근육계
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
근육계는 골격근, 심장근, 평활근으로 구분되며, 힘을 생성하고 체온을 유지하는 등 신체 기능에 필수적인 역할을 한다. 골격근은 횡문근으로, 수축을 통해 움직임을 가능하게 하며, 심장근은 심장을 구성하는 불수의근이다. 평활근은 자율신경계의 조절을 받는 불수의근으로, 혈관 수축 및 소화 작용 등에 관여한다. 근육 수축은 액틴과 미오신 섬유의 상호 작용, 즉 필라멘트 활주 모형에 의해 일어나며, 신경근육이음부를 통해 운동 뉴런의 자극을 받아 조절된다. 근육 활동은 유산소성 및 무산소성 대사를 통해 이루어지며, 힘줄은 근육을 뼈에 연결하여 움직임을 가능하게 한다. 근육영양증과 같은 여러 질환이 근육계에 영향을 미칠 수 있다.
더 읽어볼만한 페이지
- 근육 - 호흡근
호흡근은 횡격막, 늑간근, 보조 호흡근으로 구성되어 호흡 작용에 관여하며, 손상 시 질병 및 합병증을 유발할 수 있고 호흡 재활로 기능 회복이 가능하다. - 근육 - 체간근
체간근은 신체의 직립, 보행, 자세 유지에 중요한 역할을 하는 근육군으로, 횡격막근, 복근, 골반기저근, 척추기립근 등이 있으며, 코어 근육 강화를 통해 신체 안정성 증진, 자세 교정, 허리 통증 예방 등에 기여한다. - 근육계 - 힘줄
힘줄은 건세포로 이루어진 밀집규칙결합조직으로, 근육과 뼈를 연결하여 힘을 전달하며, I형 콜라겐 섬유와 프로테오글리칸으로 구성되어 탄성과 강도를 가지며, 위치 힘줄과 에너지 저장 힘줄로 기능이 나뉘고, 손상 시 염증, 수복/증식, 개조 단계를 거쳐 치유되며, 과거에는 섬유로 활용되고 일부 문화권에서는 식용으로도 사용되었다. - 근육계 - 단백질 보충제
단백질 보충제는 근력 훈련과 함께 섭취 시 근육량 증가 및 근력 향상에 도움을 줄 수 있으며, 과체중인 사람의 체중 및 지방 감소, 노인의 단백질 섭취 요구량 충족에도 기여할 수 있다.
| 근육계 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 라틴어 명칭 | systema musculare |
| 전구체 | 해당 없음 |
| 계통 | 해당 없음 |
| 동맥 | 해당 없음 |
| 정맥 | 해당 없음 |
| 신경 | 해당 없음 |
| 림프 | 해당 없음 |
2. 근육의 종류
근육은 크게 골격근, 심장근, 평활근으로 구분된다.[3] 이들은 몸의 힘, 균형, 자세, 움직임을 가능하게 하고, 열을 내어 체온을 유지하는 역할을 한다.
성인 남성의 신체에는 600개가 넘는 근육이 있으며,[4] 각 근육은 수천 또는 수만 개의 작은 근육 섬유로 구성된 탄력 있는 조직이다. 각 섬유는 피브릴이라고 하는 많은 미세한 가닥으로 구성되며, 신경 세포의 충격이 각 근육 섬유의 수축을 조절한다.
