백과

호흡 순환 및 대사의 상호작용은 전체 호흡계의 기능 수행에 핵심이 된다. 세포는 대사작용의 결과로 산소흡입과 이산화탄소의 배출, 즉 가스 교환을 요구하게 되고 혈액순환은 세포가 필요한 산소 및 이산화탄소의 이동수단으로 작용한다. 호흡의 주된 목적은 세포가 대사과정에서 필요로 하는 산소를 충분히 공급해주는 것이며 폐에서 조직세포로 산소를 운반하는 수단은 혈액순환이다.

최근 세포생물학의 발달로 세포 내에서 영양물질을 산화시켜 에너지를 얻는 기관이 미토콘드리아로 밝혀졌으므로, 호흡의 목적에 대한 보다 정확한 표현은 미토콘드리아에 산소를 공급하는 것이라고 할 수 있다. 세포대사는 높은 에너지를 가진 ATP가 ADP와 인산으로 분해되면서 방출되는 에너지를 이용한다. 즉 근섬유의 수축이나 단백질합성 등에 필요한 에너지는 모두 ATP로부터 얻어지며, 분해된 ADP와 인산으로부터 ATP를 생성하기 위해서는 영양물질이 분해될 때 방출되는 에너지를 이용하게 된다. 영양물질의 분해과정에는 산소를 필요로 하지 않는 혐기성해당작용과 미토콘드리아에서 일어나며 산소를 필요로 하는 호기성대사가 있다. 혐기성해당작용에 의해서 포도당(glucose) 1분자가 분해되면 2분자의 ATP가 생성되며 산성 노폐물질이 축적되나, 호기성과정에 의하면 36분자의 ATP와 배설이 쉬운 노폐물인 물과 이산화탄소가 생성된다. 따라서 지속적인 세포활동을 위해서는 호기성대사과정이 효율적이다. 공기 중의 산소가 폐와 혈액을 거쳐 세포 내의 미토콘드리아로 이동되는 과정에는 여러 가지 구조물과 이동방식이 관여하게 된다. 세포의 대사율에 의해 산소요구량이 결정되는데, 휴식시에 인체는 1분에 약 250ml의 산소를 소모한다. 운동시에는 건강한 사람의 경우 10배 정도로 대사속도가 증가하며 고도로 훈련된 운동선수의 경우에는 20배까지 증가될 수도 있다. 근육세포가 일을 많이 하면 할수록 ATP와 산소의 요구량은 비례적으로 증가되며 심장박출량과 폐를 통한 호흡도 함께 증가한다. 산소와 ATP의 요구에 대한 근육의 적응력은 운동선수가 일반인보다 2배 가량 높다. 근육은 과도하게 일을 하게 되면 호기성대사과정의 범위를 넘어서 혐기성해당과정을 통해 에너지를 얻게 되며, 이때는 젖산이 체내에 축적되어 피로를 느끼게 된다.