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Nov 12. 2024
여기가 진정한 콰이어트 플레이스죠
신라대학교 물리치료학과, 근수축기전, 아세틸콜린, 액틴과 미오신
아이는 잘 때가 제일 이쁘죠?
둘째가 곤히 자고 있네요. 혼자 자기 시작한 지 얼마 안 되어서, 잘 때까지 조명도 켜고, 문도 열어 놓고 기다립니다. 깊이 잠들기 전에 조명을 끄면 안 잔 척 눈을 번쩍 떠요. 그러면 또 30분 동안 옆에 누워있어야 하죠. 소리에도 어찌나 민감한지, 문 닫는 소리에도 바로 일어나서 문을 닫지 말라고 합니다. 요즘엔 태권도와 줄넘기 학원까지 보내서 기절(?)을 유도하지만, 저의 의도를 눈치챘는지 더 기를 쓰고 안 자려고 하네요. 오늘은 충분히 자는 모습을 확인한 후에 조심스럽게 조명을 끄기 위해 버튼을 누르려고 합니다. 제 머릿속 대뇌피질에서는 팔을 서서히 앞으로 뻗어서 버튼을 살짝 누르라고 명령하네요. 지난번엔 버튼 소리에도 깼으니, 이번엔 소리 없이 툭~ 하고 꺼야겠죠? 뇌에서는 이전 보다 더 미세한 움직임을 손의 근육에 요구합니다.
뇌에서 근육으로 보내는 신호는 발전소에서 전선을 타고 우리 집으로 전기를 보내듯이, 뇌에서 신경섬유를 타고 전기적인 신호를 근육으로 보냅니다. 신경 분절마다 전기적인 변화가 일어난 것을 '활동전위'(이전 글인 '하는 일 없이 배만 고프네'를 참고하세요)라 하고, 활동전위가 신경을 타고 연이어 발생하는 것을 '흥분전도'라고 합니다. 이번에는 신경에서 근육으로 흥분이 전도되어 근육을 어떻게 활성시키는지 알아보겠습니다.
제발 좀 자라... 나는 SOLO 할 시간이란 말이야~~~근육이 활성되는 기전을 두 필라멘트(액틴과 미오신) 구조물이 서로 미끄러지면서 겹치거나 떨어진다고 해서 '미끄러짐 필라멘트(sliding filament)' 기전이라고 합니다. 두 구조물이 서로 겹치면 근육이 짧아지고, 서로 떨어지면 근육이 길어지겠죠? 이 과정을 글로 나열하기엔 너무 길어서 순서대로 번호를 붙여보았습니다. 차근차근 따라오시면 되겠어요. 어려운 용어는 번호 사이사이에 관련 설명으로 넣었습니다. 가볍게 읽고 넘어가세요^^
1. 신경에 활동전위 발생
- 뇌에서 전달된 신호로 신경세포에 활동전위가 발생하고, 축삭종말까지 전기자극을 전도합니다.
활동전위(action potential): 신경세포 막전위의 극성이 바뀌면서 흥분을 전달하는 과정
축삭종말(axon terminal): 근육과 가장 근접한 신경의 끝부분
2. 축삭종말에 도달하여 아세틸콜린(acetylcholine, Ach) 분비
- 전기자극이 신경세포 말단인 축삭종말에 도달하면, 축삭종말에서 근육을 향해 아세틸콜린을 분비합니다.
아세틸콜린(acetylcholine, Ach): 근육을 활성시키는 흥분성 신경전달물질
3. 근육의 아세틸콜린 수용체와 아세틸콜린의 결합
- 축삭종말에서 분비된 아세틸콜린이 근육의 아세틸콜린 수용체와 결합하여 근육세포로 흥분성 신호를 전달하게 됩니다.
아세틸콜린 수용체(acetylcholine receptor): 아세틸콜린에 반응하여 근육으로 흥분성 신호를 전달하는 통로 역할
4. 근육세포에 활동전위 발생
- 아세틸콜린 수용체로 전달된 흥분된 신호로 근육세포에 활동전위가 발생하고, 근육세포막을 따라 전기자극이 전도됩니다.
5. 근형질세망에 도달하여 칼슘이온 분비
- 전기자극이 T세관을 타고 이동하여 근형질세망에 도달하면 칼슘이온을 분비합니다.
T세관(T-tubule): 근섬유를 가로질러서 가로세관이라고도 함. 활동전위를 빠르게 전달하는 역할
근형질세망(sarcoplasmic reticulum): 근섬유 안에 있으며, 근원섬유 주변을 감싸고 있으며 칼슘이온을 함유
6. 액틴의 트로포닌과 칼슘이온의 결합
- 근형질세망에서 분비된 칼슘이온은 근육필라멘트 중의 하나인 액틴 위에 있는 트로포닌 C와 결합합니다.
근육필라멘트(myofilament): 액틴과 미오신
액틴(actin): 근원섬유의 구성 물질인 얇은 근육필라멘트
미오신(myosin): 근원섬유의 구성 물질인 두꺼운 근육필라멘트
트로포닌 C(troponin C): 칼슘과 결합하여 트로포미오신을 이동시키는 방아쇠 역할
7. 미오신 머리와 결합하는 액틴부위 노출
- 트로포닌 C와 칼슘이온이 만나서 트로포미오신을 당기고 미오신 머리와 결합하는 부위가 노출합니다.
트로포미오신(tropmyosin): 액틴과 트로포닌을 감싸고 있으며 액틴과 미오신의 결합 부위를 덮고 있음.
미오신 머리(myosin head): 미오신 끝부분으로 액틴과 맞닿는 부분
8. 미오신 머리의 ATP와 ATPase의 결합
- 7번 현상이 일어남과 동시에, 미오신 머리에 있던 ATP와 ATPase가 만나서 미오신 머리를 움직이는 에너지를 발생시킵니다.
ATP(adenosine triphosphate; 아데노신 3인산): 생명체가 살아갈 수 있는 에너지를 저장한 화합물 ATPase(아데노신 3인산 효소): ATP와 결합하여 ADP(아데노신 2인산)와 Pi(인산)로 분해하면서 에너지 발생, 여기선 주로 우리 몸의 세포내액에 있는 마그네슘이온을 말함.
9. 미오신 머리와 액틴 노출 부위와 결합
- 미오신 머리를 움직여서 액틴의 노출 부위와 결합하게 됩니다.
10. 근육 활성
- 미오신이 액틴과 교차 결합하여 당김으로써 각 근육필라멘트들이 미끄러지듯이 당겨져서 근육이 활성화됩니다.
화살표 방향과 색깔에도 큰 의미가 있어요.... ㅎㅎ근육이 활성하는 기전에 대한 그림은 인터넷에 검색하면 금방 나와서 이 글에 넣지 않았습니다. 대신 도식화해서 과정을 표현해 봤으니 위의 과정에 따라 번호를 매겨가며 한 번 확인해 보면 좋겠네요. 근육의 활성은 10단계나 거치는 아주 긴 과정이군요. 여기다 다른 관절은 가만히 있고 손 근육만 써야 하니 다른 근육의 관계까지 생각한다면 더 복잡해지겠군요. 게다가 힘의 세기도 조절해야 하니 세밀한 과정이기도 합니다.
'딱!'
"아빠!!! 불 끄지 말라고 했지~~~~~~~~~~~~!!!"
아이는 잘 때가 제일 이뻐요 ㅠㅠ