2. 1. 골격근
골격근은 횡문근의 한 종류로, 근육 세포(근섬유(muscle fibers)라고도 함)로 구성되며, 이는 다시 근원섬유로 구성된다. 근원섬유는 횡문근 조직의 기본 구성 요소인 근절로 구성된다. 활동전위에 의해 자극을 받으면 골격근은 각 근절을 짧게 함으로써 조정된 수축을 수행한다. 수축을 이해하기 위한 가장 적합한 모델은 근육 수축의 미끄럼 필라멘트 이론이다. 근절 내에서 액틴과 미오신 섬유는 서로를 향해 수축 운동으로 겹쳐진다. 미오신 필라멘트는 곤봉 모양의 미오신 머리를 가지고 있으며, 이는 액틴 필라멘트를 향해 돌출되어 액틴 필라멘트의 결합 부위에 부착 지점을 제공한다.[1][3][5] 미오신 머리는 조정된 방식으로 움직인다. 근절 중앙을 향해 회전하고, 분리되었다가 액틴 필라멘트의 가장 가까운 활성 부위에 다시 부착된다. 이것을 래칫형 구동 시스템이라고 한다.[5]이 과정은 세포의 에너지원인 아데노신 삼인산(ATP)을 다량 소모한다. ATP는 미오신 머리와 액틴 필라멘트 사이의 가교에 결합한다. 에너지 방출은 미오신 머리의 회전을 구동한다. ATP가 사용되면 아데노신 이인산(ADP)이 되며, 근육은 ATP를 소량만 저장하므로 방전된 ADP를 ATP로 지속적으로 대체해야 한다. 근육 조직에는 빠르게 작용하는 재충전 화학 물질인 크레아틴 인산이 저장되어 있어 필요한 경우 ADP를 ATP로 신속하게 재생하는 데 도움을 줄 수 있다.[6]
근절의 각 주기에는 칼슘 이온이 필요하다. 근육이 수축하도록 자극을 받으면 근형질세망에서 근절로 칼슘이 방출된다. 이 칼슘은 액틴 결합 부위를 드러낸다. 근육이 더 이상 수축할 필요가 없으면 칼슘 이온이 근절에서 펌핑되어 근형질세망에 있는 저장소로 다시 들어간다.[5]
인체에는 약 639개의 골격근이 있다.
2. 2. 심장근
심장근은 가로무늬근이지만 골격근과 달리 근섬유가 옆으로 서로 연결되어 있다. 평활근과 마찬가지로 자의로 조절할 수 없다. 심장 세포는 자율신경계의 영향을 받는 굴심방결절(sinus node영어)에 의해 통제된다.[14]2. 3. 평활근
평활근은 자율신경계의 직접적인 조절을 받고, 의식적으로 움직일 수 없다(불수의적). 평활근 수축은 신경계 자극 이외에도 호르몬, 주변분비물질의 영향을 받는다. 골격근 섬유와 달리 연축에 반드시 활동전위가 필요하지 않다.[14]심박을 조절하는 근육과 폐 근육 일부는 불수의적[15][16]이지만 평활근은 아니다.
평활근 수축은 자율 신경계, 호르몬, 그리고 국소 화학 신호에 의해 조절되어 점진적이고 지속적인 수축을 가능하게 한다. 이러한 유형의 근육 조직은 또한 다양한 수준의 신장과 장력에 적응할 수 있는데, 이는 적절한 혈류 유지와 소화계를 통한 물질 이동에 중요하다.
3. 근육의 생리학
근육은 힘을 내고 몸의 균형과 자세를 유지하며, 움직임을 가능케 하고, 열을 내어 체온을 유지한다.
신경 세포에서 온 자극 하나는 칼슘 이온(Ca2+)을 방출시켜 근육을 짧게 한 번 수축시키는데, 이를 근육 연축(muscle twitch영어)이라 한다. 활동전위가 짧은 간격으로 근육을 자극하거나 신경근육이음부에 이상이 생기면 수축이 연장되면서 강축(tetanus영어)이라는 최대 수축 상태가 된다. 신경근육이음부가 기능을 잃으면 마비를 일으킨다.[5]
골격근은 운동뉴런의 여러 갈래 축삭 말단과 연결된 수백 개의 운동 단위로 이루어진다. 운동 단위는 각 근육섬유를 구분하고 통제한다. 운동에 참여하는 운동 단위의 수를 정확하게 조절하여 특정한 환경에 맞춰 반응을 정교하게 조절할 수 있다. 각 근육 단위가 하나가 되어 수축하면 전체 근육은 미리 계획했던 대로 움직일 수 있다. 운동 단위의 동조와 균형, 통제는 소뇌의 지휘를 받기도 한다. 이를 통해 의식적인 노력 없이 근육을 복잡하게 조정할 수 있는데, 운전을 하면서 각 개별적인 과정에 신경 쓰지 않고도 가능한 것이 이 경우이다.[7]
3. 1. 근육 수축 기전
