1. 소개
근육세포의 결합조직인 근육은 수축과 이완의 반복으로 인체가 다양한 움직임과 기능을 수행할 수 있게 합니다. 이러한 과정은 근육 섬유 내의 생화학적 및 생체역학적 사건의 복잡한 상호작용을 포함하여 복잡하고 엄격하게 규제됩니다. 또한, 근저항 운동은 근력과 지구력을 유지하고 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.
2. 근육의 수축
-정의: 근육 수축은 근육 섬유가 장력을 생성하고 단축되어 힘을 생성하는 과정입니다. 이 힘은 움직임을 실행하고 자세를 유지하며 신체 내 다양한 생리적 기능을 촉진하는 데 필수적입니다.
-근육 수축 메커니즘: 근육 수축은 주로 1950년대 Andrew Huxley와 Hugh Huxley가 제안한 개념인 슬라이딩 필라멘트 이론에 의해 주도됩니다. 이 이론에 따르면, 근육 수축은 얇은 액틴 필라멘트가 근육 섬유 내의 두꺼운 미오신 필라멘트 위로 미끄러져 이동하여 이러한 필라멘트가 겹칠 때 발생합니다. 근육 수축의 주요 단계는 다음과 같습니다.
1. 신경근 접합부 활성화: 이 과정은 운동 뉴런과 근육 섬유 사이의 특수 시냅스인 신경근 접합부에서 운동 뉴런이 아세틸콜린을 방출하는 것으로 시작됩니다.
2. 활동 전위 전파: 방출된 아세틸콜린은 근섬유막을 따라 전하의 급격한 변화인 근섬유막을 따라 활동 전위를 유발합니다. 3. 칼슘 이온 방출: 활동 전위는 T세관으로 알려진 세관 네트워크를 통해 근육 섬유 깊숙이 이동하여 근형질 세망에서 칼슘 이온이 방출됩니다.
4. 교차 형성: 칼슘 이온은 액틴 필라멘트의 조절 단백질인 트로포닌과 결합하여 형태 변화를 일으킵니다. 이러한 변화로 인해 액틴 필라멘트의 결합 부위가 노출되어 미오신 머리가 부착되어 교차 다리를 형성할 수 있습니다.
5. 파워 스트로크: 미오신 머리는 파워 스트로크를 겪으며 액틴 필라멘트를 근섬유의 기본 구조 단위인 근절의 중심 방향으로 끌어당깁니다.
6. 근육 단축: 교차 다리가 반복적으로 형성되고 분리됨에 따라 액틴 필라멘트가 미오신 필라멘트 위로 미끄러지면서 근육 단축 및 수축이 발생합니다.
7. ATP 의존적 분리:** ATP(아데노신 삼인산)는 액틴 필라멘트에서 미오신 머리를 분리하여 다음 수축 주기를 준비하는 데 필요합니다.
-근육 수축 유형: 근육 수축에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
1. 등척성 수축: 근육 길이의 변화 없이 근육 긴장이 생성됩니다. 이러한 유형의 수축은 자세를 유지하는 등 정적인 자세를 유지할 때 분명하게 나타납니다.
2. 등장성 수축
-동심성 수축: 수축 중에 근육이 짧아지고 장력은 일정하게 유지되거나 증가합니다.
- 편심성 수축: 수축하는 동안 근육이 늘어나고 장력이 유지되거나 감소합니다. 이는 종종 통제된 체중 감량과 관련이 있습니다.
3. 근육의 이완
-정의: 근육 이완은 근육 섬유가 휴식 길이로 돌아가고 긴장이 감소하는 과정입니다. 이는 근육 기능의 중요한 측면으로, 움직임을 제어하고 지속적인 수축을 방지합니다.
-근육 이완의 메커니즘: 근육 이완은 신경 신호의 중단과 수축 중에 발생하는 활성 과정을 포함합니다. 근육 이완의 주요 단계는 다음과 같습니다.
1. 신경 신호 중단: 운동 뉴런은 신경근 접합부에서 아세틸콜린 방출을 중단하여 활동 전위가 중단됩니다.
2. 칼슘 이온 펌핑: 칼슘 이온을 근형질 세망으로 다시 펌핑하여 세포질의 칼슘 농도를 감소시킵니다.
3. 트로포닌-트로포미오신 복합체 재형성: 칼슘 이온 농도가 감소함에 따라 트로포닌-트로포미오신 복합체는 액틴 필라멘트에 억제 위치를 다시 설정하여 미오신 결합 부위를 차단합니다.
4. 교량의 분리: ATP에 의존하여 액틴 필라멘트에서 미오신 머리가 분리되어 근육 섬유가 이완됩니다.
5. 수동 탄력성: 근육 섬유와 결합 조직의 탄성 특성은 수동 근육을 늘려 휴식 상태로 돌아가는 데 도움을 줍니다.
-근육 이완 및 에너지 소비: 근육 수축에는 상당한 양의 에너지가 필요하지만, 근육 이완은 에너지 보존 메커니즘에 의존하는 보다 수동적인 과정입니다. 칼슘 이온이 근형질 세망으로 다시 능동적으로 수송되고 ATP (adenosine triphosphate) 에 의존하여 미오신 머리가 분리되는 것은 근육 섬유 내의 전반적인 에너지 균형에 기여합니다.