제 1장 신체 조직의 구조와 기능

*근육과 뼈의 거시구조와 미시구조

대뇌피질에 의해 골격근 통제

뇌피질 -> 말초신경계의 운동신경 -> 근육세포 or 근섬유 활성화

심혈관계와 호흡계의 신경근 활동 뒷받침

심혈관계와 호흡계 -> 활동근으로 지속적 산소 전달 -> 발생한 이산화탄소와 대사부산물 제거

 

근골격계

뼈  = 대략 206개 존재. 신체의 지렛대, 지지와 보호 역할.

축골격 axial skeleton 두개골+척추+늑골+흉골

부속골격 appendicular skeleton 견갑대+팔+하지대+다리

관절 = 뼈의 연결부위

섬유성 fibrous 관절  움직임이 거의 없음 (ex: 두개골봉합)

연골성 cartilaginous 관절  제한적인 움직임 가능 (ex: 추간연골)

윤활 synovial 관절 가장 자유로운 움직임 가능 (ex: 팔꿈치, 무릎 등)

윤활 관절의 특징: 작은 마찰과 큰 가동범위 (뼈의 끝이 초자연골 hyaline cartilage 로 덮여있고, 활액 synovial fluid 로 가득 찬 관절낭으로 쌓여 있음)

축의 개수에 따른 관절 분류

축의 개수에 따른 관절 분류

일축성 관절 uniaxial joints 

경첩(hinge)처럼 움직이는 관절, 오직 하나의 축을 중심으로 움직임 (Ex: 주관절)

이축성 관절 biaxial joints 

두개의 회전축을 기준으로 움직이는 관절(Ex: 손목, 발목)

다축 관절 multiaxial joints 

서로 수직인 세 개의 회전축에서 움직이는 관절(Ex: 견관절, 구상관절)

척주 vertebral column

7개 경추, 12개 흉추, 5개 요추, 하나로 합쳐진 5개의 천추, 3~5개 미추

 

골격근

골격근의 미세구조

골막>=<건,근복>=<(근외막->근속,근주막->근내막->근섬유,근초->근형질->근원섬유)

 근외막은 430개 이상의 골격근을 덮고 있고, 양끝은 건으로 연결. 건은 골 부착부에 연결.

= 근수축력이 건을 통해 뼈로 전달.

근외막에 쌓여진 근조직에는 150개 이상의 근섬유가 근주의막으로 쌓여져 근속을 형성.

 

하나의 운동신경 >=< 수백개 신경근 연접부(근섬유 1개 당 연접부 1개)

= 하나의 운동신경이 수백개의 근섬유를 지배함 = 운동단위 motor unit

 

*근수축의 근세사 활주설

근원섬유의 구조

근원섬유는 근세포를 수축시키는 구조요소 = 마이오신, 액틴 이라는 근 필라멘트로 구성

이 마이오신과 액틴 필라멘트는 근절(골격근 최소기능단위)내에서 긴 방향으로 배열되어 있다.

 

근수축의 근세사 활주설 sliding-filament theory

근수축 = 마이오신과 액틴이 겹쳐지는 것.

근신장 = 마이오신과 액틴이 늘어지는 것.

위의 과정에는 칼슘Ca++과 ATP가 필요하다.

휴식단계: 대부분의 칼슘이온 근형질세망 내 저장(근원섬유 내에는 칼슘이 거의 존재하지 않게 됨)

액틴-마이오신 십자형교 연결이 거의 되지 않은 상태(약하게나마 연결은 유지)

흥분-수축 결합 단계: 근형질세망 자극 -> 칼슘이온 방출 -> 칼슘이온과 트로포닌troponin 결합(트로포닌은 액틴 필라멘트에 일정하게 배열, 칼슘이온과 친화도 높음) -> 트로포마이오신tropomyosin) 이동 -> 마이오신 십자형교가 빠르게 액틴 필라멘트에 붙음 -> 액틴필라멘트가 근절의 중심으로 당겨짐 -> 힘생성.

