개요 (인체 근육의 분류)
-----------------------------------------------------------------------------------
수의근 뼈대근육 운동신경지배 가로무늬근(길이 늚,줌) 위치이동, 체중지탱
-----------------------------------------------------------------------------------
불수의근 내장근육 자율신경지배 민(세로)무늬근(수축-지름감소) 위, 창자,혈관
----------------------------------------------------------------------
심장근육 자율신경지배 가로무늬근
----------------------------------------------------------------------------------
1. 뼈대근육skeletal m.의 구조(인체 40-50% 차지)
--------------------------------------------------------------------------------------------
- 근육미세섬유(가는근육미세섬유actin+굵은근육미세섬유myosin)...n = 근육원섬유(수축운동)
- (근육원섬유...n + 결합조직) + 근육속막 = 근육섬유다발
- (근육섬유다발...n) + 근육다발막 = 뼈대근육
- 근육 / 힘줄tendon(근육+뼈 연결, 결합조직, 70% collagen) / 인대(뼈+뼈, 뼈+연골 연결)
1) 근육섬유(수백, 수천개 실린더모양 근육원섬유 보유)
- 근육세포질세망(근소포체) - Ca++ pump 보유 (근육세포질내 칼슘농도 ↑, 근소포체내 칼슘농도 ↓)
- 가로세관 - 근육원섬유 가로로 감고, 근육세포질세망과 연결되어 있는 관(안쪽으로 흥분 전달통로)
2) 근육미세섬유
- 가는 근육미세섬유 수축성단백질
actin-두줄 구슬모양 나선형 사슬
tropomyosin-actin의 결합부위를 막고 있음(차단)
troponin-tropomyosin을 당겨(놔) actin 결합부위 염 → actin, myosin 결합
- 굵은 근육미세섬유 myosin(수축성단백질. 마이오신 머리-actin 결합부위 결합)
- Z line - Zline 사이 → 근육원섬유마디sarcomere(근수축 - Z line - Z line 사이 짧아짐)
- Z line → 가는근육미세섬유 고정
- M line → 근육원섬유마디 가운데에서 육면체모양으로 연결 고정하는 다리
- I band → 대부분 가는근육미세섬유(밝게 보임)
- A band → 가는근육미세섬유/굵은근육미세섬유 겹쳐있음(어둡게 보임)
- H zone → A band의 중앙부분(밝게 보임 - 가는근육미세섬유/굵은근육미세섬유 겹치지 않은 상태)
- 근육수축 → A band 길이변화 없으나, H zone 사라짐(어두워짐). I band 짧아짐
--------------------------------------------------------------------------------------------
2. 근육수축기전
----------------------------------------------------------------------------------------------------
1) 근육수축과정
① 마이오신(굵은근육미세섬유)머리 → 액틴(가는근육미세섬유)에 부착(교차결합)
② 마이오신 머리 → 액틴 당기며 굽혀져 M 선 쪽으로 미끄러짐(myosinATPase 활성도= 수축에너지↑↓)
→ 가는근육미세섬유(수백개) - A띠 중앙부를 향해 당겨짐
→ Z↔Z선 간격 짧아짐(=근육원섬유마디sarcomere 길이 짧아짐). 부하↑→tenson↑
③ 마이오신 머리에 부착함 → 교차결합 분리(새로운 ATP 필요)
④ ATP → ADP와 Pi(무기성염) 로 나누어지고, 마이오신 머리에 코킹 발생
