액틴과 미오신

근육을 아주 가까이 들여다보면 근섬유라는 가는 세포가 다발을 이루고 있어요. 근섬유 속에는 근원섬유가 가득하고, 근원섬유는 근절(사르코미어)이라는 작은 마디가 줄지어 이어진 구조예요. 이 마디 안에 두 종류의 줄이 들어 있어요.

• 굵은 줄은 미오신이 다발로 모인 것이에요. 미오신 분자는 머리 부분이 튀어나온 골프채 같은 모양이에요.
• 가는 줄은 액틴이 구슬 목걸이처럼 이어진 것이에요. 여기에 트로포미오신과 트로포닌이라는 단백질이 붙어서 스위치 역할을 해요.

근육이 수축한다는 것은 이 두 줄이 서로 맞물려 더 깊이 겹치는 거예요. 줄 자체가 짧아지는 것은 아니에요. 이 원리는 1954년에 두 연구팀(휴 헉슬리와 장 핸슨, 앤드루 헉슬리와 롤프 니더게르케)이 각각 발표한 '활주설'로 알려져 있어요.

수축 과정은 노를 젓는 모습과 비슷해요.

1. 운동신경이 신호를 보내면 근섬유 속에서 칼슘이 풀려 나와요. 2. 칼슘이 트로포닌에 붙으면 액틴 위의 가림막이 열려요. 3. 미오신 머리가 액틴에 달라붙어 노를 젓듯 구부러지며 액틴을 끌어당겨요. 4. 이때 새 ATP가 미오신 머리에 붙으면 머리가 떨어지고, ATP가 분해되면서 머리가 다시 세워져 다음 당김을 준비해요.

이 과정이 한 근절에서 매초 수없이 반복되고, 수많은 근절이 동시에 일하기 때문에 근육 전체가 힘을 내요. 신경 신호가 멈추면 칼슘이 다시 회수되고 가림막이 닫혀 근육이 이완돼요. 수축만이 아니라 이완에도 에너지가 필요해요.

죽은 뒤 몸이 굳는 사후강직은 ATP가 없어 미오신 머리가 액틴에서 떨어지지 못해서 생겨요. 반대로 살아 있는 근육은 ATP가 계속 공급되기 때문에 달라붙고 떨어지기를 되풀이할 수 있어요.

근절이 너무 늘어나 두 줄의 겹침이 적으면 미오신 머리가 닿을 곳이 모자라 힘이 줄어요. 너무 짧아져 줄끼리 겹쳐 밀리면 이 역시 힘이 줄어요. 적당히 겹칠 때 가장 큰 힘이 나는데, 이것이 근육의 길이-장력 관계예요. 운동할 때 관절을 중간쯤 구부린 자세에서 힘을 가장 잘 내는 이유 중 하나예요. 근육의 수축 방식에 따른 차이는 근수축 유형에서 볼 수 있어요.

액틴은 거의 모든 세포의 뼈대를 이루는 단백질이기도 해요. 세포의 모양을 잡고 움직이게 하는 데 쓰여요. 상처가 났을 때 수축하는 근섬유아세포는 액틴 섬유를 많이 지니고 있어서 조직을 당겨 오므려요. 근막과 결합조직이 조금씩 수축력을 지닌다는 설명에도 이런 세포 속 액틴이 등장해요.

• 운동 후 근육이 뻐근하고 아픈 것은 특히 근육이 늘어나면서 힘을 쓰는 동작(내려오는 계단, 앉는 동작)에서 두드러져요. 근절 단위에 미세한 부담이 쌓였기 때문이라고 보곤 해요.
• 쥐가 나는 것은 근육이 의도와 달리 강하게 수축한 상태로 풀리지 않는 현상이에요. 천천히 반대 방향으로 늘여 주면 풀려요.
• 오래 운동하면 힘이 빠지는 것은 ATP 공급이 따라가지 못하기 때문이기도 해요. 충분한 식사와 휴식이 중요한 이유예요.
• 스트레칭은 근절 속에서 두 줄이 서로 미끄러져 겹침이 줄어들도록 유도하는 동작이에요. 무리하게 반동을 주지 않고 천천히 늘여 보세요.