오늘은 인체에서 움직임을 만드는 근육에 대해 알아보도록 하겠습니다. 평소에 앉았다가 일어나고 운동을 할 때 근육이 수축하게 되는 과정의 기초를 이 블로그를 통해 알려드리겠습니다. 근육의 구조를 알게 되면 근수축의 원리를 이해하면서 트레이너, 필라테스 강사, 물리치료사 등의 근육을 다루는 직업군들에게 많은 도움이 될 것 같습니다. 근육은 인체를 구성하고 움직임에 필요한 힘을 생성하며 이 힘의 원동력이 되는 계통을 이야기합니다. 근육의 종류에는 크게 뼈대근육, 내장근육, 심장근육이 있습니다. 아래 내용에서 근육의 종류와 뼈대근육의 구조에 대해 알아보도록 하겠습니다.
근육의 종류 및 기능
위에 말한 것과 같이 근육의 종류에는 3가지가 있습니다. 뼈대근육, 민무늬근육, 심장근육이 있습니다. 먼저 뼈대 근육은 운동 신경의 흥분파의 전달을 받아 수축하는 인체의 전체적인 움직임을 담당하는 근육입니다. 여기서 설명하는 흥분파란 활동전압의 전달을 이야기합니다. 뼈대근육은 수축과 이완은 내 의지대로 움직일 수 있어서 수의근 또는 맘대로근이라고 이야기합니다. 또한 규칙적으로 나열된 가로무늬가 있어 가로무늬근이라고 하기도 합니다. 뼈대근육은 skeleton muscle이라고 하며 수의근은 voluntary muscle이라고 합니다. 뼈대근육의 기능은 운동을 유발하여 의식적인 골격근 운동을 합니다. 또한 자세를 유지하며 위험을 감지했을 때 반사행동이 나오기도 합니다. 골격근을 통해 몸의 열을 발생함으로 체온을 유지할 수 있습니다. 내장근육은 주로 내장이나 혈관에 분포하고 내 의지와 관계없이 수축하는 불수의근입니다. 또한 뼈대근육과 달리 가로무늬가 없기 때문에 민무늬 근육입니다. 즉, 내장근육은 민무늬근육이며 불수의근이라고 할 수 있습니다. 민무늬근육은 영어로 smooth muscle라고 하며 불수의근은 involuntary muscle라고 합니다. 심장근육은 단어 그대로 심방과 심실을 수축하여 생명활동을 돕는 근육입니다. 심장근육은 가로무늬근이지만 기능적으로 불수의근에 속합니다. 심장근육은 영어도 cardiac muscle이라고 합니다.
뼈대근육의 구조
뼈대 근육은 신경세포와 동일하게 화학적, 전기적 자극에 의해 활동전압을 일으키며 근육수축을 하게 됩니다. 세포와 세포사이의 신호를 전달하는 활동전압이 일어나는 것입니다. 뼈대 근육의 기본 구조 단위는 근육섬유(muscle fiber)라고 합니다. 이 근육섬유를 감싸고 있는 세포막을 근육섬유막, 근초(sarcolemma)이라고 합니다. 근육섬유막은 근육원섬유(myofibril)와 근육세포질(근형질)을 감싸고 있습니다. 근육섬유의 세포질에는 사립체의 숫자가 많아 근육이 수축할 때 ATP의 공급원이 되고 근육이 수축할 때 필요한 칼슘을 공급하는 근육세포질그물도 다른 세포들에 비해 잘 발달되어 있다고 합니다. 또한, 근육섬유막의 일부분은 근육섬유 내부로 함유되어 있는 것을 T미세관(가로세관)이라고 합니다. 뼈대근육을 전체적으로 보았을 때 근육은 뼈에 직접적으로 붙지 않고 뼈에 힘줄(tendon)이 붙어 힘줄을 통해 근육이 뼈에 연결되게 된다. 뼈대근육은 근육바깥막으로 감싸있고 안에 여러 개의 근육다발(muscle fascicle)이 모여 있다. 다시 근육다발을 보면 근육의 기본 구조단위인 근육섬유(muscle fiber)가 여러 개가 존재한다. 다시 근육섬유를 보면 근육섬유막으로 싸여 있으며 안에 근육원섬유와 근육세포질, 사립체 등으로 구성되어 있다.
근육원섬유(myofibril)는 수많은 근육잔섬유로 구성되어 있습니다. 근육잔섬유는 가는 근육잔섬유(thin filament, 액틴섬유)와 굵은 근육잔섬유(thick filament, 마이오신섬유)로 나뉩니다. 가는 근육잔섬유는 액틴(actin), 트로포마이오신(tropomyosin), 트로포닌(troponin)이라는 단백질로 구성되어 있습니다. 굵은 근육잔섬유는 마이오신(myosin)이라는 단백질로 구성되어 있습니다. 가는 근육잔섬유의 액틴은 마이오신 결합부위를 가지고 있어 안정 시에는 트로포마이오신에 의해 덮여 있다가 근육 수축 시 몸 안에 있던 트로포닌과 칼슘이 결합하여 트로포마이오신에 위치를 변화시키면서 액틴의 마이오신 결합부위가 노출되게 되면 굵은 근육잔섬유의 마이오신과 결합하여 근육이 수축하게 된다. 굵은 근육잔섬유인 마이오신은 머리와 몸통으로 구성되어 있으며 마이오신머리(myosin head)에는 액틴결합 부위와 ATP를 분해하는 효소가 있어 마이오신과 액틴섬유와 결합하는 교차연결다리를 형성하여 마이오신이 액틴을 당기면서 근육을 수축하게 되는 것입니다. 마이오신과 액틴이 중첩하는 정도에 따라 근수축의 정도가 달라지며 가로무늬 근육의 근육원섬유를 보았을 때 액틴의 끝과 끝 부위를 Z선이라고 하며 이 부위를 근수축의 기본단위(sarcomere)라고 합니다.
지금까지 근육의 대한 구조를 알아보았습니다. 근수축기전에 아주 중요한 원리를 담은 내용이니 꼼꼼히 읽어보시고 이해하시면 좋을 것 같습니다. 생리학을 공부하면서 인체는 매우 흥미로운 유기체라는 생각이 들었습니다. 앞으로도 인체와 관련된 좋은 정보를 전달해 드리겠습니다.