Striated muscle의 구조적 특성 및 흥분 수축 연계과정
이론과 하이라이트 히스토리를 확인 할 수 있어요.
가로무늬근(Striated Muscle)의 구조적 특성과 근절(Sarcomere)의 구성 요소 출제 빈도가 높다.
골격근과 심근의 구조적 및 기능적 차이가 강조된다.
흥분-수축 연계(Excitation-Contraction Coupling, ECC)의 단계별 과정 및 Ca²⁺ 조절 기전 이해가 필수다.
근소포체(Sarcoplasmic Reticulum, SR)에서 Ca²⁺ 방출 기전과 재흡수 과정이 출제 가능하다.
미오신-액틴 교차다리 형성과 ATP 사용 기전이 시험에서 등장 가능하다.
1. Striated Muscle의 구조적 특성
• 가로무늬근(Striated Muscle)은 근절(Sarcomere)이 반복적으로 배열되어 있으며, 규칙적인 가로무늬 구조 형성
• 골격근(Skeletal Muscle)과 심근(Cardiac Muscle)이 이에 속하며, 평활근(Smooth Muscle)과 비교하여 명확한 차이를 보임
1) 근절(Sarcomere)의 구조
• 근수축의 기본 단위이며, Z-선(Z line)과 Z-선 사이에 위치
구성 요소 | 특징 | 역할 |
|---|---|---|
Z-선(Z line) | 액틴 필라멘트가 부착된 지점 | 근절의 경계를 형성 |
M-선(M line) | 미오신 필라멘트가 중심에서 연결 | 미오신 필라멘트 정렬 유지 |
I-대(I band) | 액틴 필라멘트만 존재 | 수축 시 길이 감소 |
A-대(A band) | 미오신과 액틴이 겹치는 영역 | 길이 변화 없음 |
H-대(H zone) | 미오신 필라멘트만 존재 | 수축 시 길이 감소 |
Titin | Z-선과 미오신 연결 | 근육의 탄성 유지 |
Nebulin | 액틴 필라멘트 길이 조절 | 구조적 안정성 유지 |
2. 골격근과 심근의 비교
• 골격근과 심근은 구조적, 기능적 차이를 보이며, Ca²⁺ 방출 기전과 신경 조절 방식에서 중요한 차이 존재
특성 | 골격근 | 심근 |
|---|---|---|
세포 형태 | 다핵성, 긴 원통형 | 단핵성, 가지 친 형태 |
전도 기전 | 개별 세포 수축 | 개재판(Intercalated Disc) 통한 전도 |
ECC 과정 | DHPR-RyR 기계적 연결 | Ca²⁺-유도 Ca²⁺ 방출(CICR) |
Ca²⁺ 의존성 | 세포외 Ca²⁺ 불필요 | 세포외 Ca²⁺ 필수 |
불응기 | 짧음 | 김 (강축 발생 불가) |
활동전위 | 빠르게 전도 | 느리게 전도 (Plateau phase 존재) |
3. 흥분-수축 연계(Excitation-Contraction Coupling, ECC) 과정
• 흥분-수축 연계(ECC)는 신경 신호가 근세포로 전달된 후, Ca²⁺ 방출을 통해 근수축이 유도되는 과정
• 골격근과 심근의 ECC 과정은 Ca²⁺ 방출 기전에서 차이를 보임
1) 골격근의 흥분-수축 연계 과정
① 운동신경의 활동전위가 신경-근 접합부(NMJ)에서 아세틸콜린(ACh) 방출 유도 → 골격근 세포막(nAChR)에서 Na⁺ 유입 → 활동전위 형성
② 활동전위가 T-세관(T-tubule)을 따라 전도됨 → 전압의존성 DHP 수용체(Dihydropyridine Receptor) 활성화
③ 근소포체(SR)의 Ryanodine 수용체(RyR)가 기계적으로 활성화되며 Ca²⁺ 방출 → 세포질 내 Ca²⁺ 농도 증가
④ Ca²⁺이 트로포닌 C(Troponin C)에 결합 → 트로포미오신(Tropomyosin) 이동 → 미오신 결합 부위 노출
⑤ 미오신 머리가 액틴과 교차다리 형성 → ATP 가수분해 후 미오신이 액틴을 잡아당김 → 근수축 발생
⑥ 근소포체로 Ca²⁺이 다시 펌핑(SERCA 작용)되면서 근육 이완
2) 심근의 흥분-수축 연계 과정
① 심근 활동전위가 T-세관을 따라 전도됨 → 전압의존성 DHP 수용체(DHPR) 개방 → 소량의 Ca²⁺이 세포질로 유입
② 유입된 Ca²⁺이 Ryanodine 수용체(RyR)를 활성화하여 근소포체(SR)에서 추가적인 Ca²⁺ 방출 (Ca²⁺-유도 Ca²⁺ 방출, CICR)
③ 세포질 내 Ca²⁺ 농도 증가 → 트로포닌 C에 결합하여 수축 과정 유도
④ Ca²⁺이 근소포체로 다시 펌핑됨(SERCA) → 세포질 내 Ca²⁺ 농도 감소 → 근육 이완
Guyton and Hall 14e, pp.93-100