골격근의 구조와 기능

 

 

 

 

 

1. 근육이란 무엇인가?

 

  인체의 운동은 신경의 지배를 받는 근육이 수축하는 힘에 의해서 이루어진다. 근육(筋肉, muscle)은 화학적 에너지(ATP)를 기계적 에너지와 열로 전환시킬 수 있는 기계, 즉 에너지의 형태로 바꿀 수 있는 일종의 변환기라고 말할 수 있다.  근섬유(근세포)에 신경 자극이 전달되면 근섬유에서는 화학적 변화가 일어나 수축 운동을 수행하게 된다. 그러므로 근육의 대사과정은 여러 가지 음식으로부터 얻어진 화학적 에너지를 신체 움직임에 필요한 기계적 에너지로 바꾸는 과정이다.

 

 2. 근육의 세 가지 기능

 

  1) 동작을 위한 힘의 발생 : 무릎관절, 허리관절 및 어깨관절이 약한 사람들은 해당 관절 부위에 위치한 근육의 힘을 길러주어야 한다.

  2) 자세유지를 위한 힘의 발생 : 목이 앞으로 쏠리고 가슴을 숙인 자세를 가진 사람들(특히 학생)은 등세모근을 비롯한 등근육이 약화되

                                             었기 때문이다. 

  3) 체온유지를 위한 열의 발생 : 노인이나 암환자는 근육량과 근력이 급격히 줄어드는 Sarcopenia를 겪게 되어 체온이 떨어지는 악순환

                                             을 겪을 수 있기 때문에 정적 및 동적 근육운동을 꾸준히 할 필요가 있다.

 

3. 근육의 생리적 특성

 

  1) 수축성(contractility) : 근섬유는 자극을 받게 되면 근육섬유의 길이가 수축된다.

  2) 탄성(elasticity) : 근섬유는 잡아당겨 끊어졌을 경우 방치하면 원상태로 돌아가게 된다.

  3) 흥붆성(excitability) : 자극을 받게 되면 흥분하여 여러 가지 변화를 일으킨다.

  4) 전도성(conductivity) : 근섬유의 한끝을 자극하면 이 흥분은 근섬유 전체에 전달된다.

 

4. 근육의 종류

 

  근육은 그 기능에 따라 수의근과 불수의근으로 구분되며, 현미경적 형태(구조)에 의해서 횡문근, 평활근으로 나누어지고, 인체 내 소재에 따라 골격근, 심장근, 내장근으로 구별되며, 생화학적 방법에 따라 적근(red muscle)과 백근(white muscle)으로 나누어진다.

골격근은 자신의 의지에 의해서 움직일 수 있는 수의근이며, 심장근과 내장근은 불수의근이다.

 

5. 골격근의 구조와 기능

 

  1) 골격근의 구조

 

  인체에는 600여 개의 골격근이 있으며, 체중의 약 40 - 50%를 차지한다. 골격근의 약 75%는 수분이며, 20%는 단백질, 그리고 나머지 5%는 지방, 탄수화물,고에너지 인산염 및 무기질 같은 물질들로 구성되어 있다.

뼈에 부착되어 있는 골격근(뼈대근육, skeletal muscle)은 다발(근속, fascicle)로 배열된 수많은 근육섬유(muscle fiber)로 구성된다.

하나의 아주 가늘고 긴 섬유상태의 것을 근섬유라고 하는데, 이것은 원기둥 모양의 세포로서 여러 개의 핵과 근육수축에 필요한 에너지를 생산하고 공급하는 미토콘드리아를 많이 가지고 있다. 근섬유는 다시 실모양의 구조물인 1,000여 개의 현미경적 근원섬유(myofibril)로 되어 있다. 한 개의 근원섬유는 다시 여러 개의 근세사(myofilament)로 되어 있으며, 이 근세사는 액틴(actin)과 마이오신(myosin)이라는 전자현미경적 구조를 가진 단백질 성분의 물질로 구성되어 있다(위 그림 참조).

 

 2) 골격근의 역할

 

  (1) 수의운동

  (2) 자세유지

  (3) 내장의 보호

  (4) 내장의 출입구 - 호흡기의 발성, 소화기의 연하(嚥下), 배변, 비뇨기의 배뇨를 조절함

  (5) 체온의 유지 - 근수축에 수반하여 열생산

 

3) 골격근의 기능

 

 (1) 운동단위

 

  골격근을 지배하고 있는 운동신경의 끝은 여러 개로 갈라져 다수의 근섬유에 접합되어 있다. 따라서, 한 개의 운동신경의 흥분에 의해 여러 개의 근섬유가 동시에 수축한다. 이것을 운동단위(motor unit)라고 한다.

한 운동단위 중의 근섬유수는 일정하지 않으며, 섬세한 운동을 요하는 손의 근육과 안구를 움직이는 근육에는 하나의 운동단위에 3 - 6개의 근섬유 밖에 없지만, 팔이나 다리의 근육에는 하나의 운동단위 안에 100 - 300개의 근섬유가 있다. 이처럼 하나의 운동신경이 지배하는 근섬유의 비율은 근육 크기에 따라 결정되는 것이 아니라 근육 동작의 정확성, 섬세성, 협응성 등에 의해 결정된다.

운동단위는 실무율 반응을 나타내고, 운동단위는 고수축 단위(fast twitch unit)와 저수축단위(slow twitch unit)가 있다.

 

 (2) 실무율

 

 실무율(all-or-none law)이란 강한 자극과 근섬유를 수축시킨 범위와 같은 범위를 최소한도의 자극으로 근섬유를 수축시키는 현상을 말한다. 운동신경이 근섬유를 자극할 때 반응을 유도하는 자극의 최소량을 역치(threshold)라고 한다. 자극이 역치보다 작으면 근육의 움직임은 일어나지 않는다. 그러나, 어떤 자극이 역치와 같거나 이를 초과하면 근섬유 내에서 최대의 움직임이 일어나는데, 이를 실무율의 반응이라고 한다.

 

 (3) 근수축 형태

 

 신경-근연접이 흥분되면 근형질세망을 통하여 전체의 근섬유에 흥분이 전도되어 일련의 화학 반응이 일어남과 동시에 수축현상을 일으키는데, 그 수축 모양에 따라 연축(twitch), 가중(summation), 강축(tetanus) 및 강직(contracture)으로 구분된다.

연축은 매우 짧은 기간(약 0.1초 100m/sec)의 수축이며 우리 몸에서 실제로 일어나는 일은 없다.

가중은 처음 자극에 의해서 연축이 이완하기 전에 둘째번 연축이 시작하면서 그 수축력이 커지는 현상을 말한다.

거의 모든 운동은 강축에 의해서 일어나는데, 강축이란 골격근에 1초에 5 - 30회로 되풀이해서 자극을 가하면 연축이 합쳐져서 더욱 큰 힘과 지속적인 수축을 일으키는 현상을 말한다.

긴장은 근육의 덩어리가 운동신경으로부터 부분적으로 자극을 계속하여 받고 있기 때문에 근육덩어리에는 여러 개의 운동단위가 있어 근육이 부분적으로 수축을 지속하고 있는 상태이다.

강직은 병적 상태로서 활동전위가 유발되지 않고서도 강축을 일으키는 경우를 말한다.