자극을 받으면 수축하고 인체에 600개 이상이 존재하는 근육

 

인체에 있는 600개 이상의 근육

근육은 일부 하등 한 동물을 제외한 모든 동물에게 있다. 사람들은 근육을 이용해서 걷고 뛰고 던지는 등 다양한 운동을 한다. 근육은 또한 성장을 하게 해 주며 건강한 신체를 유지하기 위해 필요한 활동을 하게 해 준다. 턱에 있는 근육을 이용해서 음식물을 씹고 소화관에 있는 근육은 음식물이 이동하거나 소화되는 것을 돕는다. 심장과 혈관의 근육은 혈액이 순환하도록 하며 가슴에 있는 근육은 호흡할 수 있게 해 준다. 근육은 온몸에 분포되어 있으며 사람의 성장과 함께 근육도 커져 성인이 되면 체중의 절반 가량을 차지한다. 근육은 크게 골격근과 내장근의 두 종류로 나뉜다. 그 외에 골격근과 내장근의 특징을 모두 가지며 심장에서만 발견되는 심장근이 있다. 골격근은 골격을 지탱하고 몸의 모양을 잡아주며 몸을 움직일 수 있게 한다. 골격근은 다리, 팔, 복부, 가슴, 목, 얼굴의 많은 부분을 이루고 있으며 그 크기는 하는 일에 따라 매우 다양하다. 예를 들어, 눈의 근육은 작고 약한 편이지만 넓적다리의 근육은 크고 강하다. 모든 근육은 근섬유라는 세포로 되어 있다. 골격근은 수천 개의 긴 원통 모양 근섬유로 이루어진다. 현미경으로 보면 골격근의 근섬유에는 밝고 어두운 가로줄이 교대로 나타나는 가로무늬가 있다. 이런 이유로 골격근을 가로무늬근이라고도 한다. 가로무늬는 근섬유를 이루는 굵고 가는 필라멘트들이 되풀이해서 서로 겹치기 때문에 생긴다. 근섬유에는 여러 소기관이 있다. 각 근섬유에는 많은 핵이 있다. 핵에는 생장을 일으키는 물질들이 있어서 닳아 없어진 근섬유의 여러 부분을 복구하거나 다시 만든다. 또 각 근섬유에는 소시지 모야의 미토콘드리아가 수천 개씩 있어서 근섬유가 필요로 하는 에너지를 생성한다. 근섬유는 결합조직으로 서로 연결되어 있다. 골격근의 끝 부분은 힘줄이라는 튼튼하고 유연한 결합조직에 의해 뼈에 연결된다. 사람이 똑바로 서 있을 때에는 많은 골격근이 수축하여 몸을 단단하게 만든다. 골격근은 뼈를 당길 수는 있지만 밀 수는 없기 때문에 두 근육이 쌍을 이루어 작용한다. 각 쌍은 관절을 구부리거나 팔다리를 몸에 가까이 붙이는 일을 하는 굴근(굽힌금)과 굴근과 반대되는 일을 하는 신근(편근)으로 이루어진다. 예를 들어 위팔 앞부분에 있는 이두박근은 굴근으로 이 근육이 수축하면 팔꿈치가 구부러지고 아래팔과 손이 어깨 쪽으로 움직인다. 한편 위팔 뒷부분에 있는 삼두박근(위팔세갈래근)은 신근으로 이 근육이 수축하면 팔꿈치가 펼치고 아래팔과 손이 어깨에서 내려간다. 이와 동시에 이두박근은 삼두박근이 원래의 길이로 수축할 수 있도록 한다. 신경이 골격근을 자극하면 골격근은 수축해서 자신이 붙어 있는 뼈를 끌어당긴다. 골격근은 의지대로 자유롭게 움직이므로 수의근이라고도 한다. 그러나 때로는 무의식적으로 움직이기도 한다. 예를 들어 손이 뜨거운 물체에 닿았을 때 자기도 모르게 손을 끌어당기는 것은 자신의 의지에 의한 운동이 아니라 반사적인 운동이다.

