요약근세포들이 모여서 된 집단으로 가로무늬근 조직과 민무늬근 조직, 심근조직 등이 있다.
근육조직의 종류와 특징
근육조직은 많은 근세포들로 구성되어 있으며 이들 근세포에는 수축성이 좋은 세포질 필라펜트가 많이 함유되어 있어 우리 몸의 운동기능을 담당한다. 근육조직은 가로무늬근조직, 민무늬근조직, 심근조직으로 구분한다.
가로무늬근조직의 형태와 특징
가로무늬근조직은 수축단백질의 배열로 인해 가로무늬의 형태를 가지고 있으므로 횡문근이라고도 하며, 마음대로 근육을 움직일수 있기 때문에 수의근이다. 가로무늬근은 주로 골격근을 형성하는데, 이러한 골격근은 원통형으로 세포의 표면 바로 아래에 핵이 있으며 다핵세포로 되어 있다. 또한 섬유는 매우 길고, 각 섬유는 일정하게 배열된 수축단백질로 되어 있어서 다른 근육에 비해 운동속도가 빠르다.
민무늬근조직의 형태와 특징
무늬가 없이 모양이 한결같은 민무늬조직은 내장근 또는 평활근이라고 하며, 내장기관의 근육을 만든다. 민무늬근조직은 호르몬이나 자율신경의 영향을 받아 조절되는 불수의근으로 예를 들면 음식을 섭취하였을 때, 위나 장의 운동은 의식적으로 조절할 수 없는 불수의근이다. 이는 평활근의 불수의적 작용 때문에 일어난다. 현미경 아래에서 보면 평활근은 각각의 세포나 섬유가 방추형으로 되어 있으며 하나의 핵을 가지고 있다.
심장근의 형태와 특징
심장근은 심장을 구성하는 근육이다. 심근은 수축단백질이 질서있게 배열되어 있어서 가로무늬근과 같은 형태를 보임과 동시에 민무늬근과 같이 하나의 핵을 가지며 의식적으로 조절할 수 없는 불수의적 특징을 가지고 있다. 그러나 이러한 심근은 다른 두 근육과는 달리 섬유들이 가지를 친 상태로 서로 연결되어 있어서 독특한 형태로 수축과 이완을 하는데 이러한 부분이 곧 심장박동으로 나타난다.
맨위로 인체근육은 구조나 기능면에서 다음 3종류로 나눌 수 있다.
손 ·발 ·가슴 ·배 ·등 따위의 피부 바로 밑에 있으면서 뼈와 뼈 사이에 붙어 있는 골격근(骨格筋), 심장벽을 이루고 있는 심근(心筋), 위 ·방광 ·자궁 등의 벽을 이루고 있는 내장근(內臟筋) 등이다.
보통 살이라든가 근육이라든가 할 때는 골격근을 말한다. 골격근은 가로무늬근이라고도 하며, 수의근이다. 또, 심근도 가로무늬가 있으므로 가로무늬근의 일종이지만 의지에 따라 움직일 수는 없다. 내장근은 민무늬근이라고도 하는데, 이것 역시 의지에 따라 움직일 수 없다.
골격근은 의지에 관계 있는 운동신경이 전달해 주는 자극에 의해 움직이지만, 심근이나 내장근은 의지와 관계가 없는 자율신경의 신호에 따라 움직인다. 또한, 경우에 따라서는 아무런 신호를 받지 않아도 자동적으로 수축을 되풀이하는 성질을 가지고 있다. 심근에는 이런 성질이 있으므로 우리는 뇌나 신경이 쉬고 있는 수면중에도 혈액을 순환시킬 수 있어서 생명을 유지할 수 있다.
근육의 기능은 오므라진다는 것으로서, 이것을 근육의 수축이라 한다. 수축이라 하지만 민달팽이에 소금을 뿌리거나 뜨거운 금속을 식힐 때와 같이 부피가 축소되는 것은 아니다. 근육의 수축은 어느 때나 부피는 거의 일정하며 길이만 짧아진다. 따라서 수축되어 있는 근육은 굵어진다. 이른바 알통이라는 것은 상완(上腕)의 근육이 수축함으로써 굵어진 것이다.
이상과 같이 수축하는 것은 세 종류의 근육에 공통이지만, 수축속도는 골격근이 빠르고 심근이 다음이며, 민무늬근은 매우 느리게 수축한다. 골격근의 수축으로 관절이 움직이고 운동이 이루어진다. 인체에는 크고 작은 약 400개의 골격근이 있어 빠르고 복잡한 운동을 할 수 있다. 심근이나 내장근은 뼈와는 관계없이 자루 모양인 장기의 벽에 분포되어 있기 때문에 이 근육들이 수축함으로써 자루의 내용물이 밀려나간다. 예를 들면 심장은 혈액을, 방광은 오줌을 밀어낸다.