수축단계: ATPase라는 효소에 의해 ATP가 ADP와 인산염으로 가수분해 되며 에너지 발생 -> 액틴을 당기는 파워스트로크power stroke 발현

(ATP는 에너지역할, 칼슘은 근수축 역할 = 칼슘이온 농도가 높으면 근수축이 계속되고, 낮으면 근이완)

재충전단계: 근육단축은 칼슘과 트로포닌 결합 -> 액틴과 마이오신 십자형교의 연결 -> 파워스트로크 -> 액틴과 마이오신의 분리 -> 마이오신 십자형교 머리의 원래 자리로의 복귀

(칼슘이 근원섬유에서 이용가능+ATP가 액틴으로부터 마이오신을 분리하는데 도움을 줄 수 있으며, ATP의 분해를 촉매하는 마이오신 내 활성 ATPase가 충분하면 발생한다.)

이완단계: 운동신경에 의한 자극이 멈출 때 일어남.

칼슘이 근형질세망으로 재흡수 -> 액틴과 마이오신 필라멘트 사이 연결 저해 -> 액틴과 마이오신 분리 -> 근이완

 

근신경계

운동신경(척수에서 근육으로 전기화학적 신호 전달)이 근섬유 자극

운동신경의 활동전위(전류)가 신경종말에 도달 -> 아세틸콜린acetylcholine(신경전달물질) 분비 촉진 -> 아세틸콜린이 신경근 연접부를 가로질러 확산하며 근초 흥분시킴 -> 아세틸콜린이 충분한 양 분비되면 근초를 따라 활동전위가 발생하고 섬유가 수축 -> 운동단위motor unit 내 모든 근섬유 동시 수축 -> 힘 발생

 

실무율의 법칙

한 운동단위 내에서 일부 근섬유들만 수축시키는 운동신경 자극 없음.

강한 활동전위가 강한 수축을 생성하지는 않음.

 

*각 근섬유 유형에 대한 형태학적 및 생리학적 특징과

다양한 종목에서 각 근섬유 유형의 상대적 참여

 

근섬유 유형

유형에 따라 수축 시 에너지 수요 공급 능력과 피로에 견디는 섬유의 능력에서 뚜렷한 차이를 수반한다.

지근섬유 slow-twitch fiber 유형1

수축과 이완이 느려서 연축시간이 김.

일반적으로 효율적이고 피로 내성이 강하며 유산소 에너지 공급능력이 높음.

하지만, 마이오신 ATPase의 활성도와 무산소성 파워가 낮아 빠르게 힘을 발휘하는 능력이 제한됨.

속근섬유 fast-twitch fiber 유형2a, 유형2x

수축과 이완이 빠르게 이루어져서 연축시간이 짧음.

낮은 유산소성 능력을 가지고 있고, 마이오신 ATPase의 활성도와 무산소성 파워가 높아서 쉽게 피로해짐.

비효율적임

유형2a 근섬유는 2x에 비해 더 큰 유산소 대사 능력을 가지고 있고 더 많은 모세혈관들에 둘러싸여 있어서 피로 내성이 더 강하다.

Ex: 가자미근 같은 자세유지 근육은 유형1인 경우가 많다. 대퇴사두근 같은 큰 근육은 1과2가 섞여있다.

특징	근섬유 형태
	유형 1 (지근)	유형2a (속근)	유형2x (속근)
운동신경 크기	작음	큼	큼
동원 역치	낮음	중간/높음	높음
신경 전도 속도	느림	빠름	빠름
수축 속도	느림	빠름	빠름
이완 속도	느림	빠름	빠름
피로 내성	높음	중간/낮음	낮음
지구성	높음	중간/낮음	높음
힘 생성	낮음	중간	높음
순발력 생성	낮음	중간/높음	높음
유산소성 효소 함량	높음	중간/낮음	낮음
무산소성 효소 함량	낮음	높음	높음
근형질세망 복잡성	단순	중간/복잡	복잡
모세혈관 밀도	높음	중간	낮음
미오글로빈 농도	높음	낮음	낮음
미토콘드리아 크기/밀도	높음	중간	낮음
근섬유 직경	작음	중간	큼
색깔	적색	적색/흰색	흰색

 

운동단위 동원 양식

근의 장력 발휘 조절방법 2가지

1. 운동단위 발화 빈도 조절

운동단위가 1번만 활성화되면 발생하는 연축은 충분한 힘을 생성할 수 없다. -> 활성 빈도를 증가시켜 연축 힘을 중첩, 가중 시키면 운동단위에 의해 발생된 결과적인 힘이 훨씬 커진다.