최근 연구 교차결합(마이오신 머리 액틴과 항상 결합상태) → 근육 수축(강한결합) 근육이완(약한결합)
2) 교차결합주기-근육수축의 지속
- 근수축 강도↑ → 교차결합 많이 형성
- 일부 교차결합(당김) · 일부 결합 분리(액틴과 재결합 준비)
- 결합 · 분리 · 재결합(반복적 움직임) 근수축 지속적 이루어짐(교차결합주기cross bridge cycling)
- 사후강직 → 교차결합 분리 ATP 결핍현상
3) 근육 이완과정(Ca2+ 역할)
- ① 신경흥분 근육세포 전달
② T세관 → 근육세포질세망내 Ca2+ 유리 자극
③ 유리 Ca2+ → A band 부위 확산이동
④ Ca2+ → 트로포민과 결합 → 트로포마이오신 잡아당김 → 액틴 결합부위 열림
→ 굵은근육미세섬유머리- 액틴 결합부위와 결합(당김-ATP→ADP와 Pi-무기인으로 분해)
→ 가는근육미세섬유 - A band 중앙으로 움직임
⑤ Ca2+ 유리 중지 → 트로포닌과 결합 칼슘
→ 분리되어(트로포마이신 액틴결합부위 다시차단-근육이완) 근육세포질세망에 재저장
→ 가는근육미세섬유 제자리로 돌아감
- 칼슘 수준과 근육세포질세망 기능 문제 발생 → 근육쇠약, 근육피로, 근육경련
- 가장 많은 교차결합 활성화 → 적정 근육길이 존재(평상시 - 약간 더 늘어난 길이)
지나친 폄 → 액틴, 마이오신교차결합 부착부위 멀어짐 → 효과적 근력발휘 어려워
적정범위 이상 수축 → 양쪽 가는근육미세섬유 겹쳐짐 → 교차결합 형성방해
- 근육피로m. fatigue
단시간운동(스프린트) - ATP 합성에 필요한 크레아틴인산(PCr)의 고갈 → 근육 힘 생성감소
장시간운동 - 근육세포질세망 → 칼슘 유리 감소(교차결합 형성 감소) → 근육 힘 생성감소
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. 근육섬유(서근섬유SO / 중간근섬유FOG / 속근섬유FG)의 종류
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 유전(선천적 서근 / 속근비율 → 특정운동 잘할 가능성↑), 활동기능에 의해 결정
- 분류기준 = 자극 - 수축반응속도 → 서근섬유(느림), 중간근섬유, 속근섬유(빠름)
- 근육들의 기능에 따라 서근섬유 구성비 다름
- 근력 발휘정도에 따라 근육섬유 동원비율 다름
- 장거리 선수 서근 섬유비율↑(70%), 단거리 선수 속근섬유비율↑(75%), 일반인(서근60 : 속근40)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
서근섬유(=SO slow twith oxidative fiber = type I =적색근육red m.)
- 수축반응속도 느리나(ATP분해효소myosin - ATPase 적음-활성도↓)피로내성 강함 → 장시간 운동에 적합
- 마이오글로빈 많음(유입 산소와 결합-산소임시저장 → 붉은색)
- 미토콘드리아 수 많음(탄수화물, 지방 유산소적 분해 → 장시간 에너지 생성능력↑)
- 인원질(크레아틴) 적음
- 모세혈관밀도(산소수송로) 많음
- 글리코겐 적음
- 근육세포질세망(Ca++ 저장) 발달빈약(∴ 자극반응↓트로포민+칼슘 결합속도 느림 = 수축속도↓)
- 운동신경 가늘고(자극전달속도 느리다), 흥분역치 낮다 → 먼저 동원
- 신경의 근육지배비 크다(신경1개→15-2,000개 근육섬유 지배(=운동단위moter unit),
soleus m.-자세유지
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
중간근섬유(=FOG faste twith oxidative glycolytic fiber = type IIa = 회색근육gray m.)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
속근섬유(=FG fasts twith glycolytic fiber = type IIb = 백색근육white m.)