구조
하나의 골격근을 관찰해 보면, 표면은 근막으로 싸여 있고, 양끝은 힘줄[腱]로 뼈에 부착되어 있다. 하나의 근육은 수많은 근세포의 다발이다. 따라서 1개의 근세포를 근섬유라 한다. 근섬유의 지름은 약 100μm이나 길이는 근육에 따라 일정하지 않다. 손가락 근육에서는 수mm의 것도 있고, 대퇴부의 근육에서는 30cm 이상인 것도 있다. 근섬유와 근섬유 사이에는 모세혈관이나 신경이 들어 있으며, 간극은 결합조직(結合組織)으로 채워져 있다.
흥분전달
근육에서 골격근은 운동신경의 신호에 의하여 수축하는데, 신경의 신호는 신경섬유가 매초 약 100 m의 속도로 전파하는 전기적인 흥분파로 전달하는 것이다. 생리학에서는 이 흥분파를 활동전위(活動電位) 또는 임펄스(impulse:신경충격)라 한다. 임펄스를 받아들이기 위하여 근섬유의 형질막(形質膜) 중에 신경섬유가 부착하는 곳은 특수하게 분화하여 아세틸콜린에 민감한 성질이 되고, 신경섬유의 말단을 감싸고 있는 모양으로 되어 있다. 이 부분을 종판(終板)이라고 한다.
임펄스가 신경섬유의 말단까지 전도되면 그곳에서 아세틸콜린이 분비된다. 이 아세틸콜린은 근섬유의 종판에 작용하여 이것을 자극하고 결국 근섬유의 형질막에 활동전위가 발생하게 된다. 또한 1개의 신경섬유는 말단에서 여러 갈래로 갈라져서 많은 근섬유에 부착하고, 그것들을 동시에 움직이게 한다.
따라서 이들을 합쳐서 운동단위 또는 신경근단위(神經筋單位)라 한다. 1개의 신경섬유가 몇 개의 근섬유를 지배하고 있는가를 신경지배비(神經支配比)라 하는데, 섬세한 움직임을 하는 혀나 안구의 근육에서는 이 비가 1:10 정도이지만 대퇴부나 배의 근육에서는 1:150까지도 된다.
흥분수축연관
근섬유의 흥분, 즉 종판부에서 시작된 활동전위는 매초 약 10m의 속도로 순식간에 근섬유의 끝까지 전파되는데, 동시에 각 Z막부에서는 구심상으로 근섬유 내부에도 파급하며, 근소포체에 영향을 주어서 여기에 포함되어 있던 칼슘(Ca)이온을 방출시킨다. 칼슘이온이 유리되면 ATP(아데노신 3인산)와 미량의 마그네슘(Mg)의 존재하에서 미오신의 ATP 분해효소 작용이 높아지고, ATP가 분해되어 에너지가 유리된다.
이 에너지에 의하여 액틴과 미오신의 상호반응, 즉 수축이 시작된다. 수축이라고 하지만 굵은 필라멘트든 가는 필라멘트든 그 자신이 줄어드는 것은 아니며, 가는 필라멘트가 굵은 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가는 것이다. 즉, 액틴 필라멘트가 미오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가 근수축이 일어나는데, 이것을 활주설(滑走說)이라고 한다(H.E.헉슬리 설).
만일, 단축을 억제하고서 발생하는 장력을 측정하여 보면, 힘은 두 필라멘트가 겹치는 부분의 길이가 길수록 크다는 것을 알 수 있다. 즉, 겹치는 부분에서 수축의 반응이 일어나는 것이라고 생각된다.
일
골격근이 수축하여 어떤 중량을 어떤 거리만큼 들어올렸을 때, 중량과 거리의 곱에 해당하는 일을 하였다고 한다. 이에 대하여 어떤 중량을 단순히 떠받치고 있을 뿐이고 움직이게 하지 않을 때는 들어올리는 거리는 0이 되어, 이때는 일은 하지 않은 것이다. 그러나 근육은 중량을 떠받치고 있는 만큼의 힘을 내고 있으므로, 이 경우는 중량과 같은 근력(筋力)을 냈다고 한다.
