근원섬유와 근수축

근육

근원섬유의 정의

각각의 근원섬유는 근절이라고 하는 반복단위로 구성되어 있으며, 근절은 근섬유의 기본적인 근수축 단위로 고려된다. 근절은 Z선이라고 하는 근초에 고정된 두 개의 밴드 사이에 위치한다. 

필라멘트

각 근절 내에는 2조의 단백질로 구성된 필라멘트가 있다. 첫째, 굵은 필라멘트는 마이오신 분자들로 구성되어 있다. 마이오신 분자들은 필라멘트의 측면에 돌출한 머리를 가지고 있는 액틴 필라멘트와 교차가교를 형성하여 근수축을 유발한다. 둘째, 가는 필라멘트는 액틴, 트로포닌, 트로포마이오신 등과 같은 단백질로 구성되어 있다. 두 조의 필라멘트가 겹치는 곳에서 하나의 마이오신 필라멘트는 여섯 개의 액틴 필라멘트로 둘러싸여 있고, 이들 간에 교차가교가 형성된다. 이러한 필라멘트의 정돈된 배열은 골격근을 종단으로 자른 띠처럼 보인다. 마이오신 필라멘트들은 일렬로 나열되어 현미경 하에서 어둡게 보이는 A띠를 형성한다. 마이오신 필라멘트의 중앙에 약간 부풀어올라 볼록한 부분이 있는데 이곳에서 가느다란 교차연결이 필라멘트 간에 형성되어 마이오신 필라멘트들을 결속시켜 준다. 이를 M선이라 한다. 액틴 필라멘트만으로 구성된 부위는 약간 밝은 I띠를 형성한다. 

근육이 이완되었을 때

A띠의 중앙밀도가 낮은 지역이 나타나는데 이것을 H대라 한다. 이 H 대는 근육이 충분히 수축하면 액틴과 마이오신이 서로 완전히 겹쳐서 없어지게 된다. 전자현미경으로 관찰된 이러한 필라멘트의 활동은 근수축의 활주설을 지지해 준다.

근육이 수축되었을 때

근육이 수축하면 필라멘트 자체의 길이는 변하지 않지만 필라멘트 간에 활주가 일어난다. 이러한 활주운동은 마이오신 분자의 머리가 돌출되어 액틴의 어떤 부위와 결함함으로써 일어나는 것으로 생각된다. 마이오신 분자의 머리가 액틴 필라멘트와 결합하면 액틴 필라멘트가 짧은 거리를 두고 이동한다. 이때 머리는 액틴과의 부착과 분리를 주기적으로 반복하게 되며 머리의 활성도는 Ca++과 ATP에 의해 조절된다. 

근육의 활성장력

근육이 흥분될 때 형성되는 머리의 수에 좌우된다. 근육이 너무 신장되어 마이오신 필라멘트와 액틴 필라멘트가 중첩하는 곳이 없게 되거나, 근육이 너무 짧아져서 앤틱 필라멘트들이 서로 중첩되어 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트의 결합부위가 감소될 때는 활성장력은 없어지거나 감소하게 된다.