3 주차근육생리
1. 근육 (Muscle) 02 자세조정이나인간의생명현상에관계된여러가지생리적반응들은근육의수축을통하여일어남 (1) 근육의분류와특징 근육의종류주요기능횡문의유무지배신경 골격근 백근 적근 골격과위치관계의변화또는유지 신체의운동과자세유지 있음 체성신경 ( 운동뉴런 ) 심근심장의펌프작용있음자율신경 평활근 단원성 ( 내장 ) 평활근 다원성 ( 다단위 ) 평활근 장기의운동없음자율신경
1. 근육 (Muscle) 03 (2) 골격근, 평활근 ( 단단위 ) 및심장근의특성비교 구분 골격근 평활근 심장근 근섬유 횡문근 평활근 ( 장방추상섬유 ) 횡문근 지배신경 운동신경 자율신경 자율신경 운동 수의적 불수의적 불수의적 자동성 없음 근자체에있음 근조직에있음 가소성 ( 신전성 ) 小 大 中 수축반응 빠름 아주느림 느림 신경반응 흥분 흥분또는억제 흥분또는억제 호르몬반응 없다 있다 있다 * 가소성 : 발생장력이나수축여부를평활근스스로조절 뇨의망각
2. 골격근의구조 04 체중의 40% 를차지, 건에의해양끝이뼈에연결, 횡문근 (1) 미세구조 - 기본단위는근섬유이며수천개의근섬유가하나의골격근을이룬다. - 근필라멘트 (myofilament) 근원섬유 (myofibril) 근섬유 (muscle fiber) (2) 근필라멘트 (myofilament) - 미오신성분의굵은필라멘트와엑틴이주성분인가는필라멘트두종류로구성
2. 골격근의구조 05 그림 3-1. 골격근의구조
2. 골격근의구조 06 (3) 근필라멘트현미경관찰 A 대 (Anisotropic band) I 대 (Isotropic band) H 대 (H zone) 어둡게보이는부분 밝게보이는부분 A 띠중앙부분에약간밝은부분 M 선 (M line) Z 선 (Z line) 근원절 (Sarcomere) H zone 중앙부위의가느다란선 I 띠중앙의선 Z 선과 Z 선사이
3. 골격근의수축 (Contraction of skelectal muscle) 07 (1) Sliding-filament 기전 - 근수축시 actin filament가 myosin filament 중앙으로미끄러져들어가중첩되어근절이짧아지는것 - 수축단계에서 A대의길이는일정하게유지되나 I띠와 H띠그리고근절의길이는점점짧아진다. (actin filament와 myosin filament 사이에연결고리 (cross-bridge) 가형성되어작동하기때문 ) (2) 분자적수축기전 - 운동뉴런의흥분으로부터근수축및이완까지의분자적반응
3. 골격근의수축 (Contraction of skelectal muscle) 08 01 운동뉴런에서발생한활동전압이운동뉴런까지전달된다. 06 종판부위의탈분극으로종판전압 (EEP) 이발생한다. 02 신경말단에서 Ca 2+ 유입이일어난다. 07 종판전압으로부터근세포의활동전압이야기된다. 03 신경말단으로부터 Ach 이연접부간격으로방출된다. 08 활동전압이 T- 세관을타고근세포내부깊숙이전달된다. 04 방출된 Ach 이근세포막의운동종판에있는 AHC 수용체에결합한다. 09 T- 세관과맞닿은근장그물의외측낭으로부터 Ca 2+ 이근장내로노출된다. 05 수용체단백질의활성화로이온통로가열려서 Na + 과 K + 이유입된다. 10 Ca 2+ 은 actin filament 상의 troponin 과결합한다.
