핵심 해설
이 문제는 골격근 수축의 생리학적 기전인
길이-장력 관계(Length-Tension Relationship)를 이해하고 있는지 묻는 기본 개념 문제예요. 근육이 수축할 때 발생하는 장력(힘)은 근육의 길이, 즉
액틴(Actin)과
미오신(Myosin) 필라멘트의 중첩(overlap) 정도에 의해 결정됩니다.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept): 길이-장력 곡선을 떠올려 보세요. 근육이 너무 늘어나거나 너무 짧아지면 장력이 감소합니다. 최대 장력은 액틴과 미오신 필라멘트가 교차결합(Cross-bridge)을 형성할 수 있는 최적의 중첩 상태일 때 발생합니다. 이는 근육이 안정 시 길이(Resting length)에 가까울 때 나타나며, 이때 두 필라멘트가 완전히 겹쳐 교차결합 부위가 최대가 됩니다.
2.
정답 근거 (Answer Rationale): 5번이 정답입니다. 액틴과 미오신이
완전히 겹치는 길이는 근육이 최대 장력을 낼 수 있는 최적의 길이를 의미합니다. 이 상태에서는 모든 미오신 머리가 액틴 결합 부위에 접근할 수 있어 교차결합 형성이 극대화됩니다.
3.
오답 분석 (Distractor Analysis):
-
혼동 주의! ①번 근육이 완전히 이완된 길이는 안정 시 길이와 유사하나, 모든 근육 섬유가 완전히 이완된 상태가 반드시 최대 장력을 보장하지는 않습니다. 액틴-미오신 중첩이 완전하지 않을 수 있습니다.
- ②번 액틴과 미오신이 최대한 겹치는 길이는 장력이 증가하는 구간이지만, '최대한'이라는 표현은 완전한 중첩과 다릅니다. 완전히 겹쳐야 모든 교차결합 부위가 활성화됩니다.
- ③번 겹치지 않는 길이는 교차결합이 전혀 형성되지 않으므로 장력이 거의 0에 가깝습니다.
- ④번 근육이 최대한 신장된 길이는 필라멘트가 과도하게 분리되어 교차결합이 거의 형성되지 않아 장력이 급격히 감소합니다.
4.
연관 개념 정리 (Related Concepts): 길이-장력 관계는 심장 근육에도 적용됩니다.
프랑크-스탈링 법칙(Frank-Starling Law)은 심근의 이완기 말 길이(전부하, Preload)가 증가하면 수축력이 증가하는 현상으로, 이 역시 근육 길이에 따른 교차결합 형성 증가로 설명됩니다. 또한, 과도한 신장(심낭압전, Cardiac Tamponade)이나 과도한 단축(허혈성 심근)에서는 장력이 감소한다는 점을 기억하세요.
개념 정리: 골격근 길이-장력 관계 핵심 포인트: (1) 최대 장력은 액틴과 미오신이 완전히 중첩된 길이에서 발생 (2) 근육이 너무 짧으면(과도 수축) 교차결합 부위가 막혀 장력 감소 (3) 근육이 너무 길면(과도 신장) 교차결합 형성 부족으로 장력 감소 (4) 심장 근육에서 이는 전부하(Preload)와 심박출량(Cardiac Output) 조절의 생리적 기초가 됨
한눈에 비교!
| 상태 | 액틴-미오신 중첩 | 장력 |
|---|
| 최적 길이 (안정 시) | 완전 중첩 | 최대 |
| 과도 신장 | 분리/적음 | 감소 |
| 과도 단축 | 과도 중첩/간섭 | 감소 |
암기 팁: "근육이 딱 좋을 때(안정 시 길이) 액틴과 미오신이 꽉 껴안아서(완전 중첩) 가장 센 힘을 낸다!"고 외우세요.
국시 빈출 포인트: 길이-장력 관계는 근수축 생리학의 기본이며, 프랑크-스탈링 법칙과 연결 지어 '심장 수축력 조절' 문제로도 자주 출제됩니다.
기출 변형 주의!: "심실의 이완기말 용량(End-diastolic Volume)이 증가할 때 심박출량이 증가하는 이유는?"으로 변형되어 출제될 수 있습니다. 이때도 핵심은 근육 길이 증가로 인한 액틴-미오신 교차결합 증가입니다.