활동전위가 골격근을 자극하면 각 근섬유분절(sarcomere|근절영어)은 일제히 수축한다. 근수축을 가장 잘 설명하는 모델은 필라멘트 활주 모형(sliding filament model|활주 필라멘트 모델영어)이다. 액틴과 마이오신 섬유가 서로 겹치면서 수축이 일어난다. 마이오신 미세섬유는 골프 클럽 모양의 머리를 액틴 미세섬유 쪽으로 뻗고 있다.마이오신 머리에는 액틴 미세섬유와 결합 자리가 있다. 마이오신은 가장 가까운 액틴 필라멘트의 결합자리에 분리와 재결합을 반복하면서 근섬유분절의 중심을 향해 회전한다. 이 과정에는 다량의 에너지(ATP)가 소모된다. ATP는 마이오신 머리와 액틴 미세섬유가 형성한 다리에 결합한다. ATP가 방출하는 에너지로 마이오신 머리가 회전한다. 근육은 ATP를 소량만 저장하기 때문에 계속해서 방출된 ADP를 이용하여 ATP를 빠르게 재생산해야 한다. 근육 조직에 있는 인산 크레아틴이 초기 단계에 ADP를 ATP로 빠르게 재생하는 역할을 한다.[6]
근섬유분절이 수축하는 각 주기에는 칼슘 이온(Ca2+)이 꼭 필요하다. 근육에 수축 자극이 오면 Ca2+가 근육세포질그물(sarcoplasmic reticulum|근소포체영어)에서 근섬유분절로 방출된다. Ca2+는 미오신이 결합하는 액틴 결합자리를 드러낸다. 근육이 수축을 멈출 때가 되면 Ca2+는 다시 근섬유분절에서 근육세포질그물로 돌아가 저장된다.[5]
신경근육이음부는 운동뉴런이 근육과 만나는 부위이다. 운동뉴런의 시냅스에 활동전위가 도달하면 골격근을 수축시키는 신경전달물질 아세틸콜린은 신경의 축삭 말단에서 방출된다. 아세틸콜린이 근섬유 막의 수용체에 결합하면 활동전위가 T 소관을 따라 진행한다. T 소관의 활동전위는 DHP 수용체의 입체형태를 변화시키고, 근육세포질그물 막에 있는, DHP 수용체와 기계적으로 연결된 라이노다인 수용체(Ca2+ 방출 채널)가 열려 Ca2+가 근육세포질그물에서 근섬유 세포질 내로 방출된다. Ca2+가 트로포닌에 결합하면 트로포미오신이 밀리면서 액틴과 미오신이 결합하는 액틴 결합자리를 드러낸다. 미오신 머리는 치기 동작(power stroke영어)을 하고 액틴 필라멘트는 근육원섬유마디 가운데로 미끄러진다.[14]
신경세포에서 온 자극 하나는 Ca2+을 방출시켜서 근육을 짧게 한 번 수축시키는데, 이를 근육 연축(muscle twitch영어)이라 한다. 활동전위가 짧은 간격으로 근육을 자극하거나[14] 신경근육이음부에 이상이 생기면 수축이 연장되면서 강축(tetanus영어)이라는 최대 수축 상태가 된다. 신경근육이음부가 기능을 잃으면 마비를 일으킨다.[5]
3. 2. 유산소성 및 무산소성 근육 활동
신체는 휴식 상태에서 젖산이나 피로성 부산물을 생산하지 않고 미토콘드리아에서 산소성 대사를 통하여 ATP를 생산한다.[14] 운동 중에는 운동 강도, 지속 시간, 개인의 근육량 정도에 따라 ATP 생산 방법이 달라진다. 운동 강도가 낮고 오랜 시간(수 분 이상) 지속하면 신체에 저장된 탄수화물과 지방을 이용한 산소성 대사가 일어난다. 운동 강도가 높아지면 운동 지속 시간은 강도에 반비례하여 짧아지고, ATP 생산 방법은 산소성에서 무산소성 경로로 바뀐다. 무산소성 경로는 인산 크레아틴을 이용하는 체계나 무산소성 해당이 있다. 산소성 ATP 생산 경로는 생화학적으로 훨씬 느리고 지속 시간이 길며 강도가 낮은 운동에만 사용되지만, 즉각적으로 제거되지 않는 피로성 부산물이 없어 지방이나 탄수화물 분자 대비 ATP 생산량이 높다.[14] 유산소 운동은 산소 전달 체계의 효율을 높여 유산소 대사가 더욱 빨리 일어날 수 있도록 한다. 무산소성 ATP 생산 경로는 ATP 생산 속도가 빠르고 최대 강도에 근접하는 운동을 가능하게 하지만, 젖산이나 신체와 근절에서 생산되는 피로성 부산물이 많아 고강도 운동을 수 분 이상 지속하기 어렵게 만든다.[14] 인산을 이용한 체계(phosphagen system영어)는 무산소성이며, 이를 통하여 가장 강도가 높은 운동을 할 수 있다. 근육 내에 저장된 인산 크레아틴은 매우 제한적이어서[14] 최대 십 초가량 지속되는 운동에 필요한 에너지만 공급할 수 있고, 회복은 매우 빨라 5분 이내에 크레아틴 저장량이 회복된다.3. 3. 힘줄
힘줄은 근육을 뼈에 연결하는 결합 조직의 일부이다.[8] 근육이 수축하면 골격을 당겨 움직임을 만드는데, 힘줄은 이 근육을 뼈에 연결하여 이러한 기능을 가능하게 한다.4. 근육 관련 질환
