1) 무산소호흡이란?

무산소호흡은 혐기성호흡이라고도 하며 산소호흡과 달리 산화제로 산소를 소비하지 않으면서 다른 산화제에 의하여 호흡을 하는 원시적인 형태의 호흡을 말합니다.

2) 무산소호흡의 특징은?

무산소호흡은 산소호흡에 비해서 에너지 생산 효율이 매우 낮습니다. 예를 들어 포도당 분해시 1분자의 포도당이 산소호흡으로 이산화탄소와 물로 완전 산화되면 38분자의 ATP가 생성되지만 무산소호흡의 경우에는 1분자의 포도당이 에탄올과 이산화탄소로 분해되는 과정에서는 2분자의 ATP만 생성됩니다.

3) 우리 몸에서 무산소호흡이 일어나나요?

우리 몸에서는 무산소호흡과 산소호흡이 동시에 일어납니다. 포도당을 이용한 호흡을 하는 경우 미토콘드리아 외부의 세포질 속에서 무산소호흡이 진행됩니다. 이 과정은 해당과정이라고 하며 피루브산이 생성됩니다. 이 피부르산이 미토콘드리아 속으로 들어오게 되면, TCA회로를 거치면서 산소호흡이 일어납니다.

세포 공생설에 따르면 모든 진핵세포는 원시진핵생물 protoeukaryote과 이에 기생한 호기성 세균이 상리공생관계mutualistic symbiosis를 이루면서 생겨난 것이라고 합니다. 약 15억 년 전, 원시적 진핵 세포는 무산소호흡만 하고 있었는데 이 무렵, 지구상에는 산소가 풍부해지자 이 산소를 이용하여 효율적으로 ATP를 생산하는 호기성 세균이 등장하였으며 이 호기성 세균이 원시 진핵 세포에 공생하여 효율적으로 에너지를 획득할 수 있게되므로서 다른 세포를 압도하게 되었다는 것입니다. 그리고 바로 미토콘드리아와 엽록체가 당시 원시 세포에 공생한 호기성세균이라는 것이지요.

ATP의 이해
- 인체세포가 직접적으로 사용하는 에너지원이다.
- 근세포내에는 미토콘트리아라는 생체 전기 충전 공장이 있어 음식물의 섭취, 산화로부터 나오는 화학 에너지를 생체 에너지로 만들어 주는 역할을 하고 있다. 만들어 지는 에너지는 ATP라는 저장고에 들어가 인체 각 부분으로 공급되어 지고 모두 방전 되면 다시 미토콘트리아로 돌아와 재 충전되어 ATP에 저장되게 되는 반복 작용을 하게 된다. ATP(아데노신 삼인산)가 ADP로(아데노신 이인산) 되면서 인산기를 한 개 떨어트릴 때 마다 약 7.3Kcal의 에너지를 생성시킨다.
- ATP는 아데노신 1개와 인산기 3개로 구성되어 있고, 인산에는 높은 에너지 결합 형태인 2개의 연결고리가 있다. 이 연결고리가 안정상태를 벗어나 그 중 하나의 결합이 분해되면 ATP와 ADP와 유리인산염(Pi)으로 변하며 이 때 7∼12Kcal의 에너지가 방출된다.
ATP = 아데노신 + P + P + P (분해됨) → 가용에너지 7∼12Kcal 방출
↓
ADP

2. 운동 에너지원인 ATP의 생성 체계
(1) ATP-PC(인원질) 시스템
1) 공액 반응
ATP와 PC는 모두 인산기를 가지고 있기 때문에 이 에너지시스템을 인원질 시스템이라 하며, ATP와 PC는 공액 반응에 의해 ATP를 재합성한다.
공액반응이란, 하나의 일련의 반응으로부터 다른 반응으로 에너지가 기능적으로 연결되어 있는 것에 대한 생화학적 표현으로, 운동 중 ATP는 에너지로 사용이 되고, 운동 후에는 PC를 재합성하는데 이용된다. PC는 운동 중 분해된 에너지가 ADP와 결합해 ATP를 재합성한다. 따라서 ATP는 PC에, PC는 ATP와 기능적으로 연결되어 있기 때문에 인원질 시스템은 ATP와 PC의 공액 반응에 의해 ATP가 재합성되는 것이다.
2) 단시간·고강도의 운동
유리인산염((Pi)과 크레아틴(C) 즉, 크레아틴 인산을 재합성하는 유일한 과정은 음식물로 섭취된 ATP의 분해과정에서 생성된 에너지에 의해 가능하다. 따라서 크레아틴 인산은 운동이 끝난 후 음식물에 의해 섭취한 ATP에 의해 재합성되므로 체내에 저장되어 있는 양밖에 사용할 수 없다. 체내 저장된 인산염은 소량이기 때문에 인원질 시스템은 단거리달리기, 높이뛰기, 투포환 등 수 초만에 끝나는 폭발적인 운동에 주로 사용되며, 이 시스템에 의한 신속한 에너지 공급이 없다면 강도 높은 운동은 불가능해진다.
3) 인원질 시스템의 특징
- 인원질 시스템은 무산소적 과정에 의해 에너지를 공급한다.
- ATP와 PC의 공액 반응에 의해 에너지를 공급한다.
- 체내에 저장된 인산염이 소량이기 때문에 단시간-고강도의 운동에 이용된다.
- 인원질 시스템을 이용하는 운동 형태로 순발성 운동인 단거리달리기, 높이뛰기, 멀리뛰기, 투포환 등이 있다.
- 가장 빨리 이용할 수 있는 에너지 공급체계이다.
(2) 젖산 시스템(무산소적 해당 과정)
1) 무산소적 해당과정
근에 있는 근글리코겐은 해당과정을 거쳐 에너지를 공급한다. 해당 과정 후 산소의 공급이 이루어지지 않았을 때 초성포도산이 젖산으로 축적이 되고, 산소의 공급이 이루어질 경우 산소 시스템으로 들어가 대부분 산화되어 이산화탄소와 물로 전환된다. 무산소 해당과정을 통해 얻을 수 있는 ATP의 양은 소량이지만 산소의 공급 없이도 에너지를 공급한다는 측면에서 의의가 있다.
2) 젖산 시스템의 특징

