뼈대근육을 현미경으로 볼 때 가로무늬가 나타나는 이유로 옳은 것은?

뼈대근육의 가로무늬는 근원섬유 안에서 가는근육잔섬유인 액틴과 굵은근육잔섬유인 미오신이 규칙적으로 겹쳐 배열되어 밝은 띠와 어두운 띠를 만들기 때문에 나타난다. 여러 개의 핵을 가지는 것은 뼈대근육의 다른 특징이며 가로무늬의 원인은 아니다.

가로무늬근(striated muscle)의 현미경적 가로무늬는 근육섬유 내부에서 수축 단백질이 반복적으로 배열된 구조인 근육원섬유마디(sarcomere)에 의해 나타납니다. 뼈대근육과 심장근육은 액틴(actin)과 미오신(myosin) 필라멘트가 규칙적으로 겹쳐 배열된 근육원섬유마디를 가지므로 가로무늬가 관찰되며, 민무늬근(smooth muscle)은 근육원섬유마디가 없어 가로무늬가 나타나지 않습니다^[2].

가로무늬의 밝은 띠(I band)와 어두운 띠(A band)는 액틴 필라멘트와 미오신 필라멘트가 일정한 주기로 겹쳐지는 배열 자체가 광학적 밀도 차이를 만들기 때문에 생깁니다. 근육원섬유마디는 수축 시 액틴 필라멘트가 미오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가며 짧아지는데, 이때 미오신 머리(myosin head)가 액틴 필라멘트와 교차결합(cross-bridge)을 형성하여 힘을 발생시킵니다^[4]. 미오신 분자는 꼬리 부분이 모여 굵은 필라멘트의 골격을 이루고, 머리 부분은 표면으로 돌출되어 액틴과 결합할 수 있는 구조를 형성합니다^[3].

혼동 주의! 근육다발막(근주막, epimysium)이나 근육섬유막(근내막, endomysium)은 결합조직으로 근육을 감싸는 구조일 뿐, 가로무늬를 만드는 직접적 원인이 아닙니다. 힘줄의 부착이나 근육섬유의 핵 개수 역시 근육의 거시적 구조 또는 조직학적 특징이지만 가로무늬 형성과는 무관합니다.

핵심! 가로무늬는 근육원섬유마디 내 액틴과 미오신 필라멘트의 규칙적 반복 배열이 만드는 구조적 결과이며, 이 배열이 근육 수축의 기능적 기초가 됩니다. 곤충 비행근과 척추동물 뼈대근육 모두 가로무늬근이지만, 이완 상태의 굵은 필라멘트에서 미오신 머리의 표면 배열 양상은 종에 따라 나선형 또는 가로 줄무늬 형태로 다를 수 있다는 보고도 있습니다^[1]. 이러한 차이는 미오신 머리 배열의 미세 구조적 변이를 보여주지만, 가로무늬 자체가 액틴-미오신 필라멘트의 규칙적 중첩에서 비롯된다는 기본 원리는 동일합니다.