미토콘드리아에서는 세포호흡이 일어나며, 에너지 대사에 중요한 아데노신 3인산(ATP)를 합성하며, 아데노신에 인산기 3개가 붙어 있는 ATP의 가수분해를 통해 약 7.3kcal/mole의 에너지를 얻어 체온을 유지하고 근육이 운동하게 한다. 탄수화물과 지방이 없으면 근육은 적절한 양의 ATP를 유지할 수 없으며, 간과 근육에 저장되어 있는 탄수화물(글리코겐)의 양은 제한되어 있으므로 훈련 중에 사용된 근육 글리코겐을 재보충하고 대회에 대비한 글리코겐 저장을 촉진시키기 위해 탄수화물의 섭취에 관심을 가져야 하는 이유다.
세포는 기본적으로 핵, 세포질, 세포막으로 구성되어 있다. 세포질은 핵을 제외한 세포를 채우는 기질로 미토콘드리아, 엽록체 등과 같은 다양한 세포 소기관을 가지고 있으며, 이 속에서 세포의 생명 활동이 활발하게 일어난다. 

미토콘드리아에서는 세포호흡이 일어나며, 에너지 대사에 중요한 아데노신 3인산(ATP)를 합성하며, DNA와 RNA를 함유하고 있어 세포질의 유전에 관여한다. 아데노신에 인산기 3개가 붙어 있는 ATP의 가수분해를 통해 약 7.3kcal/mole의 에너지를 얻어 체온을 유지하고 근육이 운동하게 한다.

ATP에 저장된 에너지는 탄수화물, 지방, 그리고 단백질과 같은 연료로부터 얻어지는데, 근섬유를 수축시키는데 필요한 에너지를 탄수화물이나 지방으로부터 직접 얻을 수는 없다. 이 연료들은 분해될 때 적은 양의 에너지만 방출하기 때문이다. 

그래서 근육세포들은 ATP에 축적되어 있으며 곧바로 사용이 가능한 에너지로 필요한 작업을 수행하게 되는데, 탄수화물과 지방이 없으면 근육은 적절한 양의 ATP를 유지할 수 없다. 단백질은 30km 이상의 거리를 달리는 동안 소모되는 총에너지의 6~9% 밖에 제공하지 않는다.

안정시 근육에서 소비되는 총 에너지의 10% 정도만이 혈당으로 충당되지만, 일정한 속도로 달리는 동안 순전히 다리 근육에서만 이용되는 혈당량이 안정시의 10~20배까지 증가되는데, 운동 시간이 길어지면 근육에서 사용되는 총 탄수화물의 75~90%를 차지한다.

혈당 사용량이 증가함으로써 저혈당 위험을 줄이기 위해 간에서 포도당 생산이 동시에 증가되어야 한다. 간이 혈당의 주된 공급처이기 때문에 간글리코겐의 저장량이 급격히 줄어들게 되는데, 최대산소섭취량의 50% 수준에서 천천히 4시간을 달리는 동안 간글리코겐의 75%가 소모되기도 한다.

초급자들에서 나타나는 3시간 이상 지속되는 달리기 경기에서의 저혈당의 요인이 바로 간글리코겐 저장량의 감소에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 그래서 장거리 달리기에 대한 중요한 신체적 적응 중의 하나가 바로 지방을 에너지원으로 이용하는 능력이 향상된다는 사실이다. 

마라톤 선수들은 최대산소섭취량의 70% 수준으로 1시간 달릴 때 전체 에너지의 75% 이상을 지방의 산화에서 얻게 된다. 지방은 근육에서 사용되는 중요한 에너지원이기 때문에 장거리 달리기 중에 지방의 이용률을 높인다는 것은 근육 글리코겐을 절약하여 달리기 능력을 향상시키는 요인이다.

장거리 달리기의 능력은 탄수화물과 지방의 사용에 의해 크게 영향을 받는데, 음식물의 섭취는 이런 영향소의 저장과 이용에 중요한 역할을 한다. 체지방량이 4~5%에 불과한 선수의 경우도 장거리 달리기에 소비되는 양보다 훨씬 더 많은 지방을 신체에 저장하고 있다. 

하지만 간과 근육에 저장되어 있는 탄수화물(글리코겐)의 양은 제한되어 있어서 2~4시간 이상 지속되는 달리기에 필요한 양을 충족시킬 수 없으므로 훈련 중에 사용된 근육 글리코겐을 재보충하고 대회에 대비한 글리코겐 저장을 촉진시키기 위해 탄수화물의 섭취에 관심을 가져야 한다.
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