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문제

근육원섬유마디에서 근육이 수축할 때 짧아지는 구간으로 옳은 것은?

해설
근육수축에서 액틴이 미오신 사이로 미끄러져 들어가므로 제트선 사이의 근육원섬유마디가 짧아지고 아이띠와 에이치구역이 함께 줄어든다. 미오신의 길이가 유지되므로 에이띠의 길이는 변하지 않는다는 점이 활주설의 핵심이다. 이 원리를 활주설이라 하며 근육의 길이가 변해도 잔섬유 자체의 길이는 그대로라는 점이 핵심이다.
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심화 해설

근육 수축의 기본 단위인 근육원섬유마디(sarcomere)는 제트(Z)선과 제트(Z)선 사이의 구간입니다. 근육이 수축할 때 액틴(actin) 미세섬유가 마이오신(myosin) 미세섬유 사이로 미끄러져 들어가면서 여러 구간의 길이가 변하게 됩니다.

근육원섬유마디의 구간별 변화

근육 수축 시 각 구간의 변화를 표로 정리하면 다음과 같습니다.

구간수축 시 변화이유
아이(I)띠짧아진다액틴 필라멘트만 있는 밝은 띠로, 액틴이 중심 쪽으로 미끄러져 들어가며 폭이 감소
에이치(H)구역짧아진다마이오신 필라멘트만 있는 중앙부로, 액틴이 안쪽으로 이동하며 좁아짐
에이(A)띠변화 없음마이오신 필라멘트 전체 길이에 해당하므로 수축 시에도 길이 유지
제트(Z)선 두께변화 없음액틴 필라멘트를 고정하는 경계 구조물로 두께 불변
엠(M)선 두께변화 없음마이오신 필라멘트를 고정하는 중앙 구조물로 두께 불변


활주설에 근거한 해설

근육 수축은 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 위를 미끄러져 들어가는 활주설(sliding filament theory)로 설명되며, 이 과정에서 필라멘트 자체의 길이는 변하지 않습니다. [3] 액틴과 마이오신의 중첩(overlap) 정도가 증가하면서 아이(I)띠와 에이치(H)구역의 폭이 감소하고, 결과적으로 근육원섬유마디 전체 길이가 짧아집니다. [2]

Gordon 등(1966)의 고전적 연구에 따르면, 근육원섬유마디 길이가 2.05~2.2 μm 구간에서 최대 등척성 장력이 형성되는 평탄부(plateau)가 나타나며, 이는 액틴과 마이오신의 중첩이 최적화되는 길이입니다. [1] 근육원섬유마디가 이보다 짧아지거나 길어지면 중첩이 감소하여 능동 장력이 감소하는데, 이는 길이-장력 관계(length-tension relationship)의 핵심 원리입니다. [4]

혼동 주의! 에이(A)띠는 마이오신 필라멘트의 전체 길이와 같으므로 수축 시에도 길이가 변하지 않습니다. 반면 아이(I)띠는 액틴 필라멘트만 존재하는 구간이므로 수축 시 액틴이 중심 방향으로 이동하면서 그 폭이 뚜렷하게 감소합니다. 핵심! 국시에서는 "수축 시 짧아지는 구간"과 "변하지 않는 구간"을 구분하는 문제가 빈출되므로, 아이(I)띠와 에이치(H)구역은 짧아지고, 에이(A)띠는 불변이라는 점을 구조적 근거와 함께 기억해야 합니다.
참고 문헌 (논문 출처)
  • [1]
    The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebrate muscle fibres.일반논문Gordon AM, Huxley AF, Julian FJ (1966) · DOI: 10.1113/jphysiol.1966.sp007909
  • [2]
    In vivo human gracilis muscle active force-length relationship is explained by the sliding filament theory.일반논문Wang Z, Persad LS, Binder-Markey BI, Hoffman EM, Litchy WJ, Shin AY, Kaufman KR, Lieber RL. (2025) · DOI: 10.1113/jp288322
  • [3]
    The Sliding Filament Theory Since Andrew Huxley: Multiscale and Multidisciplinary Muscle Research.일반논문Powers JD, Malingen SA, Regnier M, Daniel TL (2021) · DOI: 10.1146/annurev-biophys-110320-062613
  • [4]
    Length dependence of active force production in skeletal muscle일반논문Dilson E. Rassier, Brian R. MacIntosh, Walter Herzog (1999) · DOI: 10.1152/jappl.1999.86.5.1445

임상 시나리오

근육원섬유마디 수축 시 구간 변화아이띠와 에이치구역은 짧아지고 에이띠는 불변

근육 수축 시 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가면서 아이(I)띠와 에이치(H)구역의 폭이 감소합니다. 반면 에이(A)띠는 마이오신 필라멘트 전체 길이와 같아 수축 시에도 길이가 유지됩니다.

최대 등척성 장력은 근육원섬유마디 길이가 2.05~2.2 μm일 때 나타나며, 이는 액틴-마이오신 중첩이 최적화되는 길이-장력 관계의 평탄부입니다.

주의

국시에서는 수축 시 짧아지는 구간(아이띠, 에이치구역)과 변하지 않는 구간(에이띠, 제트선, 엠선)을 구분하는 문제가 빈출되므로 구조적 근거와 함께 기억해야 합니다.

핵심 개념

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