근육계 Muscular System Part -1

근육계 Muscular System

 

 인간은 많고 복잡한 부속품으로 이루어져 있다.

두뇌와 척수(중추신경), 말초신경(뇌신경, 척수신경, 자율신경), 근육계 및 골격계인 뼈,

관절, 인대, 근육(힘살), 건(힘줄), 심장혈관계(순환기계), 호흡기계, 소화기계, 비뇨기계,

생식기계, 내분비계, 외피계 등이 있다.

 

 “인간은 사고하고 행동하는 동물이다.” 라고 정의 할 때 사고(생각)를 담당하는 것은 두뇌이다.

생각의 결과 두뇌에서 내려진 행동지침을 전달하는 통로가 말초신경이며 그 명령대로 동작과

행동을 취하는 일은 골격근의 몫이다.

 인체 근육계의 기본적인 임무는 뼈를 움직여서 인체의 운동을 일으키는 것이고 부수적으로

인체의 모양과 윤곽을 형성하는데 기여한다. 근조직은 전체 체중의 40～50%를 차지하며 

여성보다 남성의 경우 그 비율이 높고 인체에서 가장 큰 부피를 차지하는 기관이다.

근육의 수는 500~600여개로 사람마다 근육의 수는 차이가 난다.

 

1. 근육조직의 특수성

 

근육 조직은 특수한 세포로 형성되어 특수성을 갖게 되는데 그 특수성은 다음

네 가지로 성격을 짓는다.

 

1) 근육조직은 흥분성 Irritability 을 갖는다.

 

중추신경으로부터의 자극에 대해서 반응을 일으키는 성질로 근육기능의 기초이다.

 

                               그림) 감각령과 운동령의 자극의 전도에 의한 흥분성

 

 

2) 근육조직은 수축성 Contractibility을 갖는다.

 

 근육 운동의 기능으로 근조직이 짧고 두꺼워지는 성질이다. 근육의 생명은 바로

이 수축성에 있다. 이로 인해 근육을 수십 년간 사용하다 보면 근육의 길이가 점점

짧아지게 된다.

 그 결과 근육이 작용하는 관절의 관절간격이 점점 좁아지게 되는데,

이러한 현상이 인간의 대표적인 척추와 관절에 나타나는 근 골격근의 퇴행성 변화

곧 노화 현상이 일어난다.

 

  그림) 근육의 수축과 신장의 운동경로

                                                 

 

3) 근육은 신장성 Extensibility을 갖는다.

 

 골격근은 기능적으로 서로 길항하는 한 쌍을 갖는다. 그 중에 하나가 운동을 일으키기

위해서 수축하면 다른 하나는 신장을 해서 그 운동을 억제해서 길항 하도록 한다.

 심장으로 혈액이 들어오려면 심장의 면적이 넓어야 한다. 그래서 혈액이 심장 내에

충만할 때 심장근은 근육의 신장성에 의해 늘어나 심장을 넓힌다.

내장근의 경우는 위에 내용물이 들어온다든지 혈관에 혈액이 들어오거나 하면 신장성에

의해 내경이 늘어나도록 되어 있다.

 근육은 인간의 심리상태나 기분을 그대로 반영하는 유일한 신체 조직이다.

 좋지 않은 심리상태(슬픔, 놀람, 무서움, 분노, 불안, 초조, 우울, 화, 질투, 시기,

스트레스, 좌절)의 경우에는 전신의 근육이 긴장되어 뭉치게 되는데 특히 목과 머리

근육의 반응이 가장 크다.

 (두통 유발이 대표적 특징) 이때 통증 때문에 신체 컨디션이 나빠지므로 정신적 상태가

더욱 나빠진다.

 좋은 심리상태(기쁨, 희열, 상쾌, 시원, 사랑, 칭찬)등 때에는 신체 컨디션이 좋아진다.

근육의 능력은 그 사람 나름대로 때에 따라서 변할 수 있는 한계가 있다.

 그 근육 능력의 한계 이상으로 욕심을 부리면 근육에 병적인 변화를 초래 할 수 있다.

