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근육 수축은 신경 자극에서 시작하여, 세포 내에서 액틴과 미오신 필라멘트가 서로 미끄러지면서 근섬유가 수축하는 과정입니다. 이 과정은 '슬라이딩 필라멘트 이론'에 따라 설명됩니다. 수축의 주요 단계는 다음과 같습니다.
- 신경 자극과 근육 섬유의 활성화:
근육 수축은 뇌나 척수에서 발생한 신경 자극이 운동 신경을 통해 근육에 전달될 때 시작됩니다. 운동 신경이 근육의 신경근 접합부에 도달하면, 신경 말단에서 신경전달물질인 아세틸콜린(Ach)이 방출됩니다. 아세틸콜린은 근육 세포의 세포막(근육의 사르콜레마)에 있는 수용체와 결합하여 전기적 자극을 발생시킵니다. - 칼슘 이온의 방출과 액틴-미오신 결합:
전기적 자극이 사르콜레마를 통해 근섬유를 따라 전파되며, T-튜불을 통해 사르코플라즈미크 레티큘럼(SR) 내에 저장된 칼슘 이온이 방출됩니다. 방출된 칼슘 이온은 액틴 필라멘트에 있는 트로포닌 단백질에 결합하여 트로포미오신을 밀어내며, 액틴의 미오신 결합 부위를 노출시킵니다. - 크로스 브리지 형성 및 수축:
미오신 머리는 ATP가 결합된 상태에서 액틴의 노출된 결합 부위에 결합합니다. 미오신의 ATPase 활성은 ATP를 ADP와 무기인산으로 분해하여 에너지를 방출하고, 이 에너지를 사용하여 미오신 머리가 액틴 필라멘트를 당깁니다. 이 과정에서 미오신과 액틴이 서로 미끄러져 근섬유가 짧아집니다. 이 단계가 바로 "파워 스트로크"입니다. - ATP의 역할과 크로스 브리지 사이클:
크로스 브리지는 반복적으로 형성되며, 각 사이클은 ATP를 필요로 합니다. 미오신 머리는 액틴에 결합 후 당긴 후, ATP가 결합하여 분리되고 다시 재설정되어 다음 결합을 준비합니다. 이 과정이 계속해서 반복되면서 근육은 수축을 지속할 수 있습니다. - 근육 이완:
신경 자극이 종료되면 칼슘 이온은 사르코플라즈미크 레티큘럼으로 재흡수되고, 트로포미오신은 다시 액틴의 결합 부위를 덮어 근육이 이완됩니다.
근육은 어떻게 만들어지고 어떻게 움직일까?
근육의 구조와 작동 원리근육(muscle)은 신경의 자극에 따라 짧아지고 굵어지면서 수축(contract)하고, 자극이 사라지면 다시 원래의 모양으로 이완(relax)된다. 근육은 관절 고정, 자세 유지, 운동 그
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이 모든 과정이 협동하여 근육 수축과 이완을 조절하며, 신경과 근육 간의 정밀한 협력이 이루어집니다.
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