감

- 저강도 시 혈장 유리지방산이 주연료로 사용되며, 강도 증가 시 근육의 중성지방 대사가 증가함

- 운동시간 증가 시 혈장 유리지방산의 대사작용이 증가함

 

 

 

 

 

 

3) 단백질 대사

 

- 단백질은 아미노산으로 분해되어 에너지원으로 사용됨

- 류신, 이소류신, 발린은 ATP생산

- 알라닌은 간에서 포도당으로 전환되어 사용됨

- 장시간 운동(2시간 이상)은 단백질 분해효소를 활성화시킴

 

 

 

4) 운동 시 젖산 에너지 사용(젖산 순환)

 

- 지근섬유와 심장에서 제거된 젖산이 피루브산염으로 전환되고, 아세틸 조효소A로 전환되어 크렙스 회로로 들어가 산화적 대사작용에 기여함

 

 

 

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※ 정리 문제

 

1. 호흡 교환율이란?

2. 열당량이란?

3. 운동 강도에 따른 연료 사용을 설명하라

4. 운동시간에 따른 연료사용을 설명하라

5. '지방은 탄수화물의 불꽃 안에서 탄다' 라는 뜻은?

6. 탄수화물 연료에 대해 설명하라

7. 지방 연료에 대해 설명하라

 

답↓

1. 이산화탄소 생성에 대한 산소소비량 비율로 연료에 따라 산화 시 이용되는 산소와 생산되는 이산화탄소의 양이 다르다. 호흡교환율은 지방만 사용 시 0.7, 탄수화물만 사용시 1.00 임

2. 열당량은 에너지가 열에너지로 바뀔 때의 열량으로 지방을 연료로 사용 시 산소 1L당 4.7kcal를 소모하고, 탄수화물을 연료로 사용 시 산소 1L당 5 kcal를 소모함

3. 저강도 운동에서는 지방이 주 연료로 사용되고, 고강도 운동에서는 탄수화물이 주 연료로 사용되는데, 이유는 운동 강도가 증가할수록 해당작용효소가 많고 지방분해효소가 적은 속근섬유의 동원이 증가되고, 에피네프린 농도가 증가되어 당원 분해와 탄수화물대사능력을 증가시키기 때문

4. 장기간 운동 시 탄수화물 대사에서 지방대사로 전환되며, 이유는 증가된 혈중 에피네프린이 리파아제를 활성화시켜 지방분해를 촉진해 혈중과 지방의 지방대사가 촉진되기 때문

5. 탄수화물 고갈은 해당 작용의 속도를 낮추고, 부산물인 피루브산의 농도를 낮추게 되는데 피루브산의 감소는 유산소성 대사인 크렙스 회로의 속도를 감소시키게 된다. 이때 지방은 아세틸조효소 A로 전환되어 크렙스회로에서 대사되는데 탄수화물 고갈로 인해 크렙스회로의 속도가 감소하였으므로 지방대사 또한 감소됨

6. 신체에서 탄수화물 연료는 간과 근육의 당원과 혈중 포도당으로 구분되는데, 고강도 운동 시 근육의 당원이 주로 사용되며, 저강도 운동과 장기간 운동 시 혈중 포도당이 주로 사용됨

7. 지방은 중성지방으로 신체에 저장되며, 중성지방은 유리지방산과 글리세롤로 분해되어 사용되는데, 저강도 운동 시 혈장 유리지방산이 주 연료로 사용되고, 강도가 증가하면 근육의 중성지방의 대사가 증가됨

 

 

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★참고 자료

 

2020/04/14 - [운동생리학] - 운동과 산소섭취량

운동과 산소섭취량