근육계통

근육계통(Muscular system, 筋肉系統)은 골격근, 평활근, 심장근으로 구성된 기관계이다. 몸을 움직이거나 자세를 유지하고, 전신에 혈액을 순환시키는 역할을 한다. 척추동물의 근육계통은 신경계통의 통제를 받고, 일부(심장근과 내장근육 등)는 자율적으로 움직인다. 골격계통과 연합하여 근골격계를 형성한다.

근육

근육은 크게 골격근, 심장근, 평활근으로 구분된다. 근육은 힘을 내고 몸의 균형과 자세를 유지하며, 움직임을 가능케 하고, 열을 내어 체온을 유지한다.

활동전위가 골격근을 자극하면 각 근섬유분절(sarcomere)은 일제히 수축한다. 근수축을 가장 잘 설명하는 모델은 필라멘트 활주 모형(sliding filament model)이다. 액틴마이오신 섬유가 서로 겹치면서 수축이 일어난다. 마이오신 미세섬유는 골프 클럽 모양의 머리를 액틴 미세섬유 쪽으로 뻗고 있다.

마이오신 머리에는 액틴 미세섬유와 결합 자리가 있다. 마이오신은 가장 가까운 액틴 필라멘트의 결합자리에 분리와 재결합을 반복하면서 근섬유분절의 중심을 향해 회전한다. 이 과정에는 다량의 에너지( ATP)가 소모된다. ATP는 마이오신 머리와 액틴 미세섬유가 형성한 다리에 결합한다. ATP가 방출하는 에너지로 마이오신 머리가 회전한다. 근육은 ATP를 소량만 저장하기 때문에 계속해서 방출된 ADP를 이용하여 ATP를 빠르게 재생산해야 한다. 근육 조직에 있는 인산 크레아틴이 초기 단계에 ADP를 ATP로 빠르게 재생하는 역할을 한다.

근섬유분절이 수축하는 각 주기에는 칼슘 이온(Ca2+)이 꼭 필요하다. 근육에 수축 자극이 오면 Ca2+가 근육세포질그물(sarcoplasmic reticulum)에서 근섬유분절로 방출된다. Ca2+는 미오신이 결합하는 액틴 결합자리를 드러낸다. 근육이 수축을 멈출 때가 되면 Ca2+는 다시 근섬유분절에서 근육세포질그물로 돌아가 저장된다.

유산소 및 무산소성 근육 활동

신체는 휴식 상태에서 젖산이나 피로성 부산물을 생산하지 않고 산소성 대사를 통하여 미토콘드리아에서 ATP를 생산한다. [1] 운동을 하는 동안에는 운동의 강도, 지속 시간, 개인의 근육량 정도에 따라 ATP 생산 방법이 다양하다. 운동 강도가 낮을 때 오랜 시간(수 분 이상) 운동을 지속하면 신체에 저장된 탄수화물지방을 이용한 산소성 대사가 일어난다. 운동 강도가 높아지면 운동을 지속할 수 있는 시간은 강도에 반비례하여 낮아지고 ATP 생산 방법이 산소성에서 무산소성 경로, 즉 인산 크레아틴을 이용하는 체계나 무산소성 해당으로 바뀐다. 산소성 ATP 생산 경로는 생화학적으로 훨씬 느리고 지속 시간이 길고 강도가 낮은 운동을 할 때만 사용되나, 즉각적으로 제거되지 않는 피로성 부산물이 없어 지방이나 탄수화물 분자 대비 ATP 생산량이 높다. [1] 유산소 운동은 산소 전달 체계의 효율을 높여 유산소 대사가 더욱 빨리 일어날 수 있도록 한다. 무산소성 ATP 생산 경로는 ATP 생산 속도가 빠르고 최대 강도에 근접하는 운동을 가능하게 하지만, 젖산이나 신체와 근섬유분절에서 생산되는 피로성 부산물이 많아 고강도 운동을 수 분 이상 지속하지 못하게 한다. [1] 인산을 이용한 체계(phosphagen system)는 무산소성이고 이를 통하여 가장 강도가 높은 운동을 할 수 있다. 근육 내에 저장된 인산 크레아틴은 매우 제한적이어서 [1] 최대 십 초 가량 지속되는 운동에 필요한 에너지만 공급할 수 있고, 회복은 매우 빨라 5분 이내에 크레아틴 저장량이 회복된다.

심장근

심장근은 가로무늬근이지만 골격근과 달리 근섬유가 옆으로 서로 연결되어 있다. 평활근과 마찬가지로 자의로 조절할 수 없다. 심장세포는 자율신경계의 영향을 받는 굴심방결절(sinus node)에 의해 통제된다. [1]

평활근

평활근은 자율신경계의 직접적인 조절을 받고, 의식적으로 움직일 수 없다(불수의적). 평활근 수축은 신경계 자극 이외에도 호르몬, 주변분비물질의 영향을 받는다. 골격근 섬유와 달리 연축에 반드시 활동전위가 필요하지 않다. [1]

심박을 조절하는 근육과 근육 일부는 불수의적 [주 1] [2]이지만 평활근은 아니다.

골격근

인체에는 약 639개의 골격근이 있다.

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