근육에 대해 알아보기(2)

근육은 우리 몸의 조직 중 하나로, 우리가 움직이고 힘을 발휘하는 데에 중요한 역할을 합니다. 근육은 수축과 이완을 통해 우리 몸을 움직이게 하며, 운동을 할 때 힘을 발생시키고 지지력을 제공합니다. 근육은 우리 몸을 더 강하고 건강하게 만들어 주는 중요한 역할을 합니다. 근육을 꾸준히 운동하고 강화시키면 체력이 향상되고 우리 몸의 대사율도 올라갑니다. 또한, 근육은 우리가 노화에 따른 근력 감소를 예방하고, 다양한 질병과 부상으로부터 보호해 줄 수도 있습니다.

 

1. 뼈대근육

1) 근육수축의 조건

• 근육세포질그물에서 칼슘이온(Ca2+) 방출 ➔ 칼슘이온이 트로포닌 C와 결합하여 트로포닌 복합체가 활성화 ➔ 트로포미오신이 이동 ➔ 액틴필라멘트의 미오신결합부위가 노출

수축된 근육	이완된 근육
액틴의 미오신 결합부위가 노출되면 미오신 머리는 연결다리(교차결합, cross bridge)를 형성하여 액틴에 부착하고 근육수축이 일어남	전기적신호가 사라지면 칼슘이온이 근육세포질그물 안으로 흡수되고 액틴은 미오신에서 분리되어 본래 상태로 돌아가게 되어 근육은 이완

 

2) 필라멘트 활주설(sliding therory)이란?

• 근육이 수축되면 I 대는 짧아지지만, A 대는 원래 길이와 같이 일정하게 유지
• 액틴필라멘트와 미오신필라멘트는 각각의 길이를 바꾸지 않고 액틴과 미오신의 상호작용 결과 가는 액틴필라멘트가 굵은 미오신필라 멘트사이로 미끄러져 들어감으로써 근육원 섬유마디(근절)가 짧아지고(즉, 근육이 짧아짐) 장력이 발생함으로써 근육이 수축하게 됨

 

3) 근육수축  에너지

• 근육이 수축하거나 이완할때 는 ATP(아데노신삼인산) 분해 시 발생하는 에너지가 필요
• ATP에서 방출되는 에너지를 사용하는 경우
• 근육 수축과정에서 액틴에 미오신머리가 부착하여 연결다리(교차결합)를 움직일 때
• 이완과정에서 칼슘이온(Ca2+)이 근육세포질그물로 회수될 때
• 연결다리와 액틴의 결합이 지속되지 않도록 주기적으로 떨어뜨릴 때

 

• 에너지 공급을 위해 ATP는 다음의 3가지 과정에 의해 생성
• 크레아틴인산과 ADP에서 ATP가 생성되는 과정
• 사립체(미토콘드리아) 내에서 이루어지는 산화적 인산화 과정
• 글리코겐 또는 포도당에서 피루브산을 거쳐 젖산이 생성되는 해당과정

근육의 수축 및 이완에 사용되는 ATP의 3가지 생산경로

 

 

4) 근육수축의 종류(형태)

• 단일수축(연축, twitch) : 1회의 활동전위에 의해 발생하는 수축
• 가중(summation) : 첫 수축이 완전히 끝나기 전에 두 번째 전기적 신호를 가하면 별도의 활동 전위가 발생하며, 수축이 중복되어 더욱 큰 최대점의 수축이관찰

 

• 강축(tetanus) : 고빈도의 전기적 신호로 반복하면 수축이 가중되어 각각의 개별적인 단일수축을 구별할 수 없게 되며, 장력이나 단축의 높이가 시간과 함께 증가하여 일정한 수치에서 최대가 되는 상태

① 불완전강축(incomplete tetanus) :

전기적 신호를 긴 시간 간격으로 연속해서 가할 때 이완기에 해당하는 부분에서 다음의 수축이 나타나는 것

② 완전강축(complete tetanus) :

전기적 신호를 짧은 시간 간격으로 연속해서 가할 때 이완현상 없이 수축상태만 발생하는 것

 

