(1) 뇌: 절대적으로 포도당 필요

• 혈액뇌장벽(BBB; Blood brain barrier)로 인해 지방산 등을 사용하지 못함

(2) 근육: 당에 대한 수요가 식이와 무관하게 상시 변함

• 에너지 저장은 Insulin-dependent (GLUT4)

• 에너지 사용은 Glucagon-independent

(3) 지방조직: 탄수화물, 단백질, 지방 모두 지방으로 저장

(4) 적혈구: 해당과정을 통해서만 포도당 분해

• 핵과 미토콘드리아가 없어 미토콘드리아에서 일어나는 대사(TCA cycle) X

• 인산오탄당 경로 가능

(5) 간: 포도당을 만들어 다른 기관에 전달

• 포도당이 풍부할 때는 글리코겐으로 저장해두었다 혈다 떨어질 때 공급

• 포도당이 많이 모자라는 경우 케톤체도 합성해 공급

(1) 종류

(2) GLUT4

• 인슐린에 의해 세포질에서 세포막으로 이동 가능: 인슐린의 혈당 조절 메커니즘

• 혈당↑ → 인슐린 분비 → GLUT4 세포막으로 이동→ 근육세포, 지방세포 내로 혈당 유입 → 혈당↓, 근육은 포도당을 글리코겐으로, 지방조직은 지질로 저장

(1) 저강도, 장기간 운동: Aerobic oxidation

• 기질: 근글리코겐(muscle glycogen) → 몇 분 후 혈당 유입 증가해 기질로 이용 → 장기 지속 시 지질 이용

(2) 고강도 운동: 사용하던 에너지원이 고갈될 때마다 새로운 에너지원 사용

① very intense, short-term exercise (10-15초 달리기): ATP + creatine phosphate

② additional intensive exercise (~2분): muscle glycogen(→G6P), anaerobic glycolysis

(1) 의의

① 간이 근육에 에너지 공급 (근육에서 대사 산물로 나온 피루브산의 재활용)

② 금식 시 근육이 혈당 유지에 간접적으로 기여

(2) 과정

• 근육

① 당질대사 진행: 글리코겐 → Glucose 6-phosphate → 피루브산

② 피루브산에 아미노기를 붙여 알라닌 형성 (Alanine aminotransferase)

③ 알라닌이 혈관을 통해 간으로 전달

• 간

④ 알라닌에서 아미노기가 떼어지며 피루브산 형성 (Alanine aminotransferase)

⑤ 생성된 피루브산은 포도당신생합성에 이용

⑥ 포도당신생합성 결과 생성된 포도당을 혈관에 배출해 근육도 사용 가능

(1) 의의

① 간이 근육에 에너지 공급 (근육에서 대사 산물로 나온 lactate의 재활용)

(2) 과정

• 근육

① 당질대사 진행: 글리코겐 → Glucose 6-phosphate → Lactate

② Lactate이 혈관을 통해 간으로 전달

• 간

③ Lactate를 포도당신생합성에 이용

④ 포도당신생합성 결과 생성된 포도당을 혈관에 배출해 근육도 사용 가능

(1) G6Pase(Glucose 6-phosphate → 포도당) X

• 글리코겐 분해 통해 포도당 생산 불가, 혈관에 포도당 공급 불가

(2) 포도당신생합성을 위한 효소 X

(3) 글루카곤 수용체 X: 식이 상태와 상관없이 글리코겐 분해 발생(식이 상태와 에너지 생산량 관계↓)

(4) 근육의 pyruvate kinase는 PKA에 의해 인산화되지 않음: cAMP 높아도 활성 유지

(5) GLUT4 존재: 인슐린에 의해 포도당 유입 조절 가능

(1) 충분한 산소 공급: TCA cycle

(2) 불충분한 산소 공급: Anaerobic glycolysis

(1) 평상시: 포도당만 사용

(2) 금식 시: 케톤체(β-hydroxybutyrate 등); 글리코겐 고갈 후부터는 주된 에너지원

• 신체 질량의 2%만을 차지하지만, 체내 산소소비량의 20% 차지

• 에너지원을 거의 저장하지 않아 꾸준한 혈당 유입이 중요 (간의 역할)

(1) 미토콘드리아↑: 산화적 인산화 활발

(2) 산소와 미토콘드리아가 충분해 Pyruvate → Lactate 과정은 잘 일어나지 않음