본문내용
1. 근수축의 기본 메커니즘
1.1. 근수축의 단위
1.1.1. 근섬유와 근원섬유
근섬유와 근원섬유는 근수축의 기본 단위이다. 근섬유는 단일 골격근세포로, 근육을 구성한다. 근섬유의 지름은 10~100㎛ 정도이며, 근수축의 단위인 근원섬유로 이루어져 있다. 각각의 근원섬유의 지름은 약 1㎛로, 굵은 필라멘트와 가는 필라멘트로 구성되어 있다. 굵은 필라멘트는 미오신 단백질로, 가는 필라멘트는 액틴 단백질로 이루어져 있다. 이러한 근원섬유의 배열과 구조가 근수축 메커니즘의 기본이 된다.
1.1.2. 굵은 필라멘트와 가는 필라멘트
굵은 필라멘트(미오신 단백질)는 2개의 소단위가 붙어있는 형태로, 각 소단위는 꼬리부분과 머리부분으로 구성되어 있다. 꼬리부분은 중앙을 향하며 머리 부분은 액틴과 결합할 수 있는 부분과 ATP와 결합할 수 있는 부분을 가져 교차결합에 중요한 역할을 한다. 결합된 ATP가 분해되면서 방출되는 에너지에 의해 미오신 머리가 움직이게 되며, 이에 의해 액틴 단백질을 근원섬유마디 가운데 쪽으로 끌어오면 근원섬유마디의 간격이 좁아지며 각각의 근원섬유마디에서 발생하는 이러한 힘이 합쳐져 근력으로 작용한다.
한편, 가는 필라멘트(액틴 단백질)는 액틴 분자가 꼬인 나선형 사슬 형태로 연결되어 있다. 근수축이 일어나는 동안 트로포마이오신이라는 단백질이 관여하는데, 이 단백질은 액틴필라멘트를 따라 감겨있는 구조이며 교차 결합하는 액틴부위를 덮는다. 또한 근수축에 관여하는 다른 분자인 트로포닌은 액틴 필라멘트 위에 존재하여 트로포마이오신을 안정화시키고 액틴과 마이오신의 결합을 돕는다. 소포체에서 빠져나온 칼슘이온 단백질이 트로포닌과 결합하면 불안정해진 트로포마이오신이 변형되어 액틴과 미오신은 결합할 수 있게 된다.
1.1.3. 근절 구조
근절 구조는 근원섬유를 옆에서 보면 밝고 어두운 띠의 연속적인 배열로 구성되며, 이는 미오신과 액틴 필라멘트의 겹쳐진 배열로 인해 이러한 형태가 나타난다. 밝은 부분 중앙에는 수직으로 선이 나타나며 이를 Z선이라고 한다. Z선을 기준으로 나뉘는 각 단위를 근원섬유마디 혹은 근절이라 한다. 근절의 길이는 근수축과 이완에 따라 달라지며, 수축 시 근절의 길이가 줄어들고 이완 시 근절의 길이가 늘어나게 된다.
1.2. 근수축의 과정
1.2.1. 골격근에서의 근수축
골격근에서의 근수축은 다음과 같은 과정으로 일어난다.
운동뉴런 말단에서 분비된 아세틸콜린에 의해 근세포막이 탈분극된다. 이 활동전위가 T세관을 따라 근섬유로 전도되면서, 근소포체에 저장되어있던 칼슘 이온이 방출된다. 방출된 칼슘 이온이 트로포닌과 결합하면서 액틴의 결합부위가 노출된다. 이때 ATP 분해효소의 활성화로 ATP가 분해되면서, 미오신은 고에너지 상태로 존재하게 되어 액틴과 교차결합을 형성한다. 미오신 머리가 변형되면서 파워스트로크를 통해 액틴 필라멘트를 안쪽으로 잡아당기게 된다. 이러한 교차결합주기가 반복되면서 근원섬유에서의 수축이 일어나고, 이것이 모여 최종적으로 근육의 수축이 유발된다. 이러한 골격근에서의 근수축 과정을 통해 우리는 다양한 움직임을 수행할 수 있게 되는 것이다.
1.2.2. 심근에서의 근수축
심근에서의 근수축은 골격근과는 다른 독특한 특성을 가진다. 심근 세포는 스스로 활동전위를 생성할 수 있는 박동원(pa...
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