근육은 우리 대부분이 완전히 당연하게 여기는 것 중 하나이지만 두 가지 주요 이유로 매우 중요합니다.
- 근육은 신체가 스스로 추진하는 데 사용하는 "엔진"입니다. 그것들은 자동차 엔진 이나 전기 모터 와 는 다르게 작동하지만 근육은 같은 일 을 합니다 . 즉, 에너지를 운동으로 바꾸는 것 입니다.
- 근육이 없으면 아무것도 할 수 없습니다. 뇌로 상상하는 모든 것은 절대적으로 근육 운동으로 표현됩니다. 아이디어 를 표현하는 유일한 방법은 후두, 입, 혀의 근육(말하기), 손가락 근육(글쓰기 또는 "손으로 말하기") 또는 골격근(신체 언어 , 춤, 달리기, 건축 또는 싸움 등).
근육은 모든 동물에게 매우 중요하기 때문에 믿을 수 없을 정도로 정교합니다. 그들은 연료를 움직이는 데 효율적이고 오래 지속되며 자가 치유가 가능하며 연습을 통해 더 강해질 수 있습니다. 그들은 당신이 걸을 수 있게 하는 것부터 혈액이 흐르도록 하는 것까지 모든 일을 합니다!
대부분의 사람들은 "근육"을 생각할 때 우리가 볼 수 있는 근육을 생각합니다. 예를 들어, 우리 대부분은 팔에 있는 이두근에 대해 알고 있습니다. 그러나 포유류의 몸에는 세 가지 독특한 종류의 근육이 있습니다.
- 골격근 은 우리가 보고 느낄 수 있는 근육의 일종입니다. 보디 빌더가 근육량을 늘리기 위해 운동할 때 운동 하는 것은 골격근 입니다. 골격근은 골격에 부착되어 쌍으로 이루어집니다 . 한 근육은 뼈를 한 방향으로 움직이고 다른 근육은 뼈를 다른 방향으로 뒤로 움직입니다. 이 근육은 일반적으로 자발적 으로 수축합니다 . 즉, 수축 에 대해 생각하면 신경계가 그렇게 하도록 지시합니다. 짧은 단일 수축( 트위치 ) 또는 길고 지속적인 수축( 파상풍 )을 수행할 수 있습니다.
- 평활근 은 소화기 계통, 혈관, 방광, 기도, 여성 의 경우 자궁에서 발견됩니다. 부드러운 근육의 기능이 스트레칭을 하고 긴장 유지 오랜 시간 동안을. 무의식적으로 수축합니다 . 즉, 신경계가 자동으로 조절하기 때문에 수축에 대해 생각할 필요가 없습니다. 예를 들어, 위와 창자는 하루 종일 근육질의 일을 하며, 대부분 그 안에서 무슨 일이 일어나고 있는지 결코 알 수 없습니다.
- 심장 근육 은 심장 에서만 발견되며 그 큰 특징은 지구력 과 일관성 입니다. 평활근과 같이 제한된 방식으로 늘어날 수 있으며 골격근의 힘으로 수축할 수 있습니다. 그것은 단지 연축 근육이며 무의식적으로 수축 합니다.
이 기사에서는 신체의 다양한 유형의 근육과 근육이 잘 작동하도록 하는 놀라운 기술을 살펴보겠습니다. 지금부터는 골격근 에 대해 알아보겠습니다 . 기본 분자 과정은 세 가지 유형 모두에서 동일합니다.
- 골격근 기초
- 근육 수축
- 수축 유발 및 역전
- 심장 및 평활근
골격근 기초
골격근은 줄무늬 근육 이라고도 하며 , 편광된 빛 아래에서 보거나 지시기로 염색하면 빛과 어둠이 교대로 나타나는 줄무늬를 볼 수 있기 때문 입니다.
골격근은 수축 방식에 필수적인 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 우리는 가장 큰 구조부터 시작하여 작은 구조까지 골격근을 분해할 것입니다.
