골격근 구조와 근수축
쉽게 말하면
근육은 가는 실(액틴)과 굵은 실(마이오신)이 겹쳐 있는 작은 칸(근절)들이 줄줄이 이어져 있어요. 힘을 줄 때 실의 길이가 줄어드는 게 아니라, 굵은 실의 머리가 가는 실을 잡아당겨 실끼리 더 깊이 겹쳐져요. 그래서 칸이 짧아지고 근육 전체가 줄어들어요.
시험용 정의
골격근은 근육 → 근속(다발) → 근섬유(근세포) → 근원섬유 → 근절 순으로 이루어진다. 근절은 수축의 기본 단위로, 굵은 마이오신과 가는 액틴 필라멘트가 겹쳐 있다. 활주설(sliding filament theory)에 따르면 근수축은 필라멘트 길이가 줄어드는 게 아니라, 마이오신 머리가 액틴을 끌어당겨 액틴이 근절 중앙으로 미끄러져 들어가며 근절이 짧아지는 것이다.
비유로 이해하기
마이오신 머리는 줄다리기 팀원들, 액틴은 밧줄이다. 팀원들이 밧줄을 잡았다 놓았다(교차결합)를 반복하며 당기면 밧줄이 가운데로 끌려온다. 팀원 몸(마이오신) 길이도 밧줄 길이도 그대로다.
자세히
그림으로 보기: 골격근의 구조
- 근육뼈에 붙은 근육 전체
- 근속(다발)근섬유 묶음
- 근섬유(근세포)근육 세포 하나
- 근원섬유근섬유 안의 가는 실
- 근절수축의 기본 단위, 액틴과 마이오신이 겹침
먼저 알아 둘 말
| 말 | 뜻 |
|---|---|
| 근원섬유와 필라멘트 | 근섬유(근세포) 안에 가득 찬 가는 실 다발이 근원섬유다. 그 안에 굵은 마이오신 필라멘트와 가는 액틴 필라멘트가 번갈아 겹쳐 줄무늬를 만든다 |
| 근절과 Z선 | 근원섬유를 이루는 반복 마디 하나가 근절이고, 마디의 경계선이 Z선이다. 근절이 동시에 짧아지면 근육 전체가 짧아진다 |
| 교차결합 | 마이오신 머리가 액틴에 붙어 다리를 놓는 것. 붙은 채 머리를 꺾어 액틴을 당기는 동작이 파워 스트로크다 |
| 아세틸콜린(ACh) | 운동신경 끝에서 근육으로 "수축하라"는 신호를 전하는 화학 물질(신경전달물질). 신경과 근육이 만나는 곳이 신경근 접합부다 |
| 활동전위와 탈분극 | 세포막 안팎의 전기 차이가 순간적으로 뒤집히는 전기 신호. 막 안쪽이 평소 음(−)에서 양(+)쪽으로 바뀌는 것을 탈분극이라 한다 |
| 근형질세망과 T세관 | 근형질세망은 근섬유 안에서 칼슘을 저장하는 그물 모양 주머니. T세관은 근섬유막이 안쪽으로 파고든 관으로, 전기 신호를 근섬유 깊숙이 빠르게 전한다 |
| 트로포닌과 트로포마이오신 | 액틴 위에 붙은 조절 단백질. 평소엔 트로포마이오신이 마이오신이 붙을 자리를 가리고 있다가, 칼슘이 트로포닌에 붙으면 비켜서 자리가 드러난다 |
흥분-수축 연관 순서
- 운동신경 말단에서 아세틸콜린(ACh) 분비 → 근섬유막 탈분극(활동전위)
- 활동전위가 T세관을 따라 안으로 전달
- 근형질세망에서 Ca²⁺ 방출
- Ca²⁺가 트로포닌 C에 결합 → 트로포마이오신이 액틴의 결합 자리를 드러냄
- 마이오신 머리가 액틴에 결합(교차결합) → 파워 스트로크로 당김
- 새 ATP가 마이오신 머리에 붙으면 액틴에서 떨어지고, ATP 분해 에너지로 머리가 다시 세워짐
- 자극이 끝나면 Ca²⁺가 근형질세망으로 다시 펌프(이때도 ATP 필요) → 이완
근절에서 줄어드는 것과 그대로인 것
| 부위 | 수축 시 |
|---|---|
| A대(마이오신 길이) | 그대로 |
| I대(액틴만 있는 부분) | 짧아짐 |
| H대(마이오신만 있는 부분) | 짧아지거나 사라짐 |
| 근절(Z선~Z선) | 짧아짐 |
ATP의 두 가지 역할
ATP는 ① 마이오신 머리를 액틴에서 떼어 내고 다시 세우는 데, ② 칼슘을 근형질세망으로 다시 퍼 올리는 데 쓰인다. 사후경직은 ATP가 없어 교차결합이 풀리지 않아 생긴다.
시험에 이렇게 나와요
- 근수축 순서: 활동전위 → 근형질세망에서 칼슘 방출 → 트로포닌 결합 → 액틴·마이오신 교차결합
- 활주설: 수축 때 A대는 그대로, I대·H대가 짧아진다
- 근절 = Z선에서 Z선까지
NSCA-CPT 출제 범위·표준 교재 기반
확인 문제
Q1. 근수축이 시작될 때 근형질세망에서 나와 트로포닌에 붙는 이온은?
- 칼슘(Ca²⁺)
- 나트륨(Na⁺)
- 칼륨(K⁺)
- 염소(Cl⁻)
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1번 칼슘(Ca²⁺)
신경 자극이 T세관을 따라 들어오면 근형질세망이 칼슘을 내보내고, 칼슘이 트로포닌에 붙어 트로포마이오신을 비켜 세운다. 그러면 마이오신이 액틴에 붙을 수 있다.
Q2. 근수축 시 길이가 변하지 않는 것은?
- A대
- H대
- 근절
- I대
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1번 A대
A대는 마이오신 길이 그 자체라 변하지 않는다.
Q3. 신경근 접합부에서 분비되는 신경전달물질은?
- 노르에피네프린
- 도파민
- 세로토닌
- 아세틸콜린
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4번 아세틸콜린
운동신경은 아세틸콜린을 분비한다.
Q4. 칼슘이 결합해 액틴의 결합 부위를 드러나게 하는 단백질은?
- 타이틴
- 크레아틴
- 마이오글로빈
- 트로포닌
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4번 트로포닌
칼슘이 트로포닌에 붙으면 트로포마이오신이 움직인다.
헷갈리기 쉬운 O·X
근수축은 액틴과 마이오신 필라멘트 자체가 짧아지면서 일어난다.
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X 필라멘트는 그대로, 겹치는 정도가 늘어난다(활주설).
ATP는 마이오신 머리가 액틴에서 떨어지는 데 필요하다.
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O 그래서 ATP가 없으면 경직이 생긴다.
이완할 때는 ATP가 필요 없다.
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X 칼슘을 근형질세망으로 되돌리는 펌프에 ATP가 든다.