젖산은 혈액 산성화를 방지한다.(2)

젖산이 혈액 산성화의 주범이라는 것이 누명이라는 것에 대한 근거를 슬슬 제시 해 보려고 합니다.

젖산의 화학식은 다음과 같습니다.

[젖산은 수소 이온을 제공할 수 있기 때문에 산성 물질로 분류된다. 수소 이온을 제공한 다음에는 안정된 젖산염이 된다.]

위 그림을 보면 왼쪽이 젖산, 오른쪽이 젖산염입니다. 젖산은 신체 내에서 수소 이온을 제공한 다음 젖산염 형태로 존재합니다. 거의 혈액 속에 있는 젖산은 젖산염이라고 봐야 합니다.
영어로는 lactic acid, lactate로 구분이 되지만, 우리 나라말로는 잘 젖산염이라는 말을 잘 사용하지 않기 때문에 그냥 젖산이라고 말하면서 더더욱 혼란스럽습니다.


1) 젖산은 오히려 혈액의 산성화를 방지한다.
그림처럼 젖산이 수소이온을 제공하기 때문에 운동 중에 발생하는 혈액 산성화의 원인이라고 이야기 해왔습니다. 그럼 이 젖산은 어디에서 만들어지는지 보겠습니다.

[산소가 없는 상황에서 pyruvic acid는 lactic acid로 전환된다.]

탄수화물(포도당)의 분해 과정 중에 발생하는 피루브산(pyruvic acid)이 산소가 없으면 위 그림처럼 젖산(Lactic acid)로 전환이 됩니다.
붉은 색 네모 박스를 보시면 젖산이 수소를 방출하는 부위입니다. 저 부위로 인해서 젖산이 산성화의 주범으로 몰리고 있는데, 젖산이 되기 전의 피루브산(pyruvic acid)도 그 부위는 가지고 있습니다.
한 마디로 말해서, 젖산이 없던 수소이온을 만들어서 방출하는 것이 아니라는 것입니다. 방출할 가능성이 있던 수소이온은 젖산이 만들어지기 전 부터 있던 녀석이지요.

사실 피루브산(pyruvic acid)나 젖산(lactic acid) 둘 다 실제로 신체 내에서는 대부분 수소 이온을 이미 방출한 피루브산염(pyruvate), 젖산염(lactate) 형태로 존재합니다.

그리고 위 그림을 보면 NADH + H⁺ 가 반응에 참가하면서 수소 이온을 젖산이 흡수하는 모습을 보여주고 있습니다. 피루브산이 젖산으로 전환되면 오히려 수소 이온 하나를 제거하게 됩니다. 결국 젖산은 산성화를 막는 작용을 미약하게 하는 셈입니다.


2) 산성화의 주범에게 죄를 묻는다.
여태까지 젖산이 누명을 쓴 것을 모른척 외면하던 주범에게 죄를 물을 시간이 되었습니다. 잠시 법정드라마 형식을 이용해서 진행하면...

마바리 - "용의자 ATP는 분해 과정 중에 수소 이온을 방출합니까?"
ATP - "저는 워낙 중요한 일을 하는 녀석이라서 그런 것에 관심이 없기 때문에 잘 모릅니다."
마바리 - "용의자 ATP가 분해 과정 중에 수소 이온을 방출한다는 증거를 제시하겠습니다."

[ATP는 가수 분해 과정을 통해서 에너지를 공급하면서 수소 이온을 방출한다.]

마바리 - "이 처럼 에너지를 공급하면서 방출되는 수소 이온에 대해서는 어떻게 설명하실 생각이십니까?"
ATP - "저는 워낙 중요한 일을 하기 때문에 그런 사소한 것에는 관심이 없습니다. 그리고, 제가 수소 이온을 방출하는 이유는 적절하게 산소가 공급되지 않기 때문입니다. 저에게 책임을 묻지 마십시요."

ATP가 분해되면서 발생하는 수소이온으로 인해서 혈액의 산성화가 이루어지는 것입니다. 물론 이렇게 발생한 수소 이온은 ADP가 다시 ATP로 전환 될 때 제거가 됩니다.
문제는 무산소 대사가 진행될 때는 ADP가 ATP로 원활하게 전환이 안 되는 순간이기 때문에 수소 이온을 적절하게 제거하지 못 합니다.
이 양은 생각보다 훨씬 많은 양입니다. 그 양의 비교는 좀 있다가 하겠습니다.