- 수축속도 빠르나(ATP분해효소myosin - ATPase 많음-활성도↑, 2배 이상),
무산소적 대사능력↑- 에너지생성속도 빠르나 젖산 생성↑ → 피로내성 약함 → 단시간운동에 적합
- 마이오글로빈 적음(백색)
- 미토콘드리아수 적음
- 인원질(크레아틴PCr) 많음
- 모세혈관밀도 적음
- 글리코겐 많음
- 근육세포질세망(Ca++ 저장) 발달(수축속도↑)
- 수축성 단백질(액틴, 마이오신))량 많음
- 신경 굵고, 흥분역치↑ → 나중 동원(운동강도↑, 순발력운동(스프린팅,점프,던지기) 지구성훈련 후반기)
서근섬유 동원(낮은강도-걷기) 피로 → 중간근섬유(달리기) 추가동원 → 고강도-속근섬유 활성화 비율↑
- 신경의 근육지배비 적다(섬모체근-눈깜박임)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
6. 근육수축의 종류
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1) 등척성 수축isometric contraction
- 근육섬유 길이변화없이(관절각변화없이) 장력발생 → 정적수축
- 양손 벽밀기 21, 양손 상자운반, 철봉매달리기, 역기들고 있기
- 특정근육의 자의적 수축 2 - 5초간 지속 → 2 - 3분간 휴식(다른근육 훈련) → 1 - 5회 반복
- 등척성훈련 장점
· 시간소요 적고, 특정장비 불필요, 장소 구애 ×, 통증 유발 ×
· 깁스고정 → 근력 회복, 유지 유용
- 등척성훈련 단점
· 모든 범위 근력개선 어려움, 근력개선효과 확인 어려움(계측기 ×) → 지루해짐
· 운동근육으로의 혈류 차단(최대등척성수축의 60%↑-대부분의 혈류 차단)→혈압 급격상승
· 근력개선 효과↓(등장성, 등속성 대비)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2) 등장성 수축isotonic contraction
- 근육부하(저항) 일정, 근육길이 짧아짐(관절각 변화) 수축(근육장력 → 관절각에 따라 달라짐)
팔꿈치 각도(위팔두갈래근) 100º 근력 100%발생, 180º 71%(근육-뼈 부착각도차이) 발생
→ 관절굽힘각도에 따라 발휘 근력에 변동 ← 단점
- 근력개선 운동
· 1RM(repetition maximum - 한번 들어올릴 수 있는 최대 무게)
· 근력훈련 초기단계 12RM 이상 가벼운 무게로 시작
· 최대 근력개선(효과적) → 최대무게에 가까운 무게 선택하여, 반복횟수 적게하기
· 근력개선 최대 1 - 6회 들어올릴 무게로 3 - 4 set 하기
· 무산소성 지구력 개선 6RM↑에서 3-4 set 하기
- 등장성훈련 장점
· 가장 일반적임, 관절 전운동범위에서 근력 강화와 신경계통 적응 유도
· 중량증가 - 근력개선 확인(흥미지속), 여러 운동종목에 적용 가능
- 등장성운동 단점
· 비용 듦(비교적), 중량선택 잘못 → 근육통증, 상해위험(근력 약한 관절각도 → 과부하 가능성)
· 근력개선효과 → 근력 약한 각도-최대효과, 전운동범위-최대효과 어렵다
· 시간소요↑, 적응에 따라 저항변화 필요
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3) 등속성 수축isokinetic contraction
- 등장성수축(관절각-장력변화) → 장비활용(cybex/nautilus/biodex) → 관절각 동일속도 수축
관절 전가동범위(ROM) 정해진 속도(장비활용) 최대 힘 발휘
- 등속성 근력훈련(30-400º/sec - 일반적)
· 근력개선효과와 훈련속도 특이경향
높은속도 훈련→높은속도에서 최대효과, 낮은속도 훈련→낮은속도에서 최대효과
· 근육비대 - 높은 각속도에서 잘 일어남(주로 속근섬유 비대)
· 속근섬유비율↑사람 → 높은 각속도에서 더 높은 힘 발휘/체중당
- 등속성훈련 장점
· ROM에서 최대저항 부과, 시간소요 비교적 적으며, 여러속도에서 근력개선,
· 근육통증, 상해 위험 적어 재활훈련으로 가장 적합,
· 손가락(소근육) · 다리(대근육) 까지 운동가능, 근력파워 표시 → 동기유발 · 운동효과 평가
- 등속성훈련 단점
· 400º/sec ↑ 순발력훈련 제한(야구투수 팔폄속도 2,000º/sec)