모든 근육의 기본 작용은 수축 입니다. 예를 들어, 이두근을 사용하여 팔을 움직이는 것에 대해 생각할 때 뇌는 신경 세포에 신호를 보내 이두근 근육이 수축하도록 합니다. 근육이 생성하는 힘의 양은 다양합니다. 근육은 신경이 보내는 신호에 따라 약간 또는 많이 수축할 수 있습니다. 모든 근육이 할 수 있는 것은 수축력을 생성하는 것뿐입니다.
근육은 섬유 라고 하는 많은 세포의 묶음입니다 . 근섬유는 긴 원기둥 으로 생각할 수 있으며 , 신체의 다른 세포 에 비해 근섬유는 상당히 큽니다. 길이는 약 1-40미크론이고 직경은 10-100미크론입니다. 비교를 위해 머리카락 한 가닥의 직경은 약 100미크론이며, 신체의 일반적인 세포는 직경이 약 10미크론입니다.
근섬유에는 근육 단백질의 실린더인 근원 섬유가 많이 포함되어 있습니다 . 이 단백질은 근육 세포가 수축하도록 합니다. 근원섬유 는 섬유의 장축을 따라 이어지는 두 가지 유형의 필라멘트 를 포함 하며 이러한 필라멘트는 육각형 패턴 으로 배열됩니다 . 굵은 필라멘트와 가는 필라멘트가 있습니다. 각각의 두꺼운 필라멘트는 6개의 가는 필라멘트로 둘러싸여 있습니다.
두껍고 얇은 필라멘트는 Z-디스크 또는 Z-라인 이라고 하는 또 다른 구조에 부착되어 섬유의 장축에 수직으로 이어집니다(한 Z-라인에서 다른 Z-라인으로 이어지는 근원섬유를 근절 이라고 함 ). Z-라인 아래로 수직으로 달리는 것은 횡단 또는 T-세관 이라고 하는 작은 튜브입니다 . 이것은 실제로 섬유 내부 깊숙이 확장되는 세포막의 일부입니다 . T-세관 사이의 장축을 따라 뻗어 있는 섬유 내부에는 근육 수축을 유발하는 칼슘 이온을 저장 및 방출하는 근 형질 세망(sarcoplasmic reticulum) 이라는 막 시스템 이 있습니다.
근육 수축
수축하는 동안 가는 필라멘트가 두꺼운 필라멘트를 지나 미끄러져 근절이 짧아집니다.
이 콘텐츠는 이 기기에서 호환되지 않습니다.
두껍고 얇은 필라멘트는 근육의 실제 작업을 수행하며, 이 작업을 수행하는 방식은 매우 멋집니다. 두꺼운 필라멘트는 미오신 이라는 단백질로 구성 됩니다. 분자 수준에서 두꺼운 필라멘트는 실린더에 배열된 미오신 분자의 축입니다. 가는 필라멘트는 액틴 이라는 또 다른 단백질로 구성 됩니다. 가는 필라멘트는 두 가닥의 진주가 서로 꼬인 것처럼 보입니다.
수축하는 동안 미오신의 두꺼운 필라멘트는 교차교 를 형성하여 액틴 가는 필라멘트를 움켜 잡습니다 . 두꺼운 필라멘트 끌어 근절을 짧게하고, 그들이 과거 얇은 필라멘트를. 근섬유에서 수축 신호는 전체 섬유에 걸쳐 동기화되어 근절을 구성하는 모든 근원섬유가 동시에 짧아집니다.
두꺼운 사람을 따라 슬라이드 얇은 필라멘트 수 있도록 각 얇은 필라멘트의 홈에서 두 구조가 있습니다 : 긴 단백질이라는 막 대형 트로포 와 짧은, 구슬 같은 단백질 복합체라고 트로포 닌 . 트로포닌과 트로포미오신은 수축 동안 액틴과 미오신의 상호작용을 제어 하는 분자 스위치 입니다.
