[자연과학] 근육의 구조와 기능

소개글

[자연과학] 근육의 구조와 기능에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 골격근(Skeletal Muscle)
1.1. 골격근의 구조
1.2. 활주설
1.3. 가는 필라멘트(액틴)와 굵은 필라멘트(미오신)의 구성 물질
1.4. 가교의 형성과 파괴
1.5. 근 수축 조절에서 Ca2+의 기능
1.6. Ca2+의 기능과 연관된 근 부속 단백질
1.7. 근육수축의 에너지

2. 심장근 및 평활근 세포
2.1. 심장근(Cardiac Muscle)
2.2. 평활근(Smooth Muscle)
2.2.1. 평활근의 구조
2.2.2. 평활근의 수축 기작

본문내용

의해 수축한다.
2.1. 심장근(Cardiac Muscle)
심장근은 심장을 구성하는 근육으로 심장의 특수한 기능을 수행하기 위해 큰 강도를 가진다. 심장근은 하나의 핵을 가지며 자율신경계의 조절을 받는다. 또 골격근처럼 원통형을 하고 있는 가로무늬근(striated muscle)인데, 이는 골격근과 비슷하게 액틴 필라멘트와 미오신 필라멘트 구조를 가지고 있음을 나타낸다. 심장근은 골격근과 비슷한 기작에 의해 수축한다. T소관의 활동전위에 의해 근소포체가 Ca2+를 원형질내로 유출하면, 앞에서 설명한 트로포닌-트로포미오신 복합체의 기작을 통해 수축이 일어난다. 그러나 골격근과는 달리 심장근은 단핵세포이며 각 세포의 끝이 개재판(intercalated disk)이라는 특별한 구조에 의해 연결되어 있다. 이들이 서로 연결되어 있으므로 독특한 형태로 수축과 이완을 하는데 이것이 심장박동으로 나타난다. 개재판은 이웃한 세포를 데스모좀(desmosome) 구조를 통해 연결시키며, 골격근의 Z판의 작용과 비슷하게 인접한 세포의 가는 필라멘트를 서로 연결시킨다. 또한 개재판에는 간극결합(gap junction)이 있어 활동전위가 빠르게 세포 사이를 통과할 수 있기 때문에 심장근의 수축이 동시적으로 발생할 수 있다.
2.2. 평활근(Smooth Muscle)
평활근은 자율신경계의 조절을 받는 불수의근이며, 근육세포 중에서 가장 덜 발달된 구조를 가지고 있다. 이 근육은 위장, 소장, 대장, 자궁, 동맥을 둘러싸고 있는 근육과 분비기관의 분비구, 그리고 속도는 느리지만 지속적인 수축을 필요로 하는 부분에 분포하고 있다.
2.2.1. 평활근의 구조
평활근은 골격근과 심장근에서 볼 수 있는 가로무늬가 없다. 이 근육은 긴 방추형의 세포가 여러 겹으로 된 모양을 하며 하나의 핵을 가진다. 각 세포는 굵은 필라멘트와 가는 필라멘트를 가지나, 골격근과 심장근에서 볼 수 있는 규칙성을 보이지는 않는다. 또한 이 근육은 뚜렷한 근원섬유를 형성하지 못한다. 그 대신 필라멘트는 규격화되지 않은 느슨한 수축구조를 가지며 세포의 긴축을 따라 엉성하게 배열되어 있고, 필라멘트들은 연접구조를 갖는 원형질막에 붙어 있다. 평활근은 골격근처럼 빨리 수축하지는 않지만, 수축을 더 크게 할 수 있는 장점이 있다. 액틴과 미오신의 구조가 평활근의 수축에서 작용하는 역할을 아직 밝혀지지 않았다.
2.2.2. 평활근의 수축 기작
골격근과 같이 평활근의 수축은 Ca2+농도 변화에 의존한다. 그러나 골격근과 달리 트로포닌-트로포미오신 복합체에 의한 작용은 관찰되지 않는다. 평활근의 수축은 두 개의 미오신 작은 사슬중 하나가 인산화 됨으로써 시작된다. 즉, 미오신 작은 사슬의 인산화가 미오신과 액틴의 반응을 조절한다. 각 미오신 머리에 존재하는 두 개의 미오신 작은 사슬은 서로 다르며, 비근육세포나 평활근이 수축할 때 이들 중 하나만이 인산화 되고, 이로 인해 미오신 머리가 액틴 필라멘트와 작용할 수 있어서 수축이 일어난다. 미오신 머리에 붙어있던 인산기가 떨어지면 미오신 머리가 액틴으로부터 분리되어 비활성화 상태가 된다. 미오신 머리의 인산화는 미오신 작은 사슬 인산화효소에 의해 촉매 되는데, 이 효소는 Ca2+-칼모둘린 복합체가 결합되어야만 활성을 나타낼 수 있다. 그러므로 이 경우에도 원형질내 Ca2+농도가 수축 여부를 결정한다.
인산화는 비교적 천천히 일어나므로 최대 수축이 일어나기 위해서는 1초 이상이 걸리는 경우도 있다. 또한 평활근과 비근육세포의 미오신은 골격근과 심장근의 미오신에 비해 ATP를 약 10배 이상 천천히 분해시킨다. 따라서 가교의 형성은 매우 느리며, 세포가 아주 천천히 수축한다. 필요에 따라 이러한 수축의 지연이 필요하므로, 평활근의 세포는 엉성하게 짜인 골격근의 원시형태가 아니라, 근 수축을 천천히 유도하고 오랫동안 지속시키기 위하여 특수하게 진화된 구조라고 생각된다. 평활근은 같은 힘을 발생하면서도 골격근에 비해 약 1/5에서 1/10정도 적은 ATP를 소모하면서 지연적 수축을 유지할 수 있다.
References
1. 분자세포생물학 박상대 외 33인 공저, 1998. 2. 10, 도서출판 아카데미 서적
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2. 생물과학 3rd Ed. 강신성 외 7인 공저, 2000. 2. 10, 도서출판 아카데미 서적
p. 374~379
3. 생물학<생명의 과학> Robert A. Wallace 외 2인 공저, 이광웅 외 7인 공역
1993. 2. 15, 을유문화사
p. 673~682

키워드

근육,   골격근,   심장근,   내장근,   액틴,   미오신