근육수축의 원리

우리가 생각하는 대로 근육은 움직입니다. 손을 뻗고자 했을 때 손을 뻗게 되고 고개를 돌리고자 하면 고개를 돌리게 됩니다. '생각'에서 직접적인 '움직임'이 된다는 것이 신기하고 흥미롭습니다. 동물생리학에서 정의된 근육의 수축과 이완 과정은 화학물질의 작용으로부터 시작되는 것을 말합니다. 움직이고자 하는 '의지'가 어떻게 현실의 움직임이 되는지는 알지 못합니다. 하지만 근육을 움직이게 하는 물질과 근육의 세부적인 구성에 대해 알 수 있습니다. 

먼저 근육의 구조는 큰 범위부터 시작하자면 뼈에 붙은 근육 골격근을 시작으로 골격근을 감싸고 있는 근 외막이 먼저이며

근 외막 안에는 근섬유다발이 있고 근섬유다발은 근섬유로 구성돼 있고 그 근섬유들은 몇 가닥씩 근섬유막에 둘러싸인 채로 있습니다. 근섬유는 실 같은 형태의 근원 섬유들로 이루어져 있습니다. 가장 기본이 되는 근원섬유가 수축과 이완이 되며 근육이 움직이게 됩니다. 작은 단위인 근원섬유에서 어떤 일이 일어나고 있는지 보겠습니다. 우선 근원섬유를 이루는 요소인 굵은 필라멘트와 가는 필라멘트가 있습니다. 굵은 필라멘트를 미오신필라멘트라고 하고 가는 필라멘트를 액틴필라멘트라고 합니다. 미오신 필라멘트의 튀어나온 부분들인 미오신 머리가 액틴 필라멘트에 붙었다 떨어졌다 하면서 끌어당기게 되면서 수축이 발생합니다. 이것은 노를 젓는 보트를 생각하시면 됩니다. 보트는 미오신 필라멘트이고 양쪽의 노가 미오신 머리, 노로 물을 밀어내 앞으로 가니 물을 액틴필라멘트라고 생각하시면 됩니다. 그렇다면 미오신필라멘트가 액틴필라멘트와 작용하여 근수축이 되고 이완되는 과정을 더 자세히 들여다보겠습니다. 수축 전에는 근육의 모양이 길쭉한데 수축이 되고 난 후에는 근육이 짧게 되죠. 이완된 상태에서는 미오신 필라멘트와 액틴 필라멘트가 여유롭게 있습니다. 가운데에 미오신 필라멘트가 있고 양쪽에 액틴 필라멘트가 평행하게 있습니다만 앞뒤의 액틴 필라멘트들이 밀집하고 있지는 않습니다. 수축하면 미오신 필라멘트와 평행하게 액틴 필라멘트들이 거리를 좁히게 됩니다. 미오신 필라멘트의 머리에 의해 잡아당겨졌기 때문이죠. 그런 미오신 머리는 아무 원인 없이 혼자 움직이지 않습니다. 미오신 머리는 ATP와 결합하는 부분과 액틴 필라멘트와 결합하는 부분으로 나누어져 있습니다. ATP라는 유기물질과 결합을 하고 이 ATP가 분해되는 힘으로 미오신 머리가 액틴 필라멘트에 붙었다 떨어지기를 반복할 수 있게 됩니다. 다시 말해 근육의 가장 작은 단위인 근원섬유의 필라멘트들이 화학물질과의 물리적 결합을 통해 발생하는 에너지로 근원섬유가 수축, 이완되며 수축과 이완되는 근원 섬유들을 포함한 근섬유가 수축, 이완되며 그에 따라 근섬유 다발들이 움직이게 됩니다.