근육 수축 기전 정리

본 내용은 " 근육 수축 기전 정리 레포트 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.22

문서 내 토픽

• 1. 신경근 접합부와 아세틸콜린 신호전달

  운동신경의 축삭종말에서 흥분이 도달하면 탈분극을 일으켜 전압의존성 Ca2+ 통로가 열린다. 세포외액의 Ca2+이 신경종말로 유입되어 아세틸콜린 유리를 촉발한다. 소포들은 시냅스틈새로 아세틸콜린을 유리하고, 근육속막의 아세틸콜린수용체와 결합한다. 신경근 접합부에는 아세틸콜린분해효소(AChE)가 포함되어 있어 아세틸콜린을 분해하며, 생성된 콜린은 축삭말단으로 재흡수되어 아세틸콜린 합성에 재사용된다.

• 2. 흥분-수축 연결과 칼슘 신호

  신경종말에서 유리된 아세틸콜린이 근육속막 수용체와 결합하면 활동전위가 유도된다. 가로세관을 경유하여 세동이에 도달되고 근세포질그물 종말수조의 투과성을 증대시켜 Ca2+의 유리를 촉진한다. 일순간 Ca2+ 농도는 안정시의 약 100배로 높아진다. Ca2+ 농도상승은 가는근육잔섬유의 활성부위를 노출시켜 근육수축주기를 시작하게 한다.

• 3. 근육 수축 주기와 교차다리 운동

  근육 수축은 4가지 기본 단계로 구분된다: 1) 활성부 노출 - Ca2+이 트로포닌과 결합하여 트로포미오신이 이동하고 엑틴의 활성부가 노출, 2) 교차결합 - 미오신머리가 엑틴의 활성부에 부착, 3) 선회 - 미오신머리가 M line으로 젖혀지며 가는 근육잔섬유를 잡아당김, 4) 교차결합 분리 - ATP가 미오신머리와 결합하여 엑틴과의 연결이 분리된다. 이 주기는 Ca2+과 ATP가 충분하면 초당 약 5회 반복된다.

• 4. 근육 이완 기전

  신경종말로부터 흥분이 중단되면 근세포질 내 Ca2+ 농도는 능동수송으로 세포막을 통해 퍼내지고 근육세포질그물로 회수된다. Ca2+ 농도가 낮아지면 Ca2+은 트로포닌으로부터 분리되고 트로포닌은 원래 위치를 회복한다. 엑틴분자들의 활성부위는 트로포미오신에 의해 덮이게 되어 근육은 이완된다. 근육 수축은 능동적이나 이완은 수동적이므로, 수축 후 근육섬유는 탄력, 대항근육의 수축 및 중력의 조합에 의해 원래 길이로 복귀된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 신경근 접합부와 아세틸콜린 신호전달

  신경근 접합부는 신경계와 근육계를 연결하는 매우 중요한 구조입니다. 운동신경원의 축삭말단에서 방출된 아세틸콜린이 근육 세포막의 수용체와 결합하여 신호를 전달하는 과정은 근육 수축의 첫 단계로서 필수적입니다. 이 신호전달 체계는 매우 정교하게 조절되며, 신경전달물질의 방출, 수용체 결합, 그리고 신경전달물질의 분해라는 일련의 과정이 밀리초 단위로 일어납니다. 이러한 메커니즘의 이해는 근육 질환이나 신경계 질환의 치료법 개발에 중요한 기초가 됩니다.

• 2. 흥분-수축 연결과 칼슘 신호

  흥분-수축 연결은 전기적 신호가 기계적 수축으로 변환되는 과정으로, 칼슘 이온이 핵심적인 역할을 합니다. 근소포체에서 방출된 칼슘이 트로포닌과 결합하여 트로포미오신의 위치를 변화시키고, 이를 통해 액틴과 미오신의 상호작용이 가능해집니다. 칼슘 신호의 정확한 조절은 근육 수축의 강도와 지속시간을 결정하므로 매우 중요합니다. 이 과정에서 칼슘 펌프와 교환자의 역할도 중요하며, 칼슘 항상성의 유지는 근육 기능의 정상적인 수행을 위해 필수적입니다.

• 3. 근육 수축 주기와 교차다리 운동

  근육 수축 주기는 미오신 머리의 반복적인 운동으로 인해 액틴 필라멘트가 미오신 필라멘트 방향으로 이동하는 과정입니다. 교차다리 운동은 ATP의 에너지를 이용하여 미오신 머리가 액틴에 결합했다가 분리되는 과정을 반복함으로써 일어납니다. 이 주기는 매우 효율적으로 설계되어 있어 적은 에너지로 큰 힘을 생성할 수 있습니다. 교차다리 운동의 정확한 메커니즘 이해는 근육 질환의 원인 규명과 근력 향상 방법 개발에 도움이 됩니다.

• 4. 근육 이완 기전

  근육 이완은 단순히 수축의 역과정이 아니라 능동적인 과정입니다. 근소포체의 칼슘 펌프가 세포질에서 칼슘을 다시 흡수하면서 칼슘 농도가 감소하고, 트로포닌에서 칼슘이 분리되면 트로포미오신이 원래 위치로 돌아가 액틴과 미오신의 상호작용이 차단됩니다. 이 과정에는 ATP가 필요하므로 에너지 공급이 중단되면 근육이 경직될 수 있습니다. 근육 이완의 정상적인 수행은 근육의 반복적인 수축-이완 주기를 가능하게 하며, 이완 기전의 장애는 근육 경직이나 경련 같은 문제를 야기합니다.