근육이 일을 할 때에는 충분히 많은 임펄스를 근육으로 보내야 한다. 예를 들면, 가벼운 노력의 경우라도 1개의 운동신경을 통해서 가는 임펄스수는 매초 10발 이상이며, 더구나 몇 천 개라는 신경섬유가 관여하고 있고, 또 1개의 신경섬유는 100개나 되는 근섬유를 수축시키고 있다. 최대 노력의 경우 임펄스의 빈도는 매초 50발 이상이 된다. 1개의 운동신경에 대하여 임펄스가 1발밖에 오지 않을 때, 즉 단수축(單收縮)의 힘은 최대 노력의 경우, 즉 강수축의 힘의 1/3~1/5밖에 되지 않는다.
최대 근력은 관여하는 근섬유의 횡단면적에 비례하나, 대개 1㎢당, 사람은 5∼6kg, 개구리는 3∼4kg이다. 근육이 수축할 때는 에너지가 소비된다. 그러나 이때의 에너지가 전부 일로 되는 것은 아니고, 75% 이상은 열로 되어 버린다. 중량을 떠받치는 것과 같은 수축의 경우는 일을 하지 않으므로, 에너지는 전부 열이 되어 방산된다.
이와 같이 근육의 수축은 열발생을 수반하므로, 운동을 하면 몸이 따뜻해진다. 에너지 중 일로 되는 부분과 열로 되는 부분의 비, 즉 효율(效率)은 들어올리는 중량이 클수록, 또 수축속도가 느릴수록 좋아지지만, 일정의 중량을 넘거나, 너무 천천히 단축할 경우는 오히려 나빠진다. 예를 들어 보통 경사의 계단을 오를 경우에는 2초에 1단 정도의 속도가 가장 효율이 높다.
피로
근육의 수축은 ATP 분해의 에너지를 써서 일어나는데, 수축을 계속하여도 근육의 ATP는 감소하지 않는다. 그것은 근육에는 크레아틴인산(creatine phosphate)이 풍부히 존재하고, ATP 분해 결과 생긴 아데노신 2인산(ADP)에 인산을 주어 재차 ATP를 생성하기 때문이다.
크레아틴인산은 ADP에 인산을 주고, 그 자신은 크레아틴이 된다. 따라서 근육에 크레아틴인산이 계속 존재하는 한 ATP는 근육 내에 계속 만들어진다. ATP는 근육의 포도당이 분해하는 반응, 즉 해당(解糖)이나 세포내 호흡 등의 대사 결과 합성되므로, 수축을 중지한 근육에서는 이상의 반응이 역으로 진행되어, 결국 크레아틴인산이 다시 축적되어 간다.
해당과정의 결과 포도당은 젖산까지 분해되는데, 만일 산소공급이 충분하면 젖산은 발생하지 않고, 해당산물(解糖産物)은 호흡회로를 일주하여 물과 이산화탄소만을 생성하며 이때는 ATP합성도 현저하게 능률이 좋아진다. 예를 들어 산소의 공급이 전혀 없는 경우와 비교해 보면 1분자의 포도당 분해에 대하여 합성되는 ATP의 양은 17배나 된다.
따라서 격심한 운동이나 수축을 일으키는 경우는 산소의 공급이 충분한지 어떤지가 중요한 문제가 된다. 포도당이나 산소는 혈액에 의해서 근육으로 운반된다. 운동 중 산소공급을 충분히 하기 위하여는 호흡운동을 왕성하게 하여 혈액 중의 산소농도를 높임과 동시에 근육의 혈액순환량을 높여야 한다. 그 때문에 심장의 박동수는 증가하고, 근육의 휴지모세혈관(休止毛細血管)도 열려서 다량의 혈액이 흐르게 된다. 근육이 계속 수축하면, 차차 근력이 약해지고, 단축량 또는 힘이 감소되어 간다. 이것을 근육의 피로라 한다. 원인은 피로물질이 근육에 축적되기 때문인 것으로 생각된다.
피로물질이란, 예를 들면 젖산 따위로서, 산소의 공급이 충분하지 못할 경우는 해당 결과 다량으로 생기고, 근육이 산성으로 기울어, 여러 가지 화학반응의 촉매로서 작용하는 효소의 효능이 저하된다. 그 결과 너무 사용한 근육에 이른바 응어리가 생긴다. 일반적으로 피로라고 할 때는 단순히 근육의 피로뿐만 아니라, 신경으로부터 근육으로 신호가 전달되는 곳이나 뇌 속의 신경의 피로도 겹치므로 근육 자체는 피로해 있지 않지만 움직임이 나빠지거나 피로감을 느끼거나 하는 수가 있다.
|
