근골격계

4.5 근골격계

근골격계(Musculoskeletal System)는 뼈, 관절, 그리고 근육으로 이루어져 있으며, 신체의 형태를 유지하고 운동을 가능하게 하는 역할을 합니다. 이 시스템은 몸의 안정성을 제공하며, 움직임과 힘을 생성하고, 내장 기관을 보호합니다.

4.5.1 뼈와 관절

1. 뼈의 구조와 기능

뼈(Bone)는 신체의 골격을 이루는 단단한 조직으로, 여러 기능을 수행합니다.

1. 뼈의 구조
   • 장골(Long Bone): 팔과 다리의 긴 뼈(예: 대퇴골).
     • 골단(Epiphysis): 뼈의 양쪽 끝 부분.
     • 골간(Diaphysis): 뼈의 중앙 길쭉한 부분.
   • 단골(Short Bone): 손목과 발목의 짧은 뼈.
   • 편평골(Flat Bone): 두개골, 흉골처럼 넓고 납작한 뼈.
   • 불규칙골(Irregular Bone): 척추와 같은 복잡한 모양의 뼈.
2. 뼈의 층
   • 골막(Periosteum): 뼈의 표면을 감싸는 막으로, 신경과 혈관이 풍부.
   • 치밀골(Compact Bone): 뼈의 바깥층으로, 단단하고 밀도가 높음.
   • 해면골(Spongy Bone): 뼈의 내부에 있으며, 골수와 혈관을 포함.
3. 뼈의 기능
   • 지지와 보호: 신체 구조를 지지하고, 내장 기관 보호.
   • 운동: 근육과 관절의 도움으로 움직임 생성.
   • 미네랄 저장: 칼슘과 인 저장.
   • 조혈(혈액 생성): 골수에서 적혈구, 백혈구, 혈소판 생성.

2. 관절의 구조와 기능

관절(Joint)은 두 개 이상의 뼈가 만나는 곳으로, 움직임을 가능하게 하고 안정성을 제공합니다.

1. 관절의 분류
   • 부동 관절(Fibrous Joint): 거의 움직이지 않음(예: 두개골 봉합).
   • 연골 관절(Cartilaginous Joint): 약간의 움직임 허용(예: 척추뼈 사이).
   • 가동 관절(Synovial Joint): 자유로운 움직임 가능(예: 어깨, 무릎).
2. 가동 관절의 구조
   • 윤활막(Synovial Membrane): 관절강을 감싸며 윤활액을 분비하여 마찰 감소.
   • 윤활액(Synovial Fluid): 관절의 마찰을 줄이고, 관절 표면 보호.
   • 관절연골(Cartilage): 뼈의 끝을 덮어 충격 흡수와 마찰 감소.
   • 인대(Ligament): 뼈와 뼈를 연결하여 관절 안정성 유지.
3. 관절의 기능
   • 운동 가능성 제공: 다양한 방향으로 움직임 허용.
   • 충격 흡수: 외부 힘으로부터 뼈와 관절 보호.

4.5.2 근육의 수축과 운동

1. 근육의 구조와 종류

근육(Muscle)은 신체를 움직이는 데 필요한 힘을 생성하는 조직입니다.

1. 근육의 종류
   • 골격근(Skeletal Muscle): 뼈에 부착하여 신체 움직임을 생성하며, 의식적 조절(수의근).
   • 심장근(Cardiac Muscle): 심장에서 발견되며, 불수의근.
   • 평활근(Smooth Muscle): 내장기관, 혈관 벽에 위치하며, 불수의근.
2. 골격근의 구조
   • 근섬유(Muscle Fiber): 길고 가는 세포로 구성.
   • 근원섬유(Myofibril): 근섬유 내부에 있는 단백질 구조물.
   • 수축 단위(Sarcomere): 근육 수축의 기본 단위로, 액틴과 미오신 필라멘트로 구성.

2. 근육의 수축 메커니즘

근육의 수축은 액틴(Actin)과 미오신(Myosin) 필라멘트 간의 상호작용에 의해 발생하며, 이 과정은 활주설(Sliding Filament Theory)로 설명됩니다.

1. 칼슘 이온(Ca²⁺)과 ATP의 역할
   • 신경 자극에 의해 근육 세포 내로 칼슘 이온이 방출.
   • 칼슘 이온은 액틴과 미오신 사이의 결합을 촉진.
   • ATP는 미오신 필라멘트가 액틴 필라멘트를 끌어당기며 수축을 발생시키는 데 사용.
2. 근육 수축 과정
   • 신경 자극 전달: 운동신경에서 방출된 신경전달물질이 근섬유에 도달하여 전기적 신호 생성.
   • 칼슘 방출: 근소포체(Sarcoplasmic Reticulum)에서 칼슘 이온이 방출.
   • 교차 결합 형성: 미오신 머리가 액틴과 결합.
   • 필라멘트 활주: 미오신 머리가 액틴을 끌어당기며 근육 수축.
   • 이완: ATP가 미오신 머리를 떼어내고, 칼슘 이온이 근소포체로 회수되며 근육이 이완.

3. 근육과 운동

근육은 뼈와 관절을 통해 신체를 움직이는 힘을 생성합니다.

1. 수축의 종류
   • 등척성 수축(Isometric Contraction): 근육의 길이는 변하지 않으나 힘이 생성(예: 물건 들기).
   • 등장성 수축(Isotonic Contraction): 근육 길이가 변하며 힘이 생성(예: 팔 굽혀 펴기).
2. 운동의 종류
   • 굴곡(Flexion): 관절을 굽히는 운동.
   • 신전(Extension): 관절을 펴는 운동.
   • 외전(Abduction): 신체 중심에서 멀어지는 운동.
   • 내전(Adduction): 신체 중심으로 가까워지는 운동.
3. 운동 단위(Motor Unit)
   • 하나의 운동신경과 이를 지배하는 근섬유 집합.
   • 더 큰 힘이 필요할 때 더 많은 운동 단위가 동원.

결론

근골격계는 뼈, 관절, 근육이 협력하여 신체의 움직임, 안정성, 보호 기능을 수행하는 중요한 시스템입니다. 뼈와 관절은 신체의 구조를 지탱하고, 근육은 수축과 이완을 통해 운동을 가능하게 합니다. 이 시스템에 대한 이해는 운동 능력 향상, 부상 예방, 근골격계 질환의 치료와 재활에 중요한 기초가 됩니다.