근육 수축

골격근은 근육 섬유(근육 세포)가 모여 이루어지고, 근육 섬유 속의 근육 원섬유에는 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트가 규칙적으로 배열된 근육 원섬유 마디가 반복돼요. 근육이 수축할 때 필라멘트의 길이는 그대로이고, 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가요(활주설). 각 부분의 길이가 어떻게 변하는지 확인해 보세요.

이하은T 과학 실험실

끌어서 돌리고 휠이나 두 손가락으로 확대할 수 있어요

X = 3.00 μm

표시

근육 원섬유 마디 길이(X)에 따른 각 부분의 길이

A대 길이는 일정하고, I대와 H대는 X와 함께 변해요

A대I대㉠㉡㉢ (H대)

단면에서 보이는 필라멘트

근육 원섬유 마디를 세로로 자르면 자른 위치에 따라 보이는 필라멘트가 달라요

액틴 필라멘트 (가늚)마이오신 필라멘트 (굵음)

수축할 때 길이 변화 (근육 원섬유 마디가 2d만큼 짧아질 때)

구간	무엇이 있나	수축할 때
X (근육 원섬유 마디)	Z선과 Z선 사이	2d 짧아짐
A대 (어두운 띠)	마이오신 필라멘트 전체 길이	변하지 않음
I대 (밝은 띠)	액틴 필라멘트만 있는 부분 (Z선 양쪽)	2d 짧아짐
H대	마이오신 필라멘트만 있는 가운데 부분	2d 짧아짐
㉠ (한쪽)	액틴 필라멘트만 있는 부분	d 짧아짐
㉡ (한쪽)	액틴과 마이오신이 겹치는 부분	d 길어짐
㉢	마이오신 필라멘트만 있는 부분 (= H대)	2d 짧아짐
필라멘트	액틴, 마이오신 필라멘트 자체	길이 변하지 않음

X = 2㉠ + 2㉡ + ㉢, A대 = 2㉡ + ㉢, I대 = 2㉠ 이에요. 이 시뮬레이션에서는 A대(마이오신 필라멘트)를 1.6 μm, Z선에서 뻗은 액틴 필라멘트 한 가닥을 1.0 μm로 두었어요. 문제마다 숫자는 달라도 관계는 같아요.

골격근의 구조

근육 → 근육 원섬유 마디

근육 → 근육 섬유 다발 → 근육 섬유(근육 세포) → 근육 원섬유
근육 섬유는 여러 세포가 융합한 다핵세포예요
근육 원섬유 마디가 근수축의 기본 단위예요

띠 무늬

어두운 띠와 밝은 띠

A대: 마이오신이 있어 어둡게 보여요
I대: 액틴만 있어 밝게 보여요
H대: A대 가운데 마이오신만 있는 부분, 가운데에 M선

활주설

필라멘트는 그대로

액틴이 마이오신 사이로 미끄러져 들어가 마디가 짧아져요
필라멘트 자체의 길이는 변하지 않아요
A대 길이는 항상 일정해요

에너지

ATP와 Ca²⁺

신경 자극 → 근육 섬유 안에 Ca²⁺ 방출
마이오신 머리가 액틴에 결합해 ATP 분해 에너지로 당겨요
근수축에 필요한 ATP는 세포 호흡으로 만들어요

생각해 보기

근육이 수축할 때 길이가 변하지 않는 부분은 어디인가요? 그 까닭은 무엇인가요?
근육 원섬유 마디가 0.4 μm 짧아지면 ㉠, ㉡, ㉢은 각각 얼마나 변하나요? ‘기준 시점으로 정하기’를 눌러 확인해 보세요.
H대가 0이 되면 더 수축할 수 있을까요? 그때 액틴 필라멘트는 어떻게 되나요?
‘단면에서 보이는 필라멘트’ 그림에서 마이오신 필라멘트 하나를 액틴 필라멘트가 몇 개 둘러싸고 있나요?
근육 섬유가 핵을 여러 개 가지는 까닭은 무엇일까요?