필라멘트의 미끄러짐은 근육이 어떻게 단축되는지 설명하지만 근육이 단축에 필요한 힘을 생성하는 방법은 설명하지 않습니다 . 이 힘이 어떻게 만들어지는지 이해하기 위해 밧줄로 무언가를 당기는 방법을 생각해 봅시다.
- 두 손으로 로프를 잡고 팔을 뻗습니다.
- 왼손으로 그립을 풀고 오른손으로 그립을 유지합니다.
- 오른손으로 로프를 잡고 오른팔의 모양을 변경하여 도달 범위를 줄이고 로프를 몸쪽으로 당깁니다.
- 뻗은 왼손으로 로프를 잡고 오른손의 그립을 풉니다.
- 왼팔의 모양을 바꾸어 줄을 줄이고 로프를 당기고 오른팔을 원래의 뻗은 위치로 되돌려 로프를 잡을 수 있습니다.
- 팔을 번갈아가며 2~5단계를 완료할 때까지 반복합니다.
근육은 미오신 교차 다리를 순환하여 힘을 생성합니다.
근육이 힘을 생성하는 방법을 이해하기 위해 로프의 예를 적용해 보겠습니다.
이 콘텐츠는 이 기기에서 호환되지 않습니다.
미오신 분자는 골프채 모양입니다. 예를 들어, 미오신 클럽 헤드(크로스브리지와 함께)는 팔이고 액틴 필라멘트는 로프입니다.
- 수축하는 동안 미오신 분자는 얇은 필라멘트의 액틴 분자와 화학 결합을 형성합니다(로프 잡기). 이 화학 결합은 교차 다리 입니다. 명확성을 위해 위 그림에는 하나의 교차 브리지만 표시됩니다(한 쪽 팔에 초점).
- 처음에는 미오신에 부착된 아데노신 2인산(ADP)과 무기 인산염(P i )으로 교차 다리가 확장됩니다(팔이 확장됨) .
- 교차 다리가 형성되자마자 미오신 머리가 구부러져(팔이 짧아짐) 힘이 생성되고 미오신을 지나 액틴 필라멘트가 미끄러집니다(줄 당기기). 이 과정을 파워 스트로크 라고 합니다 . 파워 스트로크 동안, 마이 오신는 ADP와 P 출시 전을 .
- P 및 ADP 일단 난 미오신을, 아데노신 삼인산 (ATP)의 바인딩 분자를 방출된다. ATP가 결합할 때, 미오신은 액틴 분자를 방출합니다(끈을 풀어줌).
- 액틴이 방출되면 ATP 분자는 미오신에 의해 ADP와 P i 로 분할됩니다 . ATP의 에너지는 미오신 머리를 원래 위치로 재설정합니다(팔을 다시 펴기).
- 프로세스가 반복됩니다. 미오신 분자의 작용은 동기화되지 않습니다. 주어진 순간에 일부 미오신은 액틴 필라멘트에 부착되고(로프 잡기), 다른 미오신은 힘을 생성(로프 당기기)하고, 다른 미오신은 액틴 필라멘트를 해제(로프 풀기)합니다. ).
모든 근육의 수축은 신경 세포에 의해 전달되거나 내부적으로 생성되거나(페이스메이커와 같이) 외부적으로 적용되는(전기 충격 자극과 같은) 전기적 자극 에 의해 유발됩니다 .
수축 유발 및 역전
이 콘텐츠는 이 기기에서 호환되지 않습니다.
전기 신호(여기)에서 오는 결합 과정
골격근 수축에
근육 수축의 방아쇠는 전기 충격입니다. 전기 신호는 힘을 생성하는 미오신과 액틴 사이의 교차 다리 순환으로 이어지는 일련의 이벤트를 시작합니다. 일련의 사건은 골격근, 평활근 및 심장근 간에 약간 다릅니다.