· 장비 고가
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4) 짧아지는 수축(단축성concentric contraction)과 늘어나는 수축(신장성eccentric contraction)(동적수축)
- 짧아지는 수축concentric contraction
벤치프레스 중량 위로들어올림 → 위팔세갈래근(팔꿈치폄근)
- 늘어나는 수축eccentric contraction
벤치프레스 중량 가슴 내림 → 위팔세갈래근(팔꿈치폄근), 근비대에 더욱 중요함
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
지연성근육통DOMS, delayed onset of m. soreness
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 운동끝나 시간경과후(24-72시간) 운동근육에서 느껴지는 통증
- 늘어나는 수축eccentric contraction 에서 주로 나타남(내리막길 달리기)
- 통증발생(복합적)
· 젖산이론 운동중 생성된 젖산←젖산 축적시점과 통증발생 시점 불일치
· 근육경련이론 운동후 안정시의 근전도(EMG)활동 - 통증부위에서 높아짐
→ 강하고 반복적 근수축(근허혈상태)→통증유발물질 생성
→근육경련(혈관 더욱압박)→근허혈 악순환
· 결합조직손상이론 / 근육손상이론 힘줄tendom이나 근육조직의 손상 - 통증
신장성 운동 근육조직 Z선, 근육원섬유(미세구조) - 손상발견
근육내의 크레아틴분해효소(CK), 젖산탈수소효소(LDH) → 혈중농도↑
· 염증이론 근육손상부위로 백혈구이동 → 부종, 통증요인
- 예방 운동전 · 후 근육 폄, ROM ↑(스트레칭), 체온↑(근육, 결합조직 탄성↑- warm up)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
다축성수축훈련과 투척저항운동
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
다축성수축훈련polymetric contraction training
- 근육 단축성/신장성 수축 교대 반복훈련방법(연속 뜀틀뛰어넘기) → 순발력 향상 매우효과적
- 점프력, 순발력이 경기력 변수 운동종목(축구, 배구, 농구, 단거리달리기, 도약경기)
투척저항운동ballistic resistance training
- 운동 마지막에서 파워 증가 시키는데 효과적인 훈련방법
- ROM 마지막에서 중량을 놓기전에, 빠르게 중량을 움직이거나 던지는 운동(벤치던지기)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
7. 근육의 수축과 근력의 발휘
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1) 연축twitch - 근육 단일자극 → 근육 한번 수축(잠복기 latent period → 수축기 → 이완기)
- 서근 먼저 동원 → 흥분역치↓,
- 속근 - 수축속도↑(근소포체 발달→빠른속도 Ca++ 분비, 더 높은 ATPase활성도)
2) 자극역치threshold stimulus 연축이 일어나는 자극, 역치 이상의 자극 → 근육섬유 최대수축
3) 실무율all or none response 역치이상 자극-근육섬유가 더 수축하지는 않음
4) 불응기refractory period 근육수축 - 뒤이은 자극에 반응하지않는 시간
5) 가중summation(근력조절기전)
- 시간적가중temporal summation 시차두고 자극 → 가중불응기 끝나고 완전 이완전 재차 자극
→ 앞선 자극 수축력 + 재차 자극 수축력 = 수축력↑
- 공간적가중spatial summation 자극-실무율에 따라 반응 → 동원운동단위(수십-수백개)↑↓ → 근력 영향
6) 강축tetanus 가중 연속(근육수축 지속). 심장근육-가중, 강축없음( ∵ 불응기 매우 김)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* 강축tetanus 21 - Ca2+ 농도 증가
- 교차결합수 증가
- 단일수축이 중첩되어 장력이 더 커짐
