🏆 2023년 건강운동관리사 운동생리학 문제 풀이 (3단 콤보 적용)
1️⃣ 핵심 개념
👉 ATP-PCr 시스템: 전력달리기 초반과 같은 단시간(10초 이내) 고강도 운동에서 ATP를 빠르게 재합성하는 무산소성 에너지원 시스템
- 크레아틴 인산(Creatine Phosphate, PCr): ATP를 빠르게 재합성하는 역할을 함
- ATP-PCr 시스템이 고갈되면 **해당과정(근육 내 글리코겐 사용)**이 활성화됨
2️⃣ 특징 (정답 및 오답 해설)
✅ 정답: ④ 근육 내 글리코겐
- ATP-PCr 시스템이 고갈되면 **해당과정(Glycolysis)**이 활성화되며, 근육 내 글리코겐이 주요 에너지원으로 사용됨
- 고강도 운동이 지속될 경우 젖산이 축적되기 시작함
❌ 오답 분석
- ① 근육 내 젖산 → X
- 젖산은 해당과정(무산소성 해당작용)의 부산물이지, 에너지원이 아님
- 전력달리기 초반에는 젖산이 거의 생성되지 않음
- ② 혈중 아미노산 → X
- 아미노산은 단백질 대사를 통해 에너지원으로 사용되지만, 고강도 운동 초반에는 거의 기여하지 않음
- 단백질은 주로 장시간 운동 시 보조적인 역할을 함
- ③ 혈중 중성지방 → X
- 중성지방(지방산 대사)은 **저강도·지속적인 운동(유산소 대사)**에서 사용됨
- 전력달리기처럼 고강도 운동 초반에는 사용되지 않음
3️⃣ 예시 (운동 적용)
- 100m 스프린트(전력달리기) 초반 → ATP-PCr 시스템 사용 (크레아틴 인산)
- ATP-PCr 시스템 고갈 후 → 해당과정 활성화 (근육 내 글리코겐 사용)
- 운동 강도가 낮아질 경우 → 유산소 대사(지방산, 혈중 포도당 사용)로 전환
✅ 한 줄 요약
👉 전력달리기 초반에는 크레아틴 인산(PCr)이 주 에너지원이며, 고갈된 후 근육 내 글리코겐이 해당과정을 통해 ATP를 생성한다.
📌 출제 포인트:
✔ ATP-PCr 시스템과 해당과정(무산소성 해당작용)의 연결 관계
✔ 운동 강도에 따른 에너지원 변화
✔ 오답 개념(젖산, 아미노산, 중성지방)이 언제 사용되는지 이해 필요
🏆 2023년 건강운동관리사 운동생리학 문제 풀이 (3단 콤보 적용)
1️⃣ 핵심 개념
👉 세포호흡(Cellular Respiration): 포도당을 분해하여 ATP를 생성하는 과정으로, 해당과정 → TCA 회로(시트르산 회로) → 전자전달계를 거쳐 ATP를 합성함.
2️⃣ 특징 (정답 및 오답 해설)
✅ 올바른 문장 (⭕)
- ㄴ. 미토콘드리아에서 가장 많은 ATP를 생성한다.
- **미토콘드리아의 전자전달계(ETC)**에서 가장 많은 ATP가 생성됨.
- 해당과정(세포질): 2ATP
- TCA 회로(미토콘드리아 기질): 2ATP
- 전자전달계(미토콘드리아 내막): 32 ~ 34 ATP
- ㄷ. ATP가 분해되기 위해서는 물(H₂O)이 필요하다.
- ATP → ADP + Pi 로 가수분해될 때 **물(H₂O)**이 필요함 (ATP 가수분해 반응)
- 이 과정에서 에너지가 방출되어 근육 수축 등에 사용됨.
💧 ATP 가수분해(ATP Hydrolysis)에서 물(H₂O)이 필요한 이유
ATP(아데노신 삼인산, Adenosine Triphosphate)는 세포의 에너지원으로 작용하는데, 에너지를 방출할 때 물(H₂O)이 필수적으로 사용됨. 이 과정이 바로 **가수분해(hydrolysis)**이며, 가수분해란 물 분자를 사용하여 화합물을 분해하는 반응을 의미함.
1️⃣ ATP 가수분해 과정
🔹 ATP + H₂O → ADP + Pi + 에너지
🔹 ATP(아데노신 삼인산)에서 인산기(Pi) 하나가 떨어지면서 에너지가 방출됨.
🔹 이때 **물(H₂O)**이 인산기(Pi)와 결합하여 분리를 촉진함.
🔹 반응은 **ATPase(ATP 분해효소)**에 의해 촉진됨.
