근육의 구성과 기능, 생리적 특성과 종류 및 근육의 수축에 대해 알아보겠습니다.
인체의 근육계통은 약 650개 정도의 근육으로 이루어져 있으며 체중에서 근육이 차지하는 비율은 약 40~50%입니다. 또한 근육은 인체조직 중 수축성이 강한 조직이며 신체의 운동을 관장하는 세포 집단입니다.
근육조직은 수축과 확장에 따라 신체의 운동을 수행하고 근육세포는 화학적 결합 에너지를 기계적 결합 에너지로 전환하는데 근육세포가 모여 근육이라는 큰 덩어리를 이룹니다.
근육의 구성과 기능
근육섬유로 불리는 세포들이 모여 우리 인체의 근육구조를 구성하는데 근육섬유는 여러 개의 긴 실과 같은 근육원섬유로 구성되어 있습니다. 많은 근육섬유로 된 근육은 결합조직에 싸여 양 끝에 달린 힘줄에 의해 뼈대에 붙어있고 중간 부분에는 근육조직이 많은 힘살을 이루고 있습니다.
근육은 모양에 따라 횡문근과 평활근으로 분류됩니다.
횡문근은 뼈대근육에서 근필라멘트의 규칙적인 배열에 의해 어둡고 밝은 줄무늬가 교대로 나타납니다. 주로 뼈대를 형성하는 수의근이고 다수의 세포가 융합하거나 세포질 분열이 없는 핵분열에 의해 생깁니다.
평활근은 의지에 따라 움직일 수 없는 내장근육이고 긴 방추형의 근육섬유로 구성되어 있습니다. 근육 중 가로무늬가 없는 근육이고 척추동물에서 심장근육을 제외한 모든 내장근육이 평활근에 해당합니다. 이 근육의 세포는 가늘고 긴 방추형이고 드물게는 다핵인 것도 있지만 대부분이 중앙부에 타원형의 핵을 한 개만 갖습니다.
근육은 수축을 통해 인체를 움직이게 하고 주된 기능은 뼈대를 움직이는 전신적인 운동이지만 연동운동, 심장박동, 호흡운동, 체온유지 등에도 관여합니다. 주된 운동근육으로 작용하는 원동근육과 원동근육을 도와주는 보조근육, 여러 개의 근육이 서로 돕는 협동근육, 서로 반대작용을 하는 대항근육이 있습니다.
근육의 생리적 특성
근육의 중요한 생리적 특성으로는 수축성, 탄력성, 흥분성, 전도성 등이 있습니다.
수축성이란 능동적 수축이 주된 역할로 2종류의 필라멘트가 서로 부딪히면서 이루어지는데 수축을 위한 에너지는 ATP의 분해로 얻어집니다. 다른 조직에서는 볼 수 없는 근육세포만의 특성으로, 근육섬유는 자극을 받으면 근육원섬유의 길이가 수축하며 적절한 자극이 주어지면 강력히 짧아지는 능력이 있다는 것입니다.
근육조직은 크기와 모양이 변한 후에 원래 상태로 되돌아가는 성질을 갖기 때문에 대부분 탄력조직으로 간주되고 모든 근육의 조직은 늘어나거나 줄어드는 것과 같이 모양이 변화해도 원래의 크기와 모양으로 돌아가는 성질을 갖습니다.
흥분성이란 자극을 받게되면 흥분하여 여러 가지 변화를 일으키는 것을 말합니다. 자극의 예로 호르몬이나 신경전달물질 등이 있고 반응은 근육세포에 닿게 된 신호가 근육속막을 따라 전류가 발생되어 전달됩니다. 여기서 근육속막이란 전도성과 흥분성을 갖는 세포막을 말합니다.
이 외에도 자극에 대한 흥분이 근육섬유 전체에 전달되는 것을 전도성이라고 칭합니다.
근육의 종류
근육섬유는 규칙적인 가로무늬가 있는 횡문근과 가로무늬가 없는 평활근으로 나눕니다. 횡문근에 속하는 근육에는 뼈대근육과 심장근육이 있고 평활근에 속하는 근육에는 내장근육이 있습니다.
뼈대근육은 말 그대로 뼈에 붙어서 운동을 할 수 있는 근육으로 우리 몸을 이루는 근육의 대부분을 차지합니다. 또한 뼈대근육은 빠르고 강하게 수의적 수축을 할 수 있도록 긴 원주형의 다핵세포로 구성되어 있습니다. 다른 근육보다 훨씬 빠르게 강한 수축을 할 수 있으나 쉽게 지칩니다.
근육은 수축만 할 수 있고 밀어내는 작용을 할 수 없어서 서로 길항적으로 배열되는데 한쪽 근육이 한 방향으로 뼈를 잡아당기면 다른 쪽 근육은 그 반대로 펴는 작용을 하게 됩니다.
평활근은 자율신경계통의 조절을 받는 불수의근으로 내장기관의 근육입니다. 이 근육은 근육세포 중에서 가장 덜 발달된 구조이고 그 크기가 일정하지 않으며 핵은 넓은 중앙에 1개씩 있습니다.
또한 근육세포질 안에 근육원섬유가 빽빽하게 차 있고 심장 이외의 내장기관인 요관, 방광, 자궁, 혈관 등의 벽에 분포되어 있으며 이 벽을 이루는 근육인 내장근육은 주로 평활근으로 구성되어 집니다.
심장근육은 심장벽 두께의 75%를 차지하고 횡문근이며 기능상으로 자율신경의 지배를 받습니다.
심장을 움직이는 심장근육은 뼈대근육과 내장근육의 특징이 다 있는데 하나의 핵을 가지며 근육세포의 중앙부에 보통 1개씩 있습니다. 또한 액틴플라멘트와 마이오신필라멘트 구조를 가지고 있고 여러 개가 뭉쳐 다발을 이루고 나선형으로 배열되어 심장의 벽 속에서 가장 두꺼운 심장근육층을 구성합니다.
근육의 수축
근육은 수축과 이완을 통해 몸의 일부 또는 전체를 움직이는 역할을 합니다.
근육의 수축과정은 첫 번째, 운동신경의 말단에서 아세틸콜린이 분비되면 근육원섬유 주변에 있는 근육 소포체가 탈분극되어 활동전류가 발생하고 칼슘이 방출됩니다. 칼슘이 방출되면 액틴섬유와 마이오신섬유가 밀착하여 액토마이오신을 형성하게 됩니다.
두 번째, ATP의 분해입니다. ATP란 모든 생물체의 생명활동을 나타내는 데 필요한 에너지를 제공하는 물질로 칼슘에 의해서 마이오신의 두부와 액틴이 결합하면 액틴은 마이오신에 있는 효소 ATPase를 활성화시켜 ATP가 분해됩니다.
이러한 과정을 통해 근육의 수축이 일어나게 됩니다. 근육 수축 시 근육에 나타나는 생리적인 현상은 ATP, 당분 등이 산소와 결합해 에너지원으로 사용되기 때문에 감소하고 젖산과 이산화탄소가 증가하여 젖산이 축적되는 현상이 나타나고 젖산은 간에서 당원질이나 포도당으로 재합성됩니다.