운동의 에너지원
세포는 포도당이나 중성지방을 분해함으로써 생긴 에너지를 직접 사용할 수 없다.
음식으로부터 화학적 에너지를 이용하기 위해서는, 세포가 우선 그 에너지를 ATP의 형태로 전환시키는 것이 필요하다. 음식으로부터 화학적 에너지를 이용하기 위해서는, 세포가 우선 그 에너지를 ATP의 형태로 전환시키는 것이 필요하다. 어떤 운동을 하는 데 필요한 에너지를 포도당 혹은 지방으로부터 받는 정도는 운동의 강도와 지속시간에 따라 달라진다. 운동의 강도와 운동을 시작한 후 얼마나 경과되었는지에 따라 TCA회로나 전자전달계 같은 효율적인 에너지 생성경로의 사용가능 정도가 다르기 때문이다. 휴식이나 산책과 같은 가벼운 운동(VO2max의 50% 이하) 시작 후 20분 부터는 주로 지방을 에너지원으로 사용한다. 가벼운 운동에서는 피요한 ATPDML 70~90%를 지방대사로부터 공급받고, 나머지는 탄수화물의 대사로부터 받는다. 근육세포가 지방의 에너지로 ATP를 생성하는 데 바쁘게 되면, ATP와 시트르산 농도가 높아지고, 이는 해당과정을 조절하는 중요한 효소들을 저해하는 반면, ATP회로나 전자전달계의 효소활성에는 영향을 주지 않는다. 단기간의 격렬한 운동 즉 200m 단거리 달리기 같은 경우, 최대 강도로 지속시간이 30초 이하일 때는 ATP가 주로 포스포크레아틴에 의해 재생되고, 해당과정을 통한 ATP가 소량 사용된다.
중간정도 강도의 운동을 지속할 때는, 미토콘드리아에서 TCA회로와 전자전달계를 통한 지방산의 대사가 활성화되기 전이기 때문에 근육세포의 ATP필요량을 충족시킬 수 없어 포도당의 무산소대사와 유산소대사 양쪽으로부터 ATP를 받게 된다. 운동 시작 초기에는 포스포크레아틴이 에너지를 공급하지만 곧 고갈되어 ATP농도가 낮아지면 근육 글리코겐이 분해되어 포도당의 해당과정을 통해 ATP를 생성하는 동시에 피루브산을 형성한다. 이 단계에서 탄수화물은 에너지 사용의 80~90%를 공급한다. TCA회로와 전자전달계의 유산소대사 경로가 아직 활발해지기 전이므로 피루브산은 젖산으로 전환되는데, 젖산의 생성은 운동 초기 45초에 최대이고, 그 후에는 해당과정에서 생성된 피루브산의 일부가 유산소대사 경로로 들어가 ATP 필요량을 공급하기 시작한다. 자전거 타기 같은 중간 정도의 강도로 한 시간 이상 운동을 할 때만큼의 지구력을 요하는 운동에서는 지방산의 유산소대사가 ATP 필요량의 60~80%를 공급한다. 포도당의 유산소대사는 ATP 필요량의 15~30%를 공급하고 단백질은 10% 정도까지 기여한다.
지구력을 요하는 운동에서는 격렬한 운동보다 해당과정에 대한 의존성이 줄어 젖산 축적이 적어진다. 마라톤과 같이 강도가 VO2max의 70%까지 증가하면 지방과 탄수화물이 근육수축의 에너지원으로 기여하는 비율이 50:50까지 된다. 그런 상태에서 근육내 글리코겐 저장량이 빨리 고갈되면 지구력이 떨어져서 처음의 높은 운동강도를 지속할 수 없게 된다. 또한 마지막 골인 지점에 가까이 가면 최대속도로 달려야 하는데, 이때는 혐기성 해당작용에 의해서만 에너지를 공급받을 수 있으므로 저장된 글리코겐이 적으면 운동을 지속 할 수 없다. 따라서 70%의 VO2max 정도의 격렬한 운동이 1시간 이상 지속되고 마지막으로 전속력이 필요한 마라톤 선수의 운동 전에 글리코겐을 최대로 축적시키는 것이 유리하다.
운동시 에너지원으로 사용되는 단백질의 기여도는 크지 않다. 전체 에너지 피요량의 2~5%만이 단백질 대사로부터 공급된다. 지구력을 요하는 운동 특히, 근육내의 글리코겐 저장량이 고갈되었을 때는 전체 에너지 필요량의 10% 정도까지도 단백질에서 얻을 수 있다. 단밸질로부터 공급되는 에너지의 대부분은 곁가지 아미노산(발린, 루신, 이소루신)으로부터 온다. 10% 정도의 열량을 공급하기 위한 단백질의 양은 정상식사에 쉽게 포함될 수 있는 양이므로 단백질이나 아미노산의 보충제를 따로 먹을 필요는 없다.
글리코겐의 부하(glycogen-loading와 운동효과
90분이나 120분 이상을 경기에 참가하거나, 기간이 그보다 짧은 경기를 24시간 내에 반복하는 경우의 운동선수들에게는, 탄수화물 부하 (carbohydrate-loading)로 근육의 글리코겐의 축적을 극대화시키는 것이 운동수행 능력에 도움이 되는 경우가 있다. 경기가 있기 7일 전에 시작하여 첫날 강도가 강한 운동을 1~2시간 하고, 이어서 3일 간은 고지방 고단백 식이로 근육내 글리코겐을 고갈시킨 후, 마지막 3일간은 40~20분으로 운동 시간을 줄이면서 강도도 맹리 조금씩 줄여나가 경기 바로 전날은 휴식을 취한다. 그리고 경기 전 3일부터는 고당질 식이로 다량의 글리코겐을 축적한다. 이 방법은 근육의 글리코겐 축적을 50~85% 더 증가시킬 수 있다. 근육에 탄수화물이 더 많이 저장될수록 운동경기에서 지구력이 증가되지만 한편 탄수화물 축척에 따르는 부작용이 있을 수도 있다. 글리코겐이 증가된 만큼 수분의 양도 증가되면 개인에 따라 초과된 수분의 무게가 운동기록을 저하시킬 수도 있다. 따라서 탄수화물 축적을 고려하는 운동선수들은 중요한 경기가 있기 훨씬 전 훈련 기간 중에 이것을 시험해 보아 운동기록에 어떤 영향을 주는지 검토하는 것이 필요하다. 탄수화물 축적으로 효과를 볼 수 있는 운동으로는 마라톤 장거리 수영 30km 달리기 토너먼트 농구시합 장거리 카누 경기 등이고, 미식축구 10kg달리기 하이킹 대부분의 수영 농구 한경기 역도 등에도 효과적이지 않다.