 

4) 근조직은 탄력성 Elasticity 을 갖는다

 

 근육의 탄력성은 운동을 일으키기 위해 수축을 한 근육의 행위가 끝난 다음 원래의 길이로

돌아가는 성질을 말한다.

 

 그림) 근속 fasicle의 종류와 위치

              근속은 근육의 모양을 결정한다

 

근조직의 형성

 

 

 각기 근육은 섬유조직으로 된 “근막(fascia)”의 일부인 결체 조직의 피에 의해 둘러

싸여서 인접한 근육의 근막이나 피하의 다른 결체조직이나 또는 근막에 가서 연결된다.

근육의 최소 구성단위인 근섬유 Muscle fiber(근내막endomysium에 둘러싸임) 다발은

하나의 근속 Fasicle(근주막perimysium에 둘러싸임)을 이루며 이 근속 다발들이 모여

근복 Muscle belly(근외막epimysium, 근상막에 둘러싸임)을 이룬다.

                                                      그림) 근막의 종류

 

 근막 Fascia은 혈관과 신경을 전달받고 각 근섬유에 모세혈관과 말초신경을 분포시켜

근세포 사이사이에 필요시 조직액이 전달된다.

근막은 섬유성 결체조직으로 튜브형(tube), 시트형(sheet)으로 되어있고 약간은 두껍고

조밀하며 약간은 얇고 필름 같은 막으로 되어있다. 모든 근막은 몸의 전체로 연결된다.

천층근막 Superficial fascia은 진피 밑 느슨하고 지방성 결체조직을 말한다.

 지방으로 채워져있다.

반면에, 심층근막 Profundus fascia은 근육주위에 걸쳐있는 조밀한 결체조직,

즉 격막(중격)이라 한다. 건강한 상태에서는 근육과 근육내의 물질 이동의 윤활제

역할을 한다.

이렇게 형성된 근육의 양끝이 골막에 연결되는데 뼈의 연결은 두 가지 형이 있다.

 

1) 근육성 정지fleshy attachment

근 섬유가 바로 골막에 부착하는 것으로, 부착되는 부위와 넓게 퍼져서 정지되어 작용 시

힘이 분산되는 경우의 근육이다.

 

2) 섬유성 정지fibrous attachment

정지점이 한곳에 집중되어서 수축 시 강한 힘을 받게 되기 때문에 건(tendon)에 정지된다.

근섬유가 근육의 긴축을 따라 평행해서 각기 기시(origin)와 정지(insertion)에 부착을 해서

그 근육의 모형을 결정하게 되는데 각 근육의 모형은 정지하는 형태에 따라 여러 가지 형태를

형성하게 된다.

 

근섬유의 구조와 기능

 

근섬유는 세포핵이 한 개 이상이고 근초sacrolemma라는 세포막에 둘러싸여 있다.

근섬유 내부로 깊이 들어가 T세관(황근관)transverse tubules을 이룬다. 근섬유 안에

근형질세망Sacroplasmic reticulum이라고 하는 것이 있는데 여기에서 칼슘Ca2+을 분비하여

근육이 수축과 신장이 되게 한다. 근섬유는 근원섬유myofibrils의 세포수준의 구조로 되어있고,

근절sacromeres이라는 일종의 수축성 단위(근육의 최소의 기능적인 단위)로 구성한다.

 근절은 Z에서 Z까지이고 두 개의 수축성 단백질 액틴과 마이오신은 단일 배열로 형성한다.

Z선은 각 근절의 끝에서 일어난다. 가는 액틴 필라멘트는 근절의 Z선부터 중심 쪽으로 뻗어있다.

굵은 마이오신 필라멘트는 액틴 필라멘트 사이에 끼어있다.

근 수축 시 근육은 짧아진다. 근절의 길이가 짧아졌기 때문에 액틴과 마이오신 필라멘트가

서로 다르게 미끄러져 들어가기 때문이다. 자극이 되면 마이오신 머리와 액틴이 서로만나게

되는데 이를 연결고리라는 하는 일시적인 결합을 형성한다. 연결고리는 마이오신 머리의

회전 형태로 근절의 액틴을 중심 쪽으로 끌어당긴다. 마이오신 머리의 회전은 액틴이

마이오신으로 미끄러져 들어가는 원인이 된다. 근이완 일 경우 연결고리는 깨지고 액틴과

마이오신은 원래 제자리로 다시 돌아간다. 근 수축 활주설이라 한다.