흥분 에서 수축 , 이완에 이르기까지 골격근 내에서 일어나는 일을 살펴보겠습니다 .
- 전기 신호( 활동 전위 )는 신경 세포 를 따라 이동 하여 신경 세포와 근육 세포 사이의 작은 틈으로 화학적 메시지( 신경 전달 물질 ) 를 방출합니다 . 이 간격을 시냅스 라고 합니다 .
- 신경 전달 물질은 간극을 가로질러 근육 세포막 의 단백질( 수용체 )에 결합 하여 근육 세포에 활동 전위를 유발합니다.
- 활동전위는 근육세포를 따라 빠르게 퍼지고 T-세관을 통해 세포로 들어간다.
- 활동전위는 근육의 칼슘 저장소(근 소포체 ) 의 문을 엽니다 .
- 칼슘 이온 은 액틴과 미오신 필라멘트가 있는 세포질 로 흐릅니다 .
- 칼슘 이온 은 액틴 필라멘트의 홈에 위치한 트로포닌-트로포미오신 분자 에 결합합니다 . 일반적으로 막대 모양의 트로포미오신 분자는 미오신이 가교를 형성할 수 있는 액틴의 부위를 덮습니다.
- 칼슘 이온이 결합하면 트로포닌 은 모양이 바뀌고 트로포미오신을 홈 밖으로 밀어내어 액틴-미오신 결합 부위를 노출시킵니다.
- 미오신 은 이전에 설명한 대로 교차 다리를 순환하여 액틴과 상호 작용합니다. 따라서 근육은 힘을 생성하고 단축합니다.
- 활동전위가 지나고 나면 칼슘 문이 닫히고 근 형질 세망에 위치한 칼슘 펌프 가 세포질에서 칼슘 을 제거 합니다.
- 칼슘이 sarcoplasmic reticulum으로 다시 펌핑되면 칼슘 이온이 troponin에서 나옵니다.
- 트로포닌은 정상 모양으로 돌아가고 트로포미오신이 액틴 필라멘트의 액틴-미오신 결합 부위를 덮도록 합니다.
- 현재 사용할 수 있는 결합 부위가 없기 때문에 교차 다리가 형성되지 않고 근육이 이완 됩니다.
보시다시피 근육 수축은 세포질의 칼슘 이온 수준에 의해 조절됩니다. 골격근에서 칼슘 이온은 액틴 수준에서 작동합니다( 액틴 조절 수축 ). 그들은 결합 부위에서 트로포닌-트로포미오신 복합체를 이동시켜 액틴과 미오신이 상호 작용할 수 있도록 합니다.
이 모든 활동에는 에너지가 필요합니다. 근육은 ATP의 형태로 에너지를 사용합니다. ATP의 에너지 는 미오신 크로스브릿지 헤드 를 재설정 하고 액틴 필라멘트를 방출 하는 데 사용됩니다 . ATP를 만들기 위해 근육은 다음을 수행합니다.
- 고장 크레아틴 인산 , ADP에 인산염을 추가하는 ATP를 생성하는
- 행한다 혐기성 호흡 하는 포도당 락트산로 세분화되고, ATP를 형성하고,
- 산소가 있는 상태에서 포도당, 글리코겐, 지방 및 아미노산이 분해되어 ATP를 생성 하는 호기성 호흡 을 수행합니다(자세한 내용은 운동 작동 방식 참조).
근육에는 빠른 연축과 느린 연축이라는 두 가지 기본 유형의 섬유가 혼합되어 있습니다. 속근 섬유 는 더 큰 힘을 발생시킬 수 있고 더 빨리 수축하며 더 큰 무산소 능력을 가지고 있습니다. 대조적으로, 지근 섬유 는 힘을 천천히 발달시키고 수축을 더 오래 유지할 수 있고 더 높은 유산소 능력을 가질 수 있습니다. 훈련 은 아마도 섬유의 유형보다는 근육 섬유의 크기와 수를 변경하여 근육량을 증가시킬 수 있습니다. 일부 운동 선수는 또한 근육을 만들기 위해 성능 향상 약물, 특히 단백 동화 스테로이드 를 사용하지만, 이러한 관행은 위험하고 대부분의 운동 경기에서 금지되어 있습니다.