✅ 결과:
- ATP → ADP(아데노신 이인산) + Pi(무기인산) + 자유 에너지(△G = -7.3 kcal/mol)
- 근육 수축, 나트륨-칼륨 펌프 작동, 생화학적 반응에 사용됨.
2️⃣ 물이 꼭 필요한 이유
✔ ATP는 매우 높은 에너지를 가진 분자라서, 자연적으로 안정된 상태로 존재하려면 인산기 결합을 끊어야 함.
✔ 물이 들어가야 인산기(Pi)와 결합할 수 있으며, 이 과정이 일어나지 않으면 ATP가 효율적으로 분해되지 않음.
✔ 물은 극성을 띠는 분자로, ATP의 인산기 사이에 있는 공유 결합을 약화시켜 쉽게 끊어지도록 도움을 줌.
3️⃣ ATP 가수분해가 일어나는 실제 사례
🚴 운동 시 근육 수축
- 근육 내 미오신(Myosin) 단백질이 ATP를 가수분해하여 에너지를 방출함.
- 미오신이 액틴(Actin) 필라멘트와 결합하여 수축이 일어나며, 물이 ATP 분해 과정에 필수적으로 사용됨.
🧠 신경 신호 전달 (Na⁺/K⁺ 펌프 작동)
- Na⁺/K⁺ 펌프는 ATP를 가수분해하여 Na⁺와 K⁺ 이온을 세포막을 통해 이동시킴.
- 신경 신호 전달 및 세포 항상성 유지에 필수적임.
🔥 기초대사율 유지 (Basal Metabolic Rate, BMR)
- ATP 가수분해는 심장 박동, 호흡, 체온 유지 등 기초적인 생명 활동을 유지하는 데도 필수적임.
4️⃣ ATP 가수분해 & ATP 재합성 연결
ATP는 계속 사용되지만, ATP 합성도 동시에 이루어짐!
ATP 재합성 과정:
ADP + Pi + 에너지 → ATP + H₂O
(해당과정, TCA 회로, 전자전달계를 통해 ATP 재합성)
💡 즉, ATP는 "사용과 재생"이 반복되는 에너지 순환 시스템의 핵심!
✅ 한 줄 요약:
👉 "ATP가 분해될 때 물(H₂O)이 반드시 필요하며, 이는 ATP의 인산 결합을 끊고 에너지를 방출하는 데 중요한 역할을 한다."
✅ 따라서 정답은 ② (ㄴ, ㄷ)
❌ 틀린 문장 (X)
- ㄱ. 포도당의 에너지는 모두 ATP로 전환된다. → ❌
- 포도당의 에너지는 ATP로 완전히 전환되지 않음.
- 일부는 열(heat)로 소실되며, 생체 대사 과정에서 사용됨.
- ATP 전환 효율은 약 40%, 나머지 60%는 열로 방출됨.
3️⃣ 예시 (운동 적용)
- 단거리 달리기(10초 이내) → ATP-PCr 시스템
- 400m 달리기(30초 ~ 2분) → 해당과정(젖산 생성)
- 장거리 달리기(2분 이상) → TCA 회로 + 전자전달계(미토콘드리아 ATP 생성)
✅ 한 줄 요약:
👉 "미토콘드리아에서 가장 많은 ATP를 생성하며, ATP 분해에는 물이 필요하다. 하지만 포도당의 모든 에너지가 ATP로 전환되지는 않는다."
📌 출제 포인트:
✔ 미토콘드리아의 역할(ATP 생성)
✔ ATP 가수분해 반응(물 필요)
✔ 에너지 전환 효율 (40% ATP, 60% 열 손실)
🏆 2023년 건강운동관리사 운동생리학 문제 풀이 (3단 콤보 적용)
1️⃣ 핵심 개념
👉 고온 노출 시 항상성(Homeostasis) 유지 반응
- 체온이 상승하면 열을 방출하여 체온을 낮추려는 반응이 활성화됨
- 부교감신경 활성 증가 → 혈관 확장, 발한 증가, 대사율 감소
2️⃣ 특징 (정답 및 오답 해설)
✅ 정답: ② 부교감신경 활성 증가
- 고온 환경에서는 부교감신경(Parasympathetic Nervous System, PNS)이 활성화됨.
- 이는 체온을 낮추기 위한 반응을 유도함.
- 말초 혈관 확장 → 열 방출 증가
- 발한 증가 → 증발을 통한 체온 감소
- 심박수 감소 → 열 발생 감소
❌ 오답 분석
- ① 대사율 증가 → ❌
- **대사율(Metabolic Rate)**이 증가하면 열이 더 많이 발생함.
- 고온 환경에서는 체온 상승을 막기 위해 대사율이 감소해야 함.
