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1. 근육의 종류
1.1. 뼈대근육(골격근)
뼈대근육(골격근)은 인체의 골격에 부착되어 운동을 담당하는 근육이다. 뼈대근육은 다핵융합세포로 이루어져 있으며, 수의적으로 제어할 수 있는 가로무늬근이다.
뼈대근육을 구성하는 가장 기본적인 단위는 근원섬유(myofibril)이다. 근원섬유는 액틴(actin)과 미오신(myosin) 필라멘트로 구성되어 있다. 이러한 근원섬유가 모여 근섬유(muscle fiber)를 형성하고, 많은 근섬유가 모여 뼈대근육을 이루고 있다. 근섬유의 세포질에는 다량의 미토콘드리아가 존재하여 에너지 생산의 역할을 담당한다. 근섬유는 근초(sarcolemma)라는 막에 싸여 있다.
뼈대근육의 수축과 이완은 신경-근 접합부(neuromuscular junction)에서 일어난다. 운동신경의 말단에서 분비되는 신경전달물질 아세틸콜린(acetylcholine)이 근섬유 막의 수용체에 결합하면 활동전위가 발생하여 근육수축이 시작된다. 수축과정에서 근형질 내 칼슘농도가 증가하여 액틴과 미오신의 가교형성을 유발한다. 반대로 아세틸콜린이 분해되면 칼슘농도가 낮아져 근육이 이완된다. 이처럼 신경-근 접합부에서의 신경전달물질 분비와 활성화가 뼈대근육의 수축과 이완을 조절한다.
1.2. 민무늬근(평활근)
민무늬근(평활근)은 단핵세포로 구성된 불수의근이다. 민무늬근은 활동전위가 다양하게 일어나는 특성을 지니고 있으며, 느리고 지속적으로 수축한다. 민무늬근의 수축과정은 다음과 같다. 첫째, 세포 내 Ca2+ 농도가 증가하면 Ca2+가 칼모둘린(calmodulin)과 결합체를 형성한다. 둘째, 이렇게 형성된 복합체가 myosin-light chain을 인산화시키는 효소인 myosin-light chain kinase(MLCK)를 활성화시킨다. 셋째, 활성화된 MLCK가 ATP를 분해하여 미오신 머리를 인산화시키면 액틴(actin)과 연결다리(cross bridge)가 형성된다. 넷째, 세포 내 Ca2+ 농도가 낮아지면 미오신의 머리가 탈인산화되어 연결다리가 액틴으로부터 분리되어 민무늬근이 이완된다. 이처럼 민무늬근의 수축과 이완은 Ca2+ 농도 변화에 따라 조절되며, 골격근과 달리 Ca2+가 직접 미오신 미세섬유를 활성화시켜 수축을 유발한다. 또한 민무늬근의 미오신 ATPase 활성도가 낮아 ATP를 분해하는 데 더 많은 시간이 소요되어 골격근에 비해 수축속도가 느리지만 에너지 소모가 적어 오랜 시간 수축을 유지할 수 있는 특징이 있다.
1.3. 심장근육
심장근육은 심방과 심실을 구성하는 특수한 근육이다. 심장근육세포는 뼈대근육세포와 유사한 가로무늬근육으로서 근육원섬유마디에 액틴섬유와 미오신섬유가 규칙적으로 배열되어 있다. 심장근육세포 막은 인접한 심장근육세포막과 서로 결합하는 사이원반(개재판)을 형성하는데, 이 사이원반의 틈새이음은 분...
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