심장 및 평활근
대부분의 과정은 유사하지만 골격, 심장 및 평활근의 작용 간에는 몇 가지 주목할 만한 차이점이 있습니다.
심장 근육 세포는 줄무늬 가 있으며 심장 근육에서 섬유가 서로 연결 되어 있다는 점을 제외하고는 골격근 세포 와 매우 유사 합니다. 근질 세망 심장 근육 세포는 골격 근육 세포의 것과 잘 발달되어 있지 않습니다. 심장 근육 수축은 액틴에 의해 조절되는데 , 이는 칼슘 이온이 근형질 세망(골격근에서와 같이)과 세포 외부에서(평활근에서와 같이) 모두 온다는 것을 의미합니다. 그렇지 않으면 심장 근육 수축에서 발생하는 일련의 사건은 골격근의 사건과 유사합니다.
골격근에 비해 평활근 세포 는 작습니다. 그들은 길이가 약 50-200미크론이고 직경이 2-10미크론에 불과한 방추형입니다. 그들은 줄무늬나 근절이 없습니다. 대신, 그들은 근원 섬유에 해당하는 얇고 두꺼운 필라멘트 묶음 (잘 발달 된 밴드와 반대)을 가지고 있습니다. 평활근 세포에서 중간 필라멘트 는 "그물망" 스타킹 한 쌍의 실처럼 세포를 통해 얽혀 있습니다. 중간 필라멘트는 가는 필라멘트를 고정하고 골격근의 Z 디스크에 해당합니다. 골격근 세포와 달리 평활근 세포에는 트로포닌, 트로포미오신 또는 조직화된 근형질 세망이 없습니다.
골격근 세포에서 와 같이 평활근 세포의 수축 은 교차교의 형성과 두꺼운 필라멘트를 지나는 가는 필라멘트의 형성을 포함합니다. 그러나 평활근은 골격근만큼 조직화되어 있지 않기 때문에 모든 방향에서 단축이 발생합니다 . 수축하는 동안 평활근 세포의 중간 필라멘트는 지갑을 닫는 것처럼 세포를 위로 끌어올리는 데 도움이 됩니다.
칼슘 이온은 평활근의 수축을 조절하지만 골격근과는 약간 다른 방식으로 수축을 조절합니다.
- 칼슘 이온 은 세포 외부에서 옵니다.
- 칼슘 이온은 칼모듈린-미오신 경쇄 키나아제 라고 하는 미오신의 효소 복합체에 결합합니다 .
- ADP에 전송로 ATP 가입 효소 복합체 넘김 P 나 직접 미오신한다.
- 이 P i 전달은 미오신을 활성화합니다.
- 미오신은 액틴과 교차 다리를 형성합니다(골격근에서 발생).
- 칼슘 셀 펌핑 될 때, P가 나는 다른 효소에 의해 제거 미오신 얻는다.
- 미오신이 비활성화되고 근육이 이완됩니다.
이 과정을 미오신 조절 수축 이라고 합니다.
근육 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.
당신은 얼마나 강합니까?
신체의 관절과 근육이 실제로 매일 얼마나 많은 힘을 지원하는지 알면 아마 놀랄 것입니다. Discovery의 이 대화형 부분은 신체 내부로 안내하고 뼈와 근육이 실제로 얼마나 많은 힘을 가지고 있는지 설명합니다. 다른 활동을 통해 신체 시스템을 더 많이 탐색하여 일상 생활에서 신체 시스템이 어떻게 움직이는지 정확히 알 수 있습니다.
원래 게시: 2001년 4월 11일
