[理知논술/교과서 심화학습]무산소호흡, 우리 몸에 어떤 도움 줄

[문제 1] 무산소호흡과 산소호흡의 공통점과 차이점을 표로 정리해보자

[과학, ㈜중앙교육진흥연구원·대한교과서]

[풀이]

산소호흡은 유기호흡이라고도 한다. 호흡 기질인 영양소를 분해할 때 산소를 소모하여 에너지를 얻는 것을 산소호흡이라고 한다. 무산소호흡에 비해 같은 양의 영양소를 분해할 때 더 많은 에너지를 얻을 수 있다. 사람을 비롯한 대부분 동물의 몸을 구성하는 세포들은 주로 산소호흡에 의해 에너지를 얻는다. 무산소호흡이란 산소 없이 영양소를 간단하게 분해하여 에너지를 얻는다. 호흡 기질을 이산화탄소와 물로 완전히 분해하지 못하여 중간 분해 산물이 생기는 데, 중간 분해 산물에는 아직 많은 에너지가 남아 있으며 산소호흡에 비해 에너지 발생량이 적다. 주로 단세포생물이나 미생물에 의해 일어나며 분해 산물이 사람에게 유익하면 발효, 악취가 나거나 해로운 물질이 생기면 부패라고 한다.

대표적인 발효과정에는 젖산 발효(C6H₁₂O6 ──→2C₃H6O₃ + 2ATP+에너지)나 알코올 발효(C6H₁₂O6 ────→2C₂H5OH + CO₂ + 에너지), 아세트산 발효(C₂H5OH + O₂ ──→ CH₃COOH + H₂O + 8ATP+에너지) 등이 있다.

이 과정을 정리하면 그림1과 같다.

반면 유기호흡(산소호흡) 과정을 나타내면 다음과 같다.

유기호흡과 무기호흡을 표로 간단히 나타내면 다음과 같이 정리 할 수 있다.

구분	반응 물질	발생 에너지	생성 물질	우리 몸에서의 예
산소호흡	기질, 산소	많다(38ATP)	CO2, H2O, NH2	마라톤, 등산 등 유산소운동
무산소호흡	기질	적다(2∼10ATP)	CO2, 중간산물	역기 들기, 팔굽혀펴기 등

[문제 2] 사람의 근육에서 무산소 호흡이 일어나는 것은 어떤 점에서 유리한지 토의해 보자. [과학, (주)중앙교육진흥연구원·대한교과서]

[풀이]

첫째, 산소의 공급이 원활하지 않은 상황에서 에너지가 필요할 때 무산소호흡을 통해서 빠른 시간 내에 에너지를 공급할 수 있다. 예를 들어 보자. 헬스장에서 역기를 들거나 아령을 드는 운동을 짧은 시간 동안 하는 경우 유산소호흡이 아니라 무산소호흡을 통해서 에너지를 얻게 된다. 이처럼 무기호흡을 통해서 에너지를 얻는 운동은 오랜 시간 할 수는 없다. 왜냐하면 무기호흡을 통해서 근육에 젖산 발효가 일어나서 근육에 젖산이 축적되기 때문이다. 축적된 젖산은 삼투압을 높이게 되고 삼투압이 높음으로 인해 증가한 삼투압에 해당하는 수분이 증가하게 되어 근육이 통증과 고통을 느끼게 된다. 만약 운동 초기에 이처럼 격렬한 운동을 하여 많이 생성된 젖산은 이를 분해하기 위해 나중에 많은 양의 산소가 소모된다. 이를 산소부채라고 한다. 운동을 멈추고 충분히 휴식을 하여 산소를 공급받으면 ATP가 충분히 만들어져 젖산을 글리코겐으로 재합성하므로 젖산이 줄어들어 피로가 풀린다. 우리가 운동을 할 때 준비운동을 하고 근육운동을 하는 것도 근육의 피로도를 줄이기 위한 것이다.

둘째, 우리의 근육에서 무산소호흡이 일어나는 것은 에너지원으로 사용하는 기질을 바꾸어 주어 다이어트나 체지방의 연소에 도움을 줄 수 있다. 유산소호흡을 하면 초기에는 탄수화물을 에너지원으로 사용하나 시간이 지나면서 지방을 에너지원으로 사용한다. 이 때문에 체내 지방을 연소할 때는 긴 시간을 운동하여야 효과를 볼 수 있다. 하지만 유산소호흡을 하면서 무기호흡을 병행하게 되면 에너지원으로 사용하는 포도당 대신 지방을 에너지원으로 사용하기 때문에 다이어트에 훨씬 많은 효과를 볼 수 있다.

따라서 우리가 근육에서 무산소호흡을 하게 되면 산소가 없는 상황에서도 에너지를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 체지방의 연소에도 많은 도움이 된다는 것을 알 수 있다. 다만 이러한 무산소 호흡을 오랜 시간 하면 근육에 쌓이는 젖산으로 삼투압이 증가하고, 이 때문에 수분의 증가 등으로 근육통이 생겨 근육이 피로를 느끼게 되는 현상이 나타나므로 운동의 부작용을 겪을 수 있다.