- ③ 티록신(Thyroxine, T4) 분비 증가 → ❌
- 티록신은 갑상선 호르몬으로, 대사율을 증가시키고 열 발생을 유도함.
- 더운 환경에서는 티록신 분비가 억제됨(대사율을 낮추기 위해).
- ④ 갑상선 자극호르몬(TSH) 분비 증가 → ❌
- TSH(Thyroid-Stimulating Hormone)는 갑상선을 자극하여 티록신(T4) 분비를 촉진함.
- 하지만 고온 환경에서는 체온을 낮추기 위해 TSH 분비가 감소함.
3️⃣ 예시 (운동 적용)
🔥 여름철 운동 시 신체 반응
- 혈관 확장 → 피부 혈류 증가 → 열 방출
- 발한 증가 → 땀이 증발하면서 체온 감소
- 심박수 증가(초기 반응) → 그러나 장기적으로 부교감신경이 활성화됨
- 운동 수행능력 감소 → 더운 환경에서는 탈수와 열 스트레스로 인해 지구력이 저하됨
✅ 한 줄 요약:
👉 "고온 환경에서는 부교감신경이 활성화되어 혈관 확장과 발한을 증가시켜 체온을 낮춘다. 반대로 대사율과 갑상선 호르몬 분비는 감소한다."
📌 출제 포인트:
✔ 부교감신경 활성화 → 혈관 확장, 발한 증가
✔ 대사율과 갑상선 호르몬 분비 감소 → 열 생산 억제
✔ 고온 환경에서 운동 수행능력 저하
🏆 2023년 건강운동관리사 운동생리학 문제 풀이 (3단 콤보 적용)
1️⃣ 핵심 개념
👉 전자전달계(Electron Transport Chain, ETC)
- 미토콘드리아 내막에서 일어나는 산화적 인산화(Oxidative Phosphorylation) 과정
- NADH, FADH₂에서 전자가 전달되면서 ATP가 생성됨
- **ATP 합성효소(ATP Synthase)**가 H⁺의 농도 기울기를 이용해 ATP를 합성
2️⃣ 특징 (정답 및 오답 해설)
✅ 올바른 문장 (⭕)
④ ATP 합성효소(ATP synthase)는 수소(H⁺)가 이동하는 힘을 이용하여 ATP를 생성한다.
- 미토콘드리아 **막사이 공간(intermembrane space)**에는 H⁺가 다량 축적됨.
- H⁺가 농도 기울기에 의해 미토콘드리아 기질(matrix)로 확산되면서 ATP가 합성됨.
- 이때, **ATP 합성효소(ATP synthase)**가 H⁺ 이동의 에너지를 이용해 ADP + Pi → ATP로 전환함.
✅ 정답: ④
❌ 틀린 문장 (X)
- ① NADH는 미토콘드리아 기질(matrix)에서 환원이 시작된다. → ❌
- NADH는 전자전달계에서 산화(oxidation)되며, 전자를 방출
- 즉, 산화(Oxidation) 과정이지, 환원(Reduction) 과정이 아님!
- ② 미토콘드리아 기질에서 코리 회로(Cori cycle) 반응이 일어난다. → ❌
- 코리 회로는 간(liver)에서 일어나는 과정
- 해당과정에서 생성된 젖산이 간으로 이동하여 포도당으로 전환됨
- 미토콘드리아 기질에서 일어나는 것이 아님
- ③ ATP가 합성될 때 산도(pH)는 미토콘드리아 막사이(intermembrane space)가 기질보다 높다. → ❌
- 막사이 공간(intermembrane space)에는 H⁺가 다량 축적되어 있어 pH가 낮음(산성)
- 미토콘드리아 기질(matrix)의 pH가 더 높음(염기성)
3️⃣ 예시 (운동 적용)
🚴 지구성 운동(마라톤, 장거리 사이클) 시 ATP 생성 과정
- 전자전달계를 통해 장시간 ATP 생성 가능
- 미토콘드리아 내막에서 NADH, FADH₂가 전자전달계에 전자를 제공
- H⁺ 농도 기울기에 의해 ATP 합성이 촉진됨
✅ 한 줄 요약:
👉 "전자전달계는 미토콘드리아 내막에서 ATP 합성이 일어나며, H⁺의 농도 기울기를 이용해 ATP 합성효소(ATP synthase)가 ATP를 생성한다."
📌 출제 포인트:
✔ 전자전달계에서 ATP 생성 과정
✔ NADH는 산화되며 전자를 방출 (환원 X)
✔ 코리 회로는 간에서 일어남
✔ 미토콘드리아 막사이 공간은 산성(pH 낮음), 기질은 염기성(pH 높음)
🏆 2023년 건강운동관리사 운동생리학 문제 풀이 (6단 콤보, 실수 방지 전략 반영)
1️⃣ 핵심 개념
👉 혈액 내 산소 농도(O₂ content)는 혈관의 종류(동맥 vs 정맥)에 따라 다르다.
