핵심 해설
이 문제는 근수축(Skeletal muscle contraction)의 분자적 기전에서
ATP(Adenosine Triphosphate)를 직접 사용하는 주체가 무엇인지 묻고 있어요. 근수축은 액틴과 마이오신 필라멘트의 미끄러짐으로 발생하며, 이 과정에서 에너지원인 ATP를 직접 결합하고 가수분해하는 것은
마이오신(Myosin)이에요.
핵심 개념 분석: 근수축의 기본 단위인 근절(Sarcomere)에서 굵은 필라멘트(Thick filament)를 구성하는 마이오신은 머리 부분에
ATP 가수분해효소(ATPase) 활성 부위를 가지고 있어요. 마이오신 머리가 ATP와 결합하여 이를 ADP와 무기인산(Pi)으로 가수분해할 때 방출되는 에너지를 이용해 형태 변화(Conformational change)를 일으키고, 이를 통해 액틴 필라멘트를 잡아당기는 동력 행주(Power stroke)가 발생합니다.
정답 근거: ②번 마이오신이 정답이에요.
핵심! 근수축 주기(Cross-bridge cycle)에서 마이오신 머리가 액틴에 결합하기 위해 활성화되는 과정, 그리고 결합 후 당겨오는 동력 행주를 위해 반드시 ATP의 에너지가 필요합니다. 마이오신이 ATP를 직접 사용하지 못하면 액틴과 분리되지 못해 사후경직(Rigor mortis) 상태가 발생하게 되는 것도 이 때문이에요.
오답 분석:
혼동 주의! ①번 액틴은 마이오신이 당기는 얇은 필라멘트(Thin filament)로, ATP를 직접 사용하지 않고 마이오신과의 결합 부위를 제공하는 수동적인 역할을 해요.
③번 트로포닌과 ④번 트로포미오신은 액틴 필라멘트에 결합하여 근수축을 조절하는
조절 단백질(Regulatory proteins)이에요. 칼슘 이온(Ca2+)이 트로포닌에 결합하면 트로포미오신의 위치가 변해 액틴의 마이오신 결합 부위가 노출되지만, 이 과정에서 ATP를 직접 소모하지는 않아요.
⑤번 티틴은 근절의 Z선과 M선을 연결하는 거대 구조 단백질로, 근육의 탄성과 안정성에 기여할 뿐 ATP를 사용하지 않아요.
연관 개념 정리: 근수축 과정을 크로스브리지 주기로 이해하면, 1) ATP가 마이오신 머리에 결합 → 액틴과 분리, 2) ATP 가수분해 → 마이오신 머리 재설정(Cocking), 3) 마이오신 머리가 액틴에 약하게 결합 → 인산 방출과 강한 결합, 4) 동력 행주(Power stroke) → ADP 방출 순서로 진행됩니다.
개념 정리
| 단백질 | 분류 | ATP 직접 사용 여부 | 주요 기능 |
|---|
| 마이오신(Myosin) | 운동 단백질(Motor protein) | 직접 사용 (ATPase 활성) | 액틴과 결합하여 힘 생성, 동력 행주 |
| 액틴(Actin) | 구조 단백질(Structural protein) | 사용 안 함 | 마이오신과 결합하여 미끄러짐 유도 |
| 트로포닌(Troponin) | 조절 단백질(Regulatory protein) | 사용 안 함 | 칼슘과 결합하여 트로포미오신 이동 유발 |
| 트로포미오신(Tropomyosin) | 조절 단백질(Regulatory protein) | 사용 안 함 | 액틴의 마이오신 결합 부위 차단 |
| 티틴(Titin) | 거대 구조 단백질 | 사용 안 함 | 근절의 탄성 유지 및 과신장 방지 |
암기 팁
"
마이오신이
마스터 키를 쥐고
ATP를 직접 쓴다!"라고 외워보세요. 마이오신(Myosin)의 'M'이 'Motor(모터)'이자 'Money(ATP)'를 쓰는 유일한 단백질이라고 생각하면 쉽게 기억할 수 있어요. 또한 사후경직을 떠올리면 'ATP가 없어 마이오신이 액틴에서 떨어지지 못하는 상태'라는 원리를 자연스럽게 연상할 수 있습니다.