- 무산소적 과정에 의해 에너지를 공급한다.
- 1∼3분 정도의 단시간-고강도ㅡ이 운동에 에너지를 공급한다.
근피로를 유발하는 젖산을 축죽하며 일정량 이상 축적이 되면 더 이상 운동을 계속할 수 없는 상태가 된다.
- 탄수화물을 이용한다.
근글리코겐
↓
글루코스

해당과정

(3) 유산소성 시스템
유산소성 시스템은 무산소성 해당과정에서 산소의 공급이 이루어져서 젖산으로 변하지 않고 초성포도산으로 변한다. 이 초성포도산은 TCA싸이클과 전자전달계를 거쳐 이산화탄소와 물을 생성하고, 39mole의 에너지를 생성하는 인체 운동의 대부분에 사용되는 에너지 공급 체계이다.
1) 유산소성 해당과정과 무산소성 해당과정의 비교
유산소성 해당과 무산소성 해당의 차이는 산소의 공급이 이루어졌느냐 이루어지지 않았느냐에 달려있다. 이때 최종산물이 무산소성 해당과정의 경우 젖산이 되고, 유산소성 해당과정의 경우는 초성포도산이 된다.
2) TCA싸이클(크렙스 싸이클)
유산소성 해당 과정에서 형성된 초성포도산은 미토콘드리아를 지나 TCA회로에서 일련의 반응으로 분해된다. TCA싸이클에서 가장 큰 특징은 이산화탄소가 이탈되는 것이다. 초성포도산은 TCA사이클에 들어와 일련의 화학적 반응 후에 이산화탄소를 이탈하고 수소이온과 전자가 분리된다.



* 참고 : 노화를 늦추는 법
[출처 : http://www.napa.ufl.edu/ufnews/aging.html/ : 1999년 01월 25일]
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플로리다 대학 Christiaan Leewenburgh 교수는 비타민을 먹거나 운동을 계속하는 등의 항산화 치료가 노화를 늦추는 데 도움이 되는 것이 확실하다고 발표했다. 내용 중 가장 중요한 점은 항산화 치료로 노화의 주범인 기저부 골격근 산화(basal skeletal muscle oxidation)가 현저히 줄어들었다는 점이다. 정기적으로 운동을 하거나 비타민 E, C, 베타 카로틴같은 항산화 물질이 많은 식사를 하면, 산소가 근육을 서서히 분해하는 것을 막을 수 있으며, 아마도 늙을수록 조직과 근육이 상실되는 것도 막을 수 있을 것이라고 한다.

Leeuwenburgh는 쥐를 두 집단으로 나누고 한 집단에게는 베타 카로틴과 비타민 E, C가 들어있는 음식을 먹인 결과, 21개월 후에는 대조구보다 근육 산화 정도가 50%나 낮았다. 항산화 물질을 먹지 않고 정기적으로 운동만 한 쥐도 근육 산화가 감소했다. 이렇게 정기적으로 운동만 해도 항산화물질을 먹는 것만큼 효과가 있다는 사실이 놀라웠지만, 항산화 물질과 운동방법을 함께 쓴다고 해서 산화 정도가 더 많이 떨어지는 것은 아니었다.

또, 이번 연구에서 소변 내 특이한 표지를 이용해, 주사를 사용하지 않고 인체 산화 정도를 측정할 수 있는 방법이 처음 개발되었다. 이 표지는 또한 알츠하이머나 동맥 경화증, 암 같은 다른 의학적 질환들의 표지로도 사용할 수 있어 노화를 늦추는 것뿐만 아니라 여러 가지 질병 예방에도 도움이 될 수 있을 듯 싶다. 이 질병들은 모두 자유 라디컬 형성 증가와 관련이 있어 소변에서 탐지할 수 있다. 따라서, Leeuwenburgh 박사는 매일 항산화 물질을 많이 먹고 특히 심장병을 막아주는 비타민 E를 많이 섭취하도록 권하고 있다. 그리고, 운동을 많이 하고 적게 먹는 것이 오래 사는 데 좋다. - (hsyoo)