- 동맥혈(산소 많음): 폐에서 산소를 공급받아 조직으로 전달
- 정맥혈(산소 적음): 조직에서 산소를 소비한 후 심장과 폐로 돌아옴
🔹 하지만 허파 순환(pulmonary circulation)에서는 일반적인 원칙과 반대
- 허파 동맥 → "정맥혈"을 운반하는 동맥 (산소 농도 낮음)
- 허파 정맥 → "동맥혈"을 운반하는 정맥 (산소 농도 높음)
2️⃣ 작용 기전 (Mechanism)
- 전신 순환(Systemic Circulation)
대동맥(O₂ 많음) → 조직 → 정맥(O₂ 감소) → 우심방 → 허파 동맥 - 폐순환(Pulmonary Circulation)
허파 동맥(O₂ 적음) → 폐 → 허파 정맥(O₂ 많음) → 좌심방 → 대동맥
🚨 중요 포인트
- 일반적으로 동맥은 산소 농도가 높지만, 허파 동맥은 예외적으로 산소 농도가 낮음!
- 문제에서 **"산소 농도가 가장 낮은 혈액이 흐르는 혈관을 찾으라"**고 했으므로,
정맥과 동맥 중에서 가장 낮은 산소 농도를 가진 곳을 찾아야 함.
3️⃣ 관련된 생리학적 요인
✔ 혈관별 산소 농도 비교 (낮은 순서)
1️⃣ 허파 동맥 (O₂ 가장 적음, 정맥혈을 운반하는 동맥)
2️⃣ 정맥 (조직에서 산소를 소모한 후 심장으로 돌아오는 혈관)
3️⃣ 대동맥 (O₂ 많음, 조직으로 산소 공급)
4️⃣ 허파 정맥 (O₂ 가장 많음, 폐에서 산소 공급받아 심장으로 이동)
✔ 운동 중 산소 농도 변화
- 운동 강도가 높아질수록 조직에서 산소 소비량이 증가 → 정맥혈의 O₂ 농도 더 감소
- 즉, 운동 중에는 허파 동맥의 산소 농도가 더욱 낮아질 수 있음!
4️⃣ 정답 및 오답 분석 (출제자의 의도 반영, 실수 방지)
✅ 정답: ③ 허파 동맥
- "동맥"이지만 정맥혈을 운반하는 동맥 → 산소 농도 가장 낮음.
- "동맥 중에서" 산소 농도가 가장 낮은 혈관을 찾으라는 문제였음.
❌ 오답 분석 (실수 방지 전략 반영)
- ① 대동맥 → O₂ 많음, 폐에서 산소를 공급받은 혈액이 흐름 → X
- ② 허파 정맥 → O₂ 가장 많음, 폐에서 산소를 공급받아 심장으로 돌아옴 → X
- ④ 심장(관상) 동맥 → 심장 근육에 산소를 공급하는 혈관이므로 O₂ 많음 → X
🚨 이전에 했던 실수의 원인 분석 & 방지법
✔ "산소 농도가 가장 낮은 혈액"을 먼저 떠올리는 건 맞는 전략!
✔ 하지만 **"보기에서 동맥과 정맥을 같이 준 이유"**를 고려해야 함.
✔ 단순히 정맥혈을 찾는 게 아니라, "동맥 중에서 가장 산소 농도가 낮은 곳"을 찾는 게 핵심
5️⃣ 출제 의도 및 빈출 포인트
✔ 동맥과 정맥의 산소 농도 차이를 정확히 이해하고 있는가?
✔ 허파 순환에서 허파 동맥과 허파 정맥의 역할 차이를 알고 있는가?
✔ "동맥 = 산소 많다"는 고정관념을 깰 수 있는가?
6️⃣ 연관 개념 확장 (실전 적용)
🔹 운동 시 산소 농도 변화
- 운동 중에는 조직이 더 많은 산소를 소모하여 정맥혈의 O₂ 농도가 더욱 감소함.
- 허파 동맥의 O₂ 농도는 운동 시 더 낮아지며, a-v O₂ 차이가 증가함.
- 즉, 운동할수록 허파 동맥의 산소 농도는 더욱 떨어진다.
✅ 최종 한 줄 요약 (실수 방지 포함)
👉 "산소 농도가 가장 낮은 동맥은 허파 동맥이며, 동맥 중에서 유일하게 정맥혈을 운반하는 혈관이다!"
👉 "앞으로도 동맥과 정맥이 같이 제시된 문제에서는, '출제자가 무엇을 묻는지'를 먼저 분석하고 정답을 선택하자!"
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