3. 골격근의수축 (Contraction of skelectal muscle) 09 11 Tropomyosin 이위치변동을일으켜 actin 상의 cross-bridge 결합부위가노출된다. 16 Troponin 에 Ca 2+ 이붙어있는동안은위의반응단계의 12~15 를반복함으로써근육길이의단축을일으킨다. 12 에너지보유상태의 myosin head 가 actin 분자와결합하여 cross-bridge 를형성한다. 17 근장그물막의 pump 의작용으로 Ca 2+ 이근장그물로능동수송에의해회수되고있기때문에수축자극이종료되면근장내의 Ca 2+ 농도가감소하게된다. 13 Myosin head 가에너지를소모하여노젓기운동을한다. 18 Troponin 에서 Ca 2+ 이떨어진다. 14 새로운 ATP 가 myosin head 와결합하면 crossbridge 가분리된다. 19 Tropomysin 이원위치로복귀되면서 actin 상의 cross-bridge 결합부위를다시가리게된다. 15 Myosin head 는 ATP 를분해하여다시에너지보유상태가된다. 20 Cross-bridge cycle 이끝나면서근세포가이완된다.
3. 골격근의수축 (Contraction of skelectal muscle) 10 그림 3-2. 운동신경흥분에의한골격근의수축 1 아세틸콜린유리 2 활동전위전도 3 DHP 수용기에전기신호도달 4 말단수조 Ca2+ 통로열림 5 Ca 2+ 유리 67 Ca 2+ 가트로포닌에결합하여트로포미오신이미오신결합부위를노출시킴 8 미오신머리가액틴에부착하여액틴을끌어들여중앙으로이동
3. 골격근의수축 (Contraction of skelectal muscle) 11 (3) 근수축에너지 - 근수축의에너지원은 ATP (APT ADP + Pi) - 근수축시 ATP, 포도당 creatine phosphate, O 2 소모 젖산, 크레아틴, CO 2 생성 - 근수축시근육에서는 ATP 를소모하여에너지를얻을뿐아니라 ATP 의재생산반응도함께일어남 (ATP 재생산 : ADP + 크레아틴인산 CPK ATP + 크레아틴 )
4. 근수축의역학 (mechanics of muscle of contraction) 12 (1) 근수축의종류 01 연축 (twitch) 근육에역치이상의단일자극을가했을때발생하는한번의근수축과이완을연축이라함 02 강축 (tetanus) 근육에단일자극이아닌짧은시간간격으로반복하여자극을가했을때나타나는지속적이고연축보다큰힘을나타내는수축 반복적인자극때문에근장그물의 Ca2 + 펌프가 Ca2 + 을모두회수할수없어근장내 Ca2 + 농도가자극간격동안에도높게유지되기때문 03 경축 ( 강직, contracture) 비정상적인상태에서의지속성수축 - 강축과는달리비가역적이고활동전압없이도유발된 - 사후강직등 04 긴장 (tonus) 정상적인근육이운동신경으로부터약한자극을지속적으로받음으로써근육이부분적으로수축을지속하고있는상태
4. 근수축의역학 (mechanics of muscle of contraction) 13 (2) 등력성수축과등장성수축 등력성수축 근수축시에어느무게의짐을끌어올리는운동을하였을때근절의길이가짧아지고탄성요소의길이가늘어는근수축 근육수축의형태 등장성수축 근육길이의변동이없는상태로장력만을일으키는수축
4. 근수축의역학 (mechanics of muscle of contraction) 14 그림 3-3. 근육수축의두형태
4. 근수축의역학 (mechanics of muscle of contraction) 15 그림 3-4. 근육수축의시간적가중및강축 S 는자극을의미함
4. 근수축의역학 (mechanics of muscle of contraction) 16 (3) 근의길이 - 장력관계 - 근수축으로발생하는장력은근육에가해지는자극빈도에의해서뿐만아니라수축전의근섬유길이의정도에따라서도그크기가달라진다. - 장력의최대치는근육의안정시길이근처에서나타나고이보다짧은경우나늘어나있는경우에는 cross-bridge 형성및운동이원만하지못하여장력이감소