근육의 구조와 힘

현대인들에게는 흔히 어깨나 목 , 무릎이나 다리 등의 다양한 근육 통증들이 발생한다. 남녀 노소 불문하고 다이어트하며 운동하는 건강한 정상인에게도 쉽게 발생하는 질병이 바로 이 근육통 이다.  잘못된 자세들이나 운동 상식들 로 인해 쉽게 망가지고 통증이 유발되는 근육통은 가장 흔하고 빈번하게 발생되기 때문에 이해 없이 쉽게 넘어가다 큰 질병으로 이어지기도 한다.

 

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근육은 어떻게 분리되어 있는가?

 

근육은 크게 '횡문'의 유무에 따라 크게 두개로 구분이 된다. 첫째, 횡문이 있는 가로무늬근육 (striated muscle)이 있다. 주로 골격근과 , 심장근에 존재하는 근육이다. 가로무늬 근육의 섬유(fiber)는 힘줄 (tendo) 과 연결 되는데 때문에 수축되는 데에도 일반적으로 0.1초 내에 빠르게 수축이 된다. 두번째로는횡문이 없는 민무늬근육(smooth muscle)이 있다. 주로 내장근, 과 방광근 주변에 존재하는데 가로무늬 근육보다 훨씬 얇고 이완이 되었다 수축이 되는데 수 초가 걸린다.

 

근육은 '자의적 조절' 에 따라서 또 두개로 나뉘어지는데 자의적으로 조절이 가능한 수의근(voluntary muscle) 즉 골격근 주변에 위치하는 근육과 자의적으로 조절할 수 없는 불수의근(involuntary muscle)로 주로 심장근, 내장근 주변에 존재한다.

 

근육은 어떻게 구성되어 있는가?

 

근육은 크게 5가지의 층으로 구성되어져 있는데 , 근육을 근막(fascia)이 싸고 있으며 그 근막은 여러개의 근속(fascicle)으로 이루어져 있고 그 근속은 여러개의 근섬유(muscle fiber)들로 구성되어 있으며 근섬유는 더 가느다란 근원섬유(microfibril)로 이루어져 있고 근원섬유는 근육 미세섬유(myofilament) 로 구성되어 근육 섬유의 끝은 점점 가늘어져 힘줄 (tendo)과 연결되어 있고 마지막으로 힘줄은 뼈와 연결된다.

 

근육을 둘러싸는 근섬유들은 척수의 앞뿔세포 (전각세포 , anterior horn cell) 에서 나오는 한개의 축색돌기(axon)에 의해 신경세포의 지배를 받아서 운동을 하게 되고 따라서 앞뿔세포, 축색돌기 그리고 이 신경이 지배하는 근섬유를 운동단위 (motor unit) 이라고 한다.

근섬유들을 구성하고 있는 근육미세섬유는 근필라멘트라고도 한는데 근필라멘트는 단백질로 구성되어 있으며 크게 두가지 종류로 구성된다.

 

굵기에 따라서 두꺼운 미세섬유 (thick filament) , 가는 미세섬유 (thin filament) 로 나뉘어 지는데, 두꺼운 필라멘투는 미오신(myosin) 단백질로 구성되어 있으며, 직경이 약 10nm이고 길이가 2000nm이다. 가는 미세섬유는 액틴(actin) 단백질로 구성되어 직경이 5nm 길이는 1500nm 정도가된다.

 

 

근육은 어떻게 운동하는가 ?

 

근육은 이렇듯이 5가지 층으로 섬세하게 다양한 근섬유 들로 이루어져 있다. 근 섬유들은 운동을 할때 수축을 시작하고 수축하는 동안,  이때 띠 간에 끌어당기는 정전기력이 작용하여 띠가 서로 가까워 진다. 이때 띠의 전체 길이가 줄어들면서 최대 15~20%의 수축한다. 이때 ATP의 인이 분해가 되면서 ADP와 에너지가 발생되며 이 에너지가 근육의 수축을 일으킨다.

 

근육은 운동할 때 CM2당 약 40~50N의 힘을 낼 수 있으며 , 여러형태나 근섬유들의 주행방향에 따라 힘이 다르게 작용되고 이때 근섬유들은 최대 50%까지도 단축이 된다. 근단면적은 생리적 횡단면을 말하고, 힘은 액틴과 미오신의 수에 비례하여 힘이 작용된다. 

 

근육에 힘이 작용 될때에는 정적평형 조건이 필요한데 즉 근육에 가해지는 힘의 평형은 지렛대의 평형으로 해석이 된다. 인체에서는 받침점이 가운데 있는 1급지레, 받침점이 끝에 있고, 근육에 작용하는 힘이 반대쪽 끝에 있는 2급지레, 받침점이 끝에 있고 근육에 작용한느힘이 받침점 근처에 있는 3급 지레로 나뉘어져서 3급지레 2급지레 1급 지레 순으로 가장 많이 힘을 받아 작용된다.