젖산이 생성되는 무산소 호흡 과정과 젖산의 작용기 구조를 설명해주세요.

Question

격렬한 운동 후 근육이 뻐근한 이유는 젖산(Lactic acid)이 쌓이기 때문입니다. 젖산이 생성되는 무산소 호흡 과정과 젖산의 작용기 구조를 설명해주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

격렬한 운동 시 우리 몸은 급격히 필요한 에너지를 확보하기 위해 포도당을 분해합니다. 이때 산소가 충분히 공급되지 않는 급박한 상황이 되면 세포는 산소 없이 에너지를 만드는 무산소 호흡인 젖산 발효를 시작합니다. 포도당이 분해되어 만들어진 피루브산은 산소가 부족하여 미토콘드리아로 들어가지 못하고 세포질 내에서 젖산 탈수소효소의 도움을 받아 젖산으로 전환됩니다. 이 과정은 에너지를 생성하는 중간 단계에서 필요한 분자를 빠르게 재생산하여 근육이 멈추지 않고 활동을 이어가게 하는 비상 발전기 역할을 합니다.

​화학적 구조를 보면 젖산은 중심 탄소에 세 가지 특징적인 구조가 결합해 있습니다. 먼저 산성을 띠게 하는 카르복실기와 알코올의 성질을 가진 히드록시기가 나란히 붙어 있으며 나머지는 메틸기가 차지하고 있습니다. 여기서 카르복실기는 수소 이온을 방출하는 성질이 있어 근육 속에 젖산이 쌓이면 주변 환경이 산성으로 변하게 됩니다.

​운동 후 느끼는 근육의 뻐근함은 바로 이 산성도 변화와 관련이 깊습니다. 근육 내 pH 수치가 낮아지면 근육 수축을 돕는 효소들의 기능이 떨어지고 신경계가 자극받아 통증이나 피로를 느끼게 됩니다. 비록 근육을 불편하게 만들지만 젖산은 휴식 과정에서 다시 간으로 이동해 포도당으로 합성되거나 에너지원으로 재활용되는 효율적인 대사 물질이기도 합니다.

Answer 2

안녕하세요.

격렬한 운동을 하면 근육은 평소보다 훨씬 많은 에너지를 필요로 하는데요, 이때 산소 공급이 충분하면 유산소 호흡을 통해 포도당이 완전히 분해되어 많은 에너지를 만들 수 있습니다. 하지만 숨이 차고 산소 공급이 부족해지면 근육 세포는 무산소 호흡으로 에너지를 계속 생산하게 됩니다. 이 과정에서는 먼저 포도당이 분해되어 피루브산이 만들어지고, 이후 산소가 부족하면 피루브산이 환원되면서 젖산이 생성되는데요, 이 과정은 적은 양이지만 빠르게 에너지를 계속 만들 수 있어 순간적인 고강도 운동을 유지하는 데 도움이 됩니다.

젖산은 구조적으로 탄소 3개로 이루어진 분자이며, 두 가지 중요한 작용기를 가지고 있는데요, 하나는 산성을 나타내는 카복실기이고, 다른 하나는 알코올 성질을 가지는 수산기입니다. 이 두 작용기가 함께 존재하기 때문에 젖산은 산성과 친수성을 동시에 가지는 유기산으로 분류됩니다. 과거에는 운동 후 근육통이 젖산이 쌓여서 생긴다고 많이 알려지기도 했습니다. 하지만 현재는 젖산 자체보다 운동 중 발생한 미세한 근섬유 손상, 염증 반응, 대사 변화가 근육통의 더 중요한 원인으로 알려졌으며, 또한 젖산은 비교적 빠르게 혈액이나 다른 조직으로 이동해 다시 에너지원으로 사용되기도 합니다. 감사합니다.