 

                                          그림) 근섬유의 구조와 근절의 수축과 이완

 

 

3. 근육을 구성하는 단백질

 

① 가장 많은 비율의 단백질: 액틴과 미오신, 프로포닌, 트로포마이오신

② 기초 단백질 : 교원질(콜라겐), 엘라스틴

③ 비수축성 단백질: 많은 효소를 함유하고 있어 근섬유의 화학반응을 관여하는

                              마이오글로빈

 

액틴근세사

 

각각의 액틴근세사는 마이오신 근세사 사이에 놓여있고 반대쪽 끝 방향을 향하여 근절의

중앙으로 뻗어져서 Z선으로 연결되어 끝을 이룬다. 각각의 액틴근세사는 마이오신 머리와

결합을 할 수 있는 부위를 가진다.

 

액틴근세사는 다음과 같은 3가지 단백질분자로 되어 있다.

- 액틴

- 트로포마이오신

- 트로포닌

 

 액틴은 공 모양으로 액틴은 서로 꼬인 진주와 비슷하다. 개개의 액틴은 마이오신 머리와

결합 할 수 있는 부위를 가진다.

 트로포마이오신은 액틴주위를 싸며, 꼬인 형태의 관 모양의 단백질로서 패인 홈에 의해서

서로 곡 맞게 짜여져 있다.

트로포닌은 액틴가락과 트로포마이오신 모두에 일정한 간격으로 부착되어 있다.

 트르포마이오신과 트로포닌은 칼슘이온에 의해 서로 작용하여 이완상태를 유지하거나

근원섬유의 활동을 유지한다.

 

그림) 액틴근세사: 액틴, 트로포마이오신, 트로포닌의 분자로 구성된다. 안전 시 액틴분자의 활동적 인

                             결합부위가 트로포마이오신이 덮고 있다.

 

마이오신 근세사

 

 각 근원섬유에는 약 3000여개의 액틴근세사와 1500여개의 마이오신 근세사가 있는

것으로 믿고 있다. 모든 골격근의 단백질은 약 2/3는 마이오신으로 구성되어있어서

마이오신은 굵은 근세사로 통한다. 각 마이오신 분자는 나선형의 두 개의 단백질로

구성된다.

 각 가닥의 끝은 공 모양의 머리로 안으로 구부려져 마이오신 머리head라고 부른다.

이 마이오신 머리가 액틴과 결합한다.

 

근육 활동은 어떻게 일어나는가

 

 

 근육의 운동은 대뇌 및 척수로부터 운동신경의 자극에 의해서 일어난다.

신경자극은 근초부위에 밀착되어 위치하고 있는 축삭종말로 불리우는 신경섬유의

끝부분에 도달된다. 이러한 신경 끝부분에 자극이 닿을 때 근초의 수용기receptor와 결합된

아세틸콜린ach 신경전달물질을 분비한다. 아세틸콜린이 충분하게 결합되면 활동전압이

근섬유 길이만큼 충분히 전달되어 근섬유내로 칼슘이 유인된다. 칼슘은 트로포닌troponin과 결합하고

트로포마이오신을 끌어당겨 액틴근세사에서 제거된다.

 따라서 마이오신 머리는 액틴과 결합을 해 근육을 움직이게 한다.

 

 

 

그림) 근육이 움직이는 메카니즘

 

왼상단: 운동신경에서 떨어져 나온 아세틸콜린이 근초 위 수용체에 결합한다.

                                     만약 아세틸콜린이 충분하게 결합되면 활동전압이 근섬유 내에서 발생한다.

                 오른 상단: 할동전압은 근형질세망으로부터 떨어져 나온 칼슘ca2+을 근형질 내로 유인하는 계기가 된다.

                  중앙하단: 칼슘은 액틴의 트로포닌과 결합하고 트로포닌은 트로포마이오신을 끌어당겨서

        활동부위로부터 제거해낸다. 따라서 마이오신 머리는 액틴과 결합 할 수 있게  된다.