 

자극을 받으면 수축하는 근육

근육이 어떻게 수축하며 어떻게 자극을 받는가에 대해서는 많은 연구가 되어 있다. 근육의 수축 방법은 근육이 어떻게 수축하는가를 설명하는 이론으로 가장 널리 인정받고 있는 것은 20세기 중반 영국의 과학자 헉슬리가 제시한 활주설이다. 활주설의 중심 내용은 다음과 같다. 근섬유의 굵은 마이오신필라멘트에는 작은 돌기들이 많이 있다. 근섬유가 자극을 받으면 마이오신필라멘트에 있는 작은 돌기들이 튀어나와 평행한 방향으로 늘어선 가는 액틴필라멘트에 달라붙는다. 그리고 액틴필라멘트를 끌어당겨 마이오신필라멘트 사이로 미끄러져 들어가도록 한다. 그 결과 근섬유가 짧아지면서 근육이 수축하게 된다. 이렇게 마이오신필라멘트의 돌기들이 액틴필라멘트를 끌어당기기 위해서는 에너지가 필요하다 이 에너지는 에이티피(ATP)에서 얻으며 ATP는 근섬유 속의 산소가 음식물에서 온 화학물질과 결합할 때 만들어진다. 평상시에 근섬유에는 적은 양의 ATP가 있다. 하지만 근육이 심하게 일하면 몸속에서 영양 물질과 산소를 에너지로 전환시키는 힘이 커져서 필요한 양만큼의 ATP를 만든다. 근세포들은 각각의 세포막이 전하를 띠고 있기 때문에 자극을 받아들일 수 있다. 이런 상태를 전위를 갖고 있다고 한다. 이 전위는 세포막 양쪽에 나트륨이 온과 칼륨이온이 다르게 분포하고 있기 때문에 생긴다. 즉, 칼륨이온은 세포막을 쉽게 통과해서 세포 내에 쌓이지만 나트륨 이온은 세포 속으로 쉽게 들어가지 못한다. 뿐만 아니라 세포막이 칼륨이온은 세포 안으로 나트륨 이온은 세포 밖으로 펌프질 하기 때문에 세포의 안쪽에는 칼륨이온이 나트륨 이온보다 훨씬 높은 비율로 존재한다. 그런데 근세포가 신경이나 호르몬의 자극을 받으면 나트륨 이온이 세포 속으로 밀려들어오고 칼륨이 이온이 밖으로 흘러나가 전위가 빠른 속도로 변한다. 그러나 자극이 사라지면 이런 상태는 나트륨-칼륨 펌프에 의해 신속하게 다시 정상적인 상태로 돌아간다. 근세포에서 전위가 변하면 세포 속에 있는 근소포체에서 칼슘이온을 방출한다. 칼슘이온은 세포 속에 퍼져 마이오신필라멘트에 있는 작은 돌기들이 액틴필라멘트를 끌어당겨서 수축이 일어나게 한다. 자극이 없어져서 칼슘이온이 원래의 근소포체로 흡수되면 칼슘이온의 농도가 원래 상태로 돌아가고 근육이 이완된다. 너무 무리한 운동을 하거나 너무 오랜 시간 동안 운동할 경우 특정한 골격근이 아프고 쥐가 나기도 한다. 골격근에 쥐가 나는 것은 경련성 근육 수축과 관계가 있다. 이런 경련의 원인은 아직 정확히 밝혀지지 않았지만 근섬유를 싸고 있는 액체에 염의 양이 너무 많거나 적기 때문인 것으로 추측된다. 적당히 쉬고 충분한 영양을 섭취하면 경련은 멈춘다. 위나 장처럼 내장근을 가진 기관에도 경련이 생길 수 있으며 열, 마사지, 의약품 등을 사용하여 치료한다.