핵심 해설
이 문제는
골격근 수축의 활주설(Sliding filament theory)에서
ATP의 역할을 단계별로 정확히 이해하고 있는지 묻고 있어요. 근수축은 액틴(Actin)과 미오신(Myosin)의 상호작용이 반복되는 교차 다리 순환(Cross-bridge cycle)으로 이루어지는데, 여기서 ATP가 언제 어떤 역할을 하는지가 핵심이에요.
핵심 개념 분석 (Key Concept): 교차 다리 순환에서 미오신 머리에 ATP가 결합하는 것은 근수축이 끝나고
이완이 시작되는 시점이에요. 강한 결합 상태(Rigor state)에서 ATP가 결합하면,
미오신 머리의 액틴에 대한 친화도가 급격히 낮아져 액틴에서 분리됩니다. 이것이 정답인 ⑤번 선택지의 근거예요. 이후 분리된 미오신 머리에서 ATP가 ADP와 무기인산(Pi)으로 가수분해되면 머리가 재에너지화되어 원래 위치로 돌아가 다음 파워 스트로크(Power stroke)를 준비하게 됩니다.
정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! 근수축 생리학에서 'ATP → 미오신 머리 결합'은 곧 '액틴-미오신 분리(이완)'의 방아쇠라는 점을 반드시 기억하세요. 만약 ATP가 없다면 사후경직(Rigor mortis)처럼 액틴과 미오신이 영원히 붙어 있게 돼요.
오답 분석 (Distractor Analysis):
①번은 신경 자극이 도달했을 때 근형질세망(Sarcoplasmic reticulum)에서 방출된 칼슘 이온이 트로포닌(Troponin)에 결합해 일어나는 현상이에요.
②번은 ATP 의존성 칼슘 펌프에 의해 일어나는 능동 수송 과정으로, 근수축이 완전히 끝나고 이완이 유지되는 단계예요.
③번은 칼슘 이온에 의해 액틴의 활성 부위가 노출된 '후'에 일어나는 현상으로, 강한 결합은 ATP
가수분해 산물을 가진 미오신 머리가 하는 역할이에요.
④번은 미오신 머리에서 ADP와 무기인산이 방출될 때 일어나는 현상으로, 이것이 바로 액틴을 잡아당기는 힘의 원천이에요.
연관개념정리 (Related Concepts): 치과 임상에서 턱관절 장애 환자의 저작근 촉진이나, 치과 치료 중 장시간 개구로 인한 근피로, 보톡스의 작용 기전을 이해할 때도 근수축의 분자적 기전이 기본이 돼요.
개념 정리
| 교차 다리 순환 단계 | 주요 사건 | ATP의 역할 |
|---|
| 1. 부착 | 미오신 머리가 액틴에 강하게 결합 (Rigor) | ATP 없음 (결합 유지) |
| 2. 분리 | ATP 결합 → 미오신 머리 액틴에서 분리 | 결합 (친화도 감소) |
| 3. 재에너지화 | ATP 가수분해 → 미오신 머리 재위치 | ADP + Pi (에너지 저장) |
| 4. 파워 스트로크 | ADP/Pi 방출 → 액틴 잡아당김 (수축) | 방출 (힘 발생) |
한눈에 비교!
| 구분 | ATP 결합 시기 | ATP 가수분해 시기 |
|---|
| 액틴-미오신 관계 | 분리됨 (이완 방향) | 재결합 준비 (수축 준비) |
| 사후경직과의 연관성 | 결핍 시 분리 불가 → 경직 | ATP 존재하에 순환 지속 |
국시 빈출 포인트
치과위생사 국가고시의 기초 생리학 파트에서 '근수축 기전'은 단골 출제 주제예요. 특히 ATP의 기능(분리 vs 가수분해)과 칼슘 이온의 역할(트로포닌 결합)을 바꿔서 출제하는 함정이 많으니, 순서도를 그려가며 단계별로 정리하세요.
기출 변형 주의!
"근수축 시 칼슘 이온의 역할은?" 또는 "파워 스트로크를 직접적으로 일으키는 분자적 사건은?"처럼 같은 순환 주기의 다른 단계를 물어보는 문제로 자주 변형돼요. 각 단계의 주인공(ATP, 칼슘, ADP)을 확실히 구분해야 해요.