3) 공범은 얼만큼의 책임을 가지고 있는가?
혈액 산성화의 공범으로 탄수화물의 분해 과정인 해당작용(glycolysis)이 있다고 했습니다. 과연 해당과정(glycolysis)은 얼만큼의 수소 이온을 방출하는지 보겠습니다.
운동 중에 탄수화물을 이용할 때는 혈액 속에서 포도당을 공급받거나, 근육 속의 저장형 탄수화물인 글라이코겐을 사용합니다. 일단 포도당 부터 보면

[1개의 glucose는 2개의 pyruvate, 2개의 ATP, 2개의 수소 이온을 방출한다.]

그림처럼 포도당(glucose) 한개는 해당작용(glycolysis)을 거쳐서 2개의 피루브산염(pyruvate)과 2개의 ATP, 2개의 물분자, 2개의 NADH가 만들어지고, 2개의 수소이온을 방출한다.

이제는 글라이코겐을 알아보겠습니다. 글라이코겐은 포도당이 줄줄이 비엔나처럼 연결된 녀석입니다. 비엔나 소세지(포도당) 하나를 떼어내면서 발생하는 과정을 정리하면

[Glycogen에서 1개의 glucose를 분리해서 처리하면 2개의 pyruvate와 3개의 ATP, 1개의 수소가 발생한다.]

글라이코겐(Glycogen)에서 1개의 glucose를 분리해서 해당작용(glycolysis)을 거치면 2개의 피루브산염(pyruvate)과 3개의 ATP, 2개의 물분자, 2개의 NADH가 만들어지고,1개의 수소가 발생한다.
이렇게 해당작용(glycolysis)을 통해서 수소 이온이 발생한다는 것도 알 수 있습니다.


4) 무산소 대사와 유산소 대사에서 발생하는 수소 이온의 양을 비교해보자
1개의 포도당(glucose)는 유산소 대사를 할 경우 32개의 ATP를 공급하게 됩니다.
무산소 대사를 할 경우에는 딸랑 2개의 ATP만을 공급하게 됩니다.  운동을 시작하면 일단 ATP를 소비하고 시작합니다. 32개의 ATP를 소비하면 32개의 수소 이온이 발생하게 됩니다.
이렇게 32개의 ATP를 소비해서 32개의 수소 이온이 발생한 상황에서 이야기를 시작해보겠습니다.

[산소가 모자란 상황에서는 2개의 ATP만 만들어지지만, 산소가 충분한 상황에서는 32개의 ATP가 만들어진다.]

다행히 유산소 대사를 통해서 32개의 ATP를 만들어내면 발생한 32개의 수소 이온은 다 제거가 되겠지만, 유산소 대사를 하지 못 하고 무산소 대사가 되면 딸랑 2개의 ATP만 만들어지면서 2개의 수소 이온만 제거 되고, 30개의 수소 이온이 남아 돌게 됩니다. 이렇게 남아 도는 수소 이온이 혈액의 산성화를 유발하는 주범이 됩니다.

여기서 눈여겨 보실 것은 해당작용(glycolysis) 중에 발생한 수소 이온입니다.

산소가 모자란 상황에서 무산소 대사만 이루어지면 ATP 소비에 따른 30개의 수소 이온이 남는 상황에서 해당과정 중에 발생한 2개의 수소 이온도 추가될 것입니다. 하지만, 피루브산염(pyruvate)를 젖산염(lactate)로 전환시키면서 그나마 해당과정 중에 발생한 2개의 수소 이온을 제거할 수 있습니다.

대신 산소가 풍부한 상황에서 유산소 대사를 거치면 32개의 ATP를 생산하게 되면서 ATP를 가수분해할 때 발생한 32개의 수소 이온을 다 제거할 수 있습니다.
그렇지만, 해당작용(glycolysis)에서 발생한 수소 이온 2개는 남아있게 됩니다.


요즘 블로그 대세는 요약이라고 하더군요. 그래서 정리를 하면...
무산소 대사에서 발생하는 수소이온은 ATP의 분해를 통해서 발생하는 것이고, 유산소 대사 중에서 발생하는 수소 이온은 탄수화물의 분해 과정인 해당작용에서 발생하는 것입니다.



P.S.
이번에 이 내용을 정리하면서 새롭게 알게 된 것이 있습니다. 예전에는 포도당이 유산소 대사를 통해서 38개의 ATP를 생산한다고 배웠는데, 요즘에는 32개의 ATP를 생산한다고 바뀌었네요... -.-;
NADH는 2.5개의 ATP로 전환되고, FADH는 1.5개의 ATP로 전환된다고 합니다.
역시 공부는 계속 해야 하는 것 같습니다... ㅠ.ㅠ

관련글:

2008/07/07 - [스포츠 의학] - 젖산 제거, 최선의 방법은?(3)
2008/07/07 - [스포츠 의학] - 젖산이 피로 물질이라고?(1)
2008/06/27 - [스포츠 의학] - 웨이트 트레이닝 후의 유산소 운동이 지방 분해를 촉진하는가?