에너지 대사와 운동__ATP는 어떻게 만들어지나?

    3. 에너지 대사

인간은 생존 및 활동의 에너지를 ATP라고 하는 화합물을 분해해서 얻는다. 
ATP: 아데노신 삼인산 Adenosine Tri-Phosphate __1개의 아데노신과 3개의 인산기가 결합되어 있는 형태 = A+P+P+P 
운동 시에는 근육이 활동하는 에너지가 된다. (액틴과 미오신이 서로 잡아당길 때 사용됨)

 

아데노신과 인산기는 '결합에너지'로  서로 끌어안고 있는데 에너지를 쓰려면 얘네를 분리해 사용해야 한다. 그때 필요한 힘이 효소이며 ATP-ase(아제) 효소가 그 역할을 한다. ATPase에 의해 마지막 P가 떨어져 나옴. = ADP+Pi : A+P+P&Pi  —> ATP—> 다시 결합… 

이런 식으로 분해와 결합을 반복하면서 에너지가 발생한다. 분리된 ADP와 Pi를 다시 합치기 위한 방법. 즉, 에너지 대사 과정은 총 3가지로 분류한다. 

 

   ATP를 재합성하는데 필요한 에너지를 얻는 방법

1. 인원질과정 ATP-PCr(포스페이트인산+크레아틴)시스템

PCr이란 ATP를 재순환하기 위해 골격근, 심근 및 뇌에서 고에너지 인산을 신속하게 동원할 수 있는 인산화된 크레아틴 분자이다. 

 

가장 빠른 ATP 공급이 가능. 폭발적인 힘이 필요한 운동에서 일어나지만 짧은 저장량의 한계 (5-10초안에 고갈)  

 

 과정:  PCr—분해효소CK로 분해 → 크레아틴Cr 과 인산Pi 으로 분해되면서 Energy방출→ 방출된 E를 ADP+Pi 의 재합성에 사용→  1ATP생성

그림1. 인원질 과정

 

2. 무산소성 해당과정 젖산 시스템

근세포의 원형질(세포질)에서 일어남. 미토콘드리아에서는 일어나지 않음.

세포내에 있는 포도당—혈액내 포도당(혈당,글루코스), 근육 내 포도당(글리코겐)— 을 바로 사용하여 비교적 빠른 과정

부산물인 젖산이 생성되고 근피로를 유발하는 수소이온H+ 이 다량 생성된다. 

 과정:  그림2 참고

<에너지 투자단계> 1ATP를 사용해 포도당+Pi → 6인산 포도당+ Pi → 6인산 과당 =>2ATP소모 여기서 조절효소: PFK (포스포프락토키나제) 작용 ➡ <에너지 생성단계> 중간산물인 G3P(글리세르 알데히드 삼인산) 생성, G3P가 여러 효소 작용으로 더 분해됨. 그 과정에서 2ATP, 1NADH, H2O가 방출됨→ 최종 피루브산 2ATP, 2ATP= 4ATP생성 

산소가 충분치 않을 때 NADH로부터 2개의 수소이온을 받아 젖산으로 환원됌. 

산소가 충분할 때 피루브산은 크랩스 사이클로, NADH는 전자전달계로 보내짐 : 유산소성 해당과정(미토콘드리아에서 일어남)

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3. 유산소 과정

운동 중 몸에 산소를 공급해 근육의 에너지 대사를 돕는다.

산소가 충분할 경우 미토콘드리아 내부에서 크렙스 회로와 전자전달계를 통해 다량의 ATP를 생성한다. 산소운반물질: 혈액-헤모글로빈/ 근육:마이오글로빈

[탄수화물=근당원(근육이쓰는당)=글리코겐]

근데 이 탄수화물은 부산물(분해될 때 나오는 물질)인 '젖산'이 몸에 좋지 않다. 젖산은 수소 이온을 가지고 있다. 산소를 통해 완전분해가 되면 수소이온을 방출하지 않는데 산소가 없이 급격히 사용될 때 수소이온이 채내에 방출돼 혈액에 젖산이 쌓임: 수소이온이 혈액에 농도가 높아지면 몸이 산성화가 된다. -> 피로감-> 근육의 에너지 대사과정을 방해함.  이것을 해결하는 것이 산소이다.—>유산소 산소와 젖산이 만나면 젖산이 피루브산으로 바뀌고 이것이 미토콘드리아로 들어간다. 여기서 크랩스회로와 전자전달계를 통해 물과 이산화탄소로 분해되어 방출되고 남아있는 수소이온도 조효소(NADorFAD)들과 같이 전자전달계에서 분해가 되더라. => 유산소 대사과정의 장점: 완전분해가 가능해 수소이온 방출이 없이 대량의 ATP를 얻을 수 있다. PCr은 1ATP, 무산소대사에서의 글리코겐은 2ATP를, 유산소대사에서는 32ATP을 얻을 수 있다. 특히 지방은 130-137 ATP를 얻을 수 있다. 에너지 효율 측면에서는 좋지만 단점은 오래 걸리고 산소가 필요하다.

 

그림2. 무산소성 해당과정

 

 

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