2. 운동단위 수를 조절. 동원recruitment

추가적인 운동단위의 동원으로 힘 출력의 증가를 달성한다. 

 

특정 활동을 위해 동원되는 운동단위의 유형은 운동의 생리학적 특성에 의해 결정된다.

-> 뛰어난 효율, 지구력과 피로내성을 요구하는 경우. 지근 운동단위가 동원된다.

-> 추가적인 힘이 필요하거나, 최대의 힘을 발휘해야 할 경우. 속근 운동단위가 동원된다.

고유수용기proprioceptors

관절, 근육 및 건에 존재하는 특수한 감각 수용기.

압력과 장력 등에 민감하기 때문에 중추신경계의 의식적 및 무의식적인 정보를 담당하는 부분에 근육의 역학적 정보를 전달한다 -> 신체 각부의 위치나 자세를 유지하기 위해 의식적으로 노력할 필요 없게 해준다.

근방추 muscle spindles

결합조직에 쌓여 있는 몇 개의 변형된 근섬유로 이뤄진 고유수용기. 

근육의 길이와 길이 변화의 속도에 대한 정보 제공. 

근육 신전 -> 근방추 함께 신전 -> 근방추의 감각신경 활성화 -> 척추에 자극 정보 전달 -> 척추에서 운동신경과 시냅스 결합 형성 -> 운동신경 자극 -> 신전된 근육 활성화

= 주어진 저항을 극복하기 위해 근육이 얼마나 활성화 되어야 하는지 규정. 부하가 증가함에 따라, 근육은 더욱 신전 되고 근방추는 근육을 더 활성화 시킨다.

골지건 기관 Golgi tendon organs, GTOs

근육과 건 접합부 근처의 건에 존재하는 고유수용기.

골지건의 억제작용은 근의 과도한 긴장 발생을 억제하는 기전이라고 할 수 있다.

활동적인 근육에 붙어있는 건 신전 -> 골지건 기관 활성화 -> 근육의 장력이 증가하면 골지건 기관 방전량 증가 -> 골지건 기관의 감각신경이 척수 내 억제성 개재신경 자극 -> 억제성 개재신경이 운동신경을 억제 -> 근육과의 건의 긴장도 감소

= 근방추는 근육의 활동을 촉진하는 반면, 골지건은 근활동을 억제한다. 근육에 극히 무거운 부하가 가해지면 골지건 기관에서 방전이 일어난다.

출제유형

공인체력관리사(CSCS) 시험 대비 연습문제집 제1권

8번 문제 해설

I-대(I-band): 근절과 근절 사이의 Z라인을 공유하는 두 액틴필라멘트 배열
H-구역(H-zone): 마이오신 필라멘트가 존재하는 근절 중앙부
M-교(M-line): 인접한 마이오신 필라멘트를 연결 시켜주는 중심부{H구역 중앙}
Z-선(Z-line): 근절 양 끝에 있는 액틴필라멘트가 고정된 곳
근세사 활주설: 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 쪽으로 활주하여, Z선(Z라인)을 근절 중심으로 잡아 당김으로써 근성유가 수축하는 것.
-> Z선이 서로 당기면서(액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트를 잡아당김), H구역이 줄어든다(마이오신 필라멘트만 있는 H구역도 액틴필라멘트만 있는 I대도 서로 끌어당겨 겹쳐지며 줄어든다)

11번 문제 해설

속근섬유와 지근섬유의 특징에 관한 문제. 위의 근섬유 유형 참조.

 

*해당 게시글은 'NSCA-CPT, CSCS 대비 트레이닝의 정수'에 근거하고 있으므로, 최신 동향과는 다른 정보를 제공할 수도 있습니다.