8. 근력의 결정요인(근육과 근력)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1) 근육의 단면적
단면적(수축성분 액틴, 마이오신량↑)과 발휘하는 힘 = 상관관계 (팔다리둘레=근육+지방조직+골격)
2) 근육섬유의 종류
속근섬유(단위면적당 액틴, 마이오신 교차결합 더 많음) 면적 ↑ → 근력↑(근력결정 요인)
3) 관절의 각도
- 최대 파워 발휘 근육-뼈 부착각도(팔꿈치관절 굽힘운동 60˚ 67%, 100-115˚ 100%, 180˚ 71%)
- 무릎 구부리고 윗몸일으키기(지레작용, 적은힘 소요)
- 무릎펴고 물건들기 보다 무릎구부리고 물건들기 - 더 적은 힘 소요
4) 근육의 길이
- 수축(짧아진) - 가는근육미세섬유간 교차(중첩) → 효과적인 교차결합 서로 방해
- 평상시 - 약간 더 늘어난 길이(가는근육미세섬유 / 굵은근육미세섬유 적절 over lap) → 장(근)력최대
- 수축(늘어난) - 가는근육미세섬유 / 굵은근육미세섬유 양쪽으로 멀어짐
5) 근력과 와인드업wind up
wind up, 대항동작 → 근력↑
(신장성 수축중 결합조직이나 탄력성근육을 폄(저장에너지, 폄 저항) → 단축성수축 초반에 즉각 방출)
6) 근력과 워밍업warming up
- 수동적 - 맛사지, 투열, 초음파, 사우나 → 피부온도 상승(근육온도상승 미흡-큰 효과×)
- 능동적 - 경기(테스트)전 15분 내에 15-30분-효과적 → 근육수행력↑, 근육 · 관절 상해예방
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
9. 훈련과 근육계의 적응
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1) 근육 단면적의 변화
- 근육비대hypertrophy-근육섬유 굵어짐(액틴, 미오신수 증가 → 근육수축중 많은 교차결합 형성
- 근육비후hyperplasia-근육섬유수 증가(위성세포 → 새로운 섬유로 발달 - 부정 연구결과도 많음)
- 근비대경험자(위성세포융합핵 증가) → 훈련중지 →근위축(증가된 융합핵 잔존)→훈련재개- 쉽게 훈련효과↑
- 근수축운동-근세포 인터루킨IL-6(=cytokine) 분비 → 시상하부 → 뇌하수체(성장 H. 분비 자극)
→ 간(소마토메딘somatomedine H. 분비 자극-인슐링유사성장인자-피그미족, 난장이 합성능력 결함)
→ 분비 성장호르몬, 소마토메딘(뼈대근육에 아미노산, 글루코스 유입촉진, 성장관여)
→ 활동근육에 작용(단백질합성 촉진)
- 불 사용위축disuse atrophy
· 원인 신경손상(흥분차단)-근육마비paralysis, 근육불사용-근육위축atrophy
· 수축성 단백질량 심한 감소, 근육섬유내 지방함량 증가
· 25-50세 까지 금육량 10% 감소, 50세 이후 가속 80세 - 40% 추가 감소
· 노화 - 지구력 보다 순발력 더 크게 감소(속근섬유 크게 감소)
2) 모세혈관밀도의 증가
- 지구성 훈련(특히), 단련자 약 20-50% 높음
- 산소 · 영양물질 공급, 이산화탄소 배출 기여
3) 마이오글로빈 함량의 증가
- 마이글로빈(세포내 산소 임시저장소) 함량 증가 → 유산소 대사능력 개선(지구성 훈련)
4) 미토콘드리아mitochondria 수와 크기의 증가
- 미토콘드리아 → 산소이용 에너지원(글루코스 · 지방산) 분해시켜 얻은 에너지로 ATP 합성장소
- 지구성훈련 → 미토콘드리아 수 증가 - 유산소성 에너지 생성능력 개선의 가장 중요요인
5) 결합조직의 변화
- 인대 힘줄 탄력성 증대 → 근력↑, 스트레스 저항성↑(부상위험 감소)
6) 근량과 근력증대로 인한 뼈밀도의 증가
- 신체활동(근력 자극) → 골격 스트레스 → (전기자극) 뼈모세포 활동 자극 → 뼈 칼슘 유입 촉진
- 특정부위 근육량과 뼈밀도 유의한 상관관계
허리근력-허리뼈 밀도, 다리근력-넙다리 · 정강뼈 밀도, 아래팔근력-노뼈밀도
- 폄근력 → 뼈밀도와 상관도↑(뼈의 긴축 따라 기계적 스트레스 작용)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
근육운동
BDNF 호르몬 분비 ↑ - 신경계 발달 관여 · 기억력 ↑ · 항우울작용 ← 아밀로이드 제거