4. 자극의 전달

1.뉴런
1) 뉴런의 구조
① 신경 세포체: 핵, 미토콘드리아 등이 있는 신경 세포체는 Energy, 물질 생성→ 생명 활동 조절.

(신경세포체가 중심임.)
② 가지 돌기(짧음): 다른 뉴런에서 자극 수용하는 역할.
③ 축삭 돌기(스윗홈 괴물의 축삭은 엄청 김): 흥분을 다른 뉴런으로 전달하는 역할.
④ 말이집: 슈반 세포가 뉴런의 축삭 돌기를 반복적으로 감아 형성된 구조

말이집에선 흥분 발생x, 랑비에 결절(말이집이 없는 축삭)에선 흥분 발생o

 

2) 뉴런의 종류
① 말이집 유무구분
· 민말이집 뉴런: 축삭 돌기에 말이집x→축삭돌기 전체에서 흥분(속도가 느림)
· 말이집 뉴런: 축삭 돌기의 일부가 말이집 싸여 있음→ 말이집 없는 랑비에 결절에서만 흥분. 도약전도!!

(말이집은 흥분 생략해도 된다!→ 민말이집에 비해 흥분 덜 해도 된다 → 민말이집보다 빠름)

 

② 기능에 따른 구분
- 구심성 뉴런(감각 뉴런): 감각 기관 자극→ 연합 뉴런 (올라간다고 생각하자)

· 가지 돌기 김

· 신경 세포체가 축삭 돌기 중간 존재

- 연합 뉴런: 구심성 뉴런과 원심성 뉴런 연결

· 뇌와 척수에 존재

· 구심성 뉴런이 흥분 주면 정보 처리→ 원심성 뉴런에 전달

 

- 원심성 뉴런(운동 뉴런): 연합 뉴런이  반응 명령→ 반응 기관으로 흥분 전달

· 길게 발달된 축삭 돌기 말단- 반응 기관

· 신경 세포체: 크게 발달 

 

3) 자극의 전달 경로: 
· 자극 → 감각 기관 → 구심성 뉴런 → 연합 뉴런 → 원심성 뉴런 → 반응 기관 → 반응

 

2. 흥분의 전도
1) 분극
① 분극(양극으로 나누어진 상태, 휴지 상태):

· 안쪽: -전하

· 바깥쪽: +전하

② 분극 원인:

· Na+-K+ 펌프: ATP 분해하여 얻은 에너지를 이용하여 세포 안의 Na+→  세포 밖/세포 밖 K+→ 세포 안.

· Na+: 세포 밖> 안

· K+ 농도: 세포 안> 밖

· 휴지 상태: K+ 통로가 일부 열림 → K+이 안에서 밖으로 확산& Na+ 통로는 거의 대부분 닫힘 → Na+이 밖에서 안으로 확산 x.  세포 안에는 -전하 단백질이 세포 밖보다 많이 존재. 이러한 이온의 불균등 분포, 이온의 막 투과도 차이, 음(-)전하 단백질로 인해 세포막 안: -전하, 세포막 밖: +전하

이온	세포 밖	