생리학에 관한 주제: 근육

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Contents

 

1. 근육의 종류

인간의 몸은 다양한 근육으로 구성되어 있다.

 

근육은 크게 골격근, 심근, 민무늬근 등 세 종류로 구분된다.

 

보통 근육이라고 하면 팔다리의 근육을 떠올리게 되는데, 이것은 골격근에 해당된다. 골격근은 기본적으로 두 개의 뼈에 걸쳐 있으며 근육의 이완과 수축을 통해 다리와 팔 등을 움직이게 하는 작용을 한다. 심근은 심장과 벽을 이루는 근육이다. 심근은 항상 수축과 이완을 반복하며 혈액을 내보내는데, 이것은 심근의 작용에 따른 것이다.

 

민무늬근은 주로 혈관과 소화관, 방광, 자궁 등의 장기를 움직이는 근육이다. 예컨대 위장의 벽을 이루는 민무늬근은 수축을 통해 꿈틀 운동을 일으켜 음식물 등 내용물을 이송하여 소화를 돕는다. 방광과 자궁의 민무늬근은 배설과 분만 시 수축한다.

 

골격근, 심근, 민무늬근은 서로 다른 특징이 있지만 공통점도 있다. 골격근은 다리를 굽히거나 손을 흔들 때 자기 의향대로 자유롭게 움직일 수 있다.

 

반면 심근과 민무늬근은 자율 신경의 조절을 받기에 원하는 대로 자유롭게 움직이지 못한다. 그래서 골격근을 맘대로근, 심근과 민무늬근은 제대로근이라고 한다. 또 골격근과 심근에는 가로 줄무늬 모양이 보인다. 이 특징 때문에 골격근과 심근을 총칭하여 가로무늬근이라고 한다. 민무늬근은 가로무늬근이 아니기에 가로 줄무늬가 없다. 

 

	골격근	심근	민무늬근
위치	뼈에 부착	심장의 벽	혈관, 소화관, 방관, 자궁 등
줄무늬	있음		없음
자동성	없음	있음
조절	의지로 조절	의지로 조절 불가
신경 지배	운동 신경	자율 신경

 

 

2. 골격근의 구조

골격근은 기본적으로 관절을 사이에 두고 있는 두 개의 뼈에 부착되어 있다. 따라서 골격근을 수축시켜 관절을 움직일 수 있다. 골격근은 근섬유(근세포)라는 섬유 모양의 세포가 모여 다발을 이루어 형성된다.

 

근섬유의 직경은 50 ~ 100㎛, 길이는 수mm에서 긴 것은 10cm 이상 되는 것도 있다. 이처럼 어느 정도의 길이를 가지고 있어서 근섬유라고 불린다. 근섬유 속에는 한층 더 많은 섬유가 다발을 이루고 있는데, 이를 근원섬유라고 한다.

 

근원섬유는 두 종류의 단백질로 구성되어 있다. 골격근을 현미경으로 관찰하면 줄무늬가 보인다고 앞서 설명했는데, 이 두 종류의 단백질이 무늬를 만들어낸다. 그 두 가지를 각각 굵은 필라멘트(마이오신)와 가는 필라멘트(액틴)라고 하며, 각 근원섬유 속에 반복적으로 배열되어 있다. 굵은 필라멘트와 가는 필라메튼가 서로 만나 닿는 부분의 색이 짙어서 이것이 줄무늬 형식으로 보인다.

1) 굵은 필라멘트

굵은 필라멘트 부분을 현미경으로 보면 어두운 색으로 보여서 A띠 또는 어두운 띠라고 불리며, 마이오신이라는 단백질이 다발을 이루어 형서된 것이다.

 

마이오신 하나는 가늘고 긴 꼬리 부분과 두 개의 머리 부분을 가지고 있다. 마이오신의 꼬리 부분이 다발을 이루어 굵은 필라멘트를 만들고, 머리 부분은 양옆으로 튀어나와 있으며, 가는 필라멘트와 사이에서 중간 역할을 한다. 이것은 근육이 수축할 때 중요한 작용을 한다.

 

2) 가는 필라멘트

가는 필라멘트 부분은 밝은 색으로 보여서 I띠 또는 밝은 띠라고 부른다.

 

A띠 중앙에 굵은 필라멘트만 있는 부분은 H구역이라고 한다. 주로 액틴이라는 공 모양의 단백질이 목걸이처럼 연속적으로 배열되어 형성된다. 액틴은 두 줄의 나선형을 이루고 있는데, 트로포마이오신이라는 섬유 모양의 단백질이 이 나선을 따라 결합되어 있다. 또 트로포닌이라는 공 모양의 단백질이 일정 간격으로 필라멘트에 달라붙어 있다. 

 

 

3. 근수축의 원리

근절에서 굵은 필라멘트와 가는 필라멘트가 서로 엇갈린 형태로 반복 배열되어 있다.

 

근육의 수축은 가는 필라멘트에 굵은 필라멘트가 미끄러져 들어가면서 발생한다. 이를 활주 현상이라고 한다. 활주 현상은 굵은 필라멘트에서 나온 마이오신의 머리 부분이 가는 필라멘트의 액틴과 결합하면서 시작된다. 그러면 가는 필라멘트에 결합한 마이오시느이 머리 부분은, 배를 젓는 노처럼 움직여 나가는 필라멘트의 근절 중앙을 향해 움직인다.

 

그리고 마이오신의 머리 부분은 가는 필라멘트에서 떨어져 수nm 떨어진 자리에서 가는 필라멘트와 결합한다. 이를 반복하면서 근육이 이완되고 또 수축된다. 근육이 수축할 때 각 필라멘트의 길이가 달라지는 것이 아니라 근절의 길이만 짧아진다. 

 

 

4. 신경과 근육의 전달

근육에 신호를 전달하는 신경을 운동 뉴런이라고 한다.

 

이 신경 돌기를 통해 신경의 흥분이 전달되어 근육을 움직인다. 운동 뉴런의 신경 말단은 넓게 펼쳐져 있어서 운동 종말판이라고 하며, 뉴런이 흥분하여 활동 전위가 운동 종말판에 도달하면, 운동 종말판 안으로 칼슘 이온이 흘러든다. 그러면 시냅스 소포가 세포막으로 이동하여 아세틸콜린을 방출하고, 아세틸콜린은 근섬유막 표면에 있는 아세틸콜린 수용체에 결합한다.

 

이를 통해 근섬유막에서 전위 변화가 일어나 새로이 활동 전위가 발생한다. 신경의 흥분이 높아져 활동 전위의 유발 빈도가 높아지면, 아세틸콜린이 다량 방출되어 종말판 전위가 커지고 그 결과 근섬유에 활동 전위가 발생한다. 신경으로부터 전달된 활동 전위는 그렇게 근육에 도달한다. 

 

 

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