• 긴장(tonus) : 근육에 있는 여러 운동단위의 일부분이 서로 번갈아가면서 약한 수축을 하게 되는데 이러한 뼈대근육의 휴지기 장력(resting tone)
• 구축(contracture) : 근육이 비가역적으로 경화되는 이상상태로서 활동전위가 유발되지 않아도 강축이 일어나는 것

 

5) 근육수축의 종류(장력과 길이 변화)

• 등척수축(isometric contraction) : 근육의 양끝을 고정한 다음 근육을 자극하면 짧아지지 않고 장력만 발생하는 것  ➔ 자세를 유지하는 운동

• 등장수축(isotonic contraction) : 근육의 상단만 고정하고 하단에는 하중이 일정한 추를 달아 근육을 자극하면 근육은 추를 들어 올리는 것 ➔ 보행운동, 무릎을 구부리거나 팔을 구부리는 운동 등

 

2. 심장근육

• 심장벽의 중간층을 형성하는 두꺼운 근육
• 가로무늬근육(횡문근)이면서 자율신경의 지배를 받는 제대로근(불수의근)
• 심장근육의 기능적인 특징은 율동성, 전도성, 흥분성, 수축성
• 심장근육섬유는 세포막으로 둘러싸인 하나의 세포이며, 1개의 근육섬유 한쪽 끝이 다른 근육섬유의 한쪽 끝과 접하는 곳은 사이원반(개재원반, intercalated disc)에 의해 강하게 결합되어 전체적으로 그물구조를 형성
• 의지에 따라 움직일 수 없는 제대로근(불수의근)
• 가로무늬는 없음
• 심장근육을 제외한 위, 방광, 자궁 등의 내장이나 혈관의 모든 내장근육이 민무늬근육임
• 무늬근육의 수축은 피로하지 않게 이루어지며 약간의 에너지만 소비하므로 장시간 지속되는 수축에 적합
• 민무늬근육은 자율신경에 이중지배(교감신경과 부교감신경)를 받음

 

3. 민무늬근육

1) 민무늬근육의 종류

① 단단위민무늬근육(단단위평활근, single-unit smooth muscle)

• 몇 개의 민무늬근육세포가 틈새이음(gap junction)으로 연결되어 있으며 그곳을 통해 민무늬근육세포의 흥분이 인접 민무늬근육세포로 전달
• 소화관, 자궁, 요관 등
• 신경이나 호르몬의 작용이 없어도 자율적으로 규칙적인 수축을 하는 특징이 있음

② 다단위민무늬근육(다단 위평활근, multiunit smooth muscle)

• 세포 간의 틈새이음이 없어 흥분이 세포에서 세포로 확산되는 일은 없음
• 털세움근(입모근), 동공조임근(동공괄약근), 동공확대근(동공산 대근), 혈관민무늬근육 등
• 자율성이 없고 신경의 지배를 받기 때문에 지배신경이 흥분했을 때만 활동전위를 발생하여 수축하는 특징이 있음

 

2) 민무늬근육의 수축과 이완

• 민무늬근육의 수축과 이완은 칼슘이온농도에 의존한 미오신의 인산화와 탈인산화에 의해 조절
• 주로 세포바깥액 내의 칼슘이온을 세포막에 있는 칼슘이온통로를 통해 세포 안으로 유입시켜 조달➔ 유입된 칼슘이온은 칼슘이온 결합단백질인 칼모듈린(calmodulin)과 결합해서 칼슘·칼모듈린 복합체를 형성➔ 미오신의 경사슬에 위치한 미오신경사슬인 산화효소(MLCK)를 활성화시켜 민무늬근육의 수축을 일으킴

민무늬근육의 수축기전에서 칼슘이온의 역할

 

 

 

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오늘은 근육수축의 종류와 심장근육 및 민무늬근육에 대해 알아보았습니다. 근육은 우리 몸의 움직임과 기능에 핵심적인 역할을 담당하며, 다양한 종류의 근육이 서로 협력하여 우리가 건강하고 활동적인 삶을 영위할 수 있도록 도와줍니다.