우리가 그동안 사람 몸 조직의 구조적이고 기능적인 해부학을 알아보았다면, 이번 글은 생리해부학을 알아보고자 한다. 생리해부학을 알게 된다면, 운동의 종류와 효과를 명확하게 구분해서 트레이닝에 적용시킬 수 있게 될 것이다. 근육이라는 조직이 어떻게 힘을 내고 움직임을 발생시키는지 알기 위해서는 맨눈 해부학과 현미경 해부학을 알아야 한다.
1. 맨눈 해부학
결합조직은 근육의 전체를 보호하고 지지하며 분리하기 위해 조직을 감싸고 있다. 근육 개개의 세포인 섬유(Fiber)는 근육섬유막(Endomysium)이라는 결합조직의 피막에 둘러싸여 있다. 근막(Fascicles)이라는 다발 속에 많은 근육 섬유군이 속해 있고, 여러 층의 결합조직인 근육다발막(Perimysium)이 그들을 둘러싸고 있다. 마지막으로 여러 개의 근육다발은 근육바깥막(Epimysium)이 감싸고 있다.
위의 그림에서처럼 근육섬유막은 해당 근육에 연결된 힘줄에서부터 뼈까지 전체를 감싸고 있는 것을 볼 수 있다. 결합조직의 시작 지점은 근육힘줄 이음(Musculotendionous junction)으로 불리며, 힘줄 사이의 근육 부분은 근육힘살(Muscle belly)라고 불린다. 커다란 혈관과 신경은 주로 근육바깥막에 분포하며 신경 섬유 끝과 모세혈관은 각각 해당하는 근섬유와 신경 경로를 따라 분포하고, 근육 섬유막 안에 싸여져 있다.
2. 현미경 해부학
근육의 구조에 대해 이야기했던 예전의 글에도 현미경적 구조로 설명했던 바가 있었는데, 현미경으로 근육의 섬유를 본다면 특별한 구조를 몇 가지 볼 수 있다. 근 섬유의 전체는 횡문근형질막(Sarcolemma)으로 싸여있는데, 이것은 세포막을 제공할 뿐만 아니라 섬유의 안과 밖으로 화학적인 이동을 조절하는 역할을 한다. 섬유 안의 구조 주변 근육세포의 세포질에는 젤라틴 물질로 채워진 근육세포질(Sarcoplasm)로 구성되어 있다.
근육섬유 내에서 중요한 구조 두 가지가 있는데, 핵(Nuclei)과 근육원섬유(Myofibrils)이다. 사람의 세포는 대부분 하나의 핵을 갖고 있지만, 근육섬유에서는 여러 개의 핵을 갖고 있다. 그리고 세포의 운영을 통제하며 세포가 가지고 있는 기능 정보를 담고 있다. 근육원섬유는 뼈대 근육 조직에서 곧은 모양을 띠고 있으며, 특수한 수축성 단백질로 구성되어 있다. 근육원섬유가 갖고 있는 줄무늬는 두 가지 종류의 잔섬유를 갖고 있다. 하나는 가는 근육 잔섬유(Thin filaments)로 밝은 Ⅰ띠(Lighter Ⅰ band)라고 하며 Z선이라고 불리는 지그재그로 이루어진 선에 의해 비연속적으로 배열되어 있다. 이 선은 근육원섬유마디(Sarcomeres)라 불리는 근육섬유의 기능적인 단위의 경계로 볼 수 있으며, 이 기능적 단위의 경계는 Z선에서 그다음의 Z선 구조까지를 포함한다. 근육원섬유의 다른 하나는 어두운 A띠(Dark A band)로 굵은 근육 잔섬유(Thick filaments)가 겹쳐져 있다.
다른 기능적인 구조도 있다. 미토콘드리아(mitochondria)는 근육섬유막(Sarcolemma)에 포함되어 아데노신 삼인산(ATP)을 생산한다. 이 복합적인 구조는 근육의 수축에 있어 필요한 에너지를 저장하는 역할을 한다. 세관(Tubules)의 망도 존재하는데, 근육원섬유마디의 오른쪽 직각으로 들어가는 가로세관(Transverse tubules)은 근육원섬유마디에서 세포의 내부로 신경의 충돌을 전달하는 역할을 한다. 근육세포질그물(Sarcoplasmic reticulum)이라는 유체로 채워져 있는 연결망으로 각각의 근육원섬유가 레이스 슬리브(Lacy sleev)와 같이 배열되어 있다.
이러한 체계와 조직은 이전에 이야기했던 근육 수축의 발생과 관련지어서 칼슘 이온을 저장, 미네랄 칼슘에서 전하(Electrically) 되는 것과 매우 깊은 관계가 있다.
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