여러 질병이 근육계에 영향을 미칠 수 있다. 근육이 점진적으로 약화되고 근육량이 감소하는 질환군을 근육영양증(Muscular dystrophy)이라고 하며, 이는 유전자 돌연변이에 의해 발생한다.[12] 전 세계적으로 10만 명당 19.8~25.1명에게 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.[13]
4. 1. 근육영양증(근이영양증)
근육이 점진적으로 약화되고 근육량이 감소하는 질환 군을 근육영양증(근이영양증, Muscular dystrophy)이라고 한다. 이러한 질환은 유전자 돌연변이에 의해 발생한다.[12] 전 세계적으로 10만 명당 19.8~25.1명에게 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.[13]30가지가 넘는 근육영양증 유형이 있다. 유형에 따라 근육영양증은 환자의 심장과 폐, 그리고/또는 움직임, 보행, 일상 활동 능력에 영향을 줄 수 있다. 가장 흔한 유형은 다음과 같다.
- 뒤센 근육영양증(Duchenne muscular dystrophy, DMD) 및 베커 근육영양증(Becker muscular dystrophy, BMD)
- 근긴장성 영양증(Myotonic dystrophy)
- 견갑대 근육영양증(Limb-Girdle muscular dystrophy, LGMD)
- 안면견갑상완 근육영양증(Facioscapulohumeral dystrophy, FSHD)
- 선천성 근육영양증(Congenital muscular dystrophy, CMD)
- 원위부 근육영양증(Distal muscular dystrophy, DD)
- 안구인두 근육영양증(Oculopharyngeal muscular dystrophy, OPMD)
- 에머리-드라이푸스 근육영양증(Emery-Dreifuss muscular dystrophy, EDMD)
5. 그림
참조
[1]
서적
Histology: a text and atlas: with correlated cell and molecular biology
Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins Health
2011
[2]
서적
Gray's anatomy : the anatomical basis of clinical practice
[3]
서적
Junqueira's basic histology : text and atlas
2013-02-22
[4]
웹사이트
THE MUSCULAR SYSTEM
https://www.uc.edu/c[...]
[5]
서적
Guyton and Hall textbook of medical physiology
[6]
서적
Marks' basic medical biochemistry : a clinical approach
[7]
서적
Neuroanatomy through clinical cases
Sinauer Associates
2010
[8]
웹사이트
Tendon vs. ligament: MedlinePlus Medical Encyclopedia Image
https://medlineplus.[...]
[9]
서적
A Dictionary of Biology
Penguin Books
1973
[10]
학술지
Misconceptions about Aerobic and Anaerobic Energy Expenditure
2005-12
[11]
학술지
Anaerobic metabolism in human skeletal muscle during short-term, intense activity
1992-01
[12]
웹사이트
What is Muscular Dystrophy? CDC
https://www.cdc.gov/[...]
2022-11-21
[13]
학술지
Prevalence of Muscular Dystrophies: A Systematic Literature Review
2014-12-16
[14]
서적
인체생리학
라이프사이언스
2011-03-01
[15]
문서
폐를 이루는 근육은 의식적으로 움직일 수 있지만 제한적이다.
[16]
서적
인체생리학
라이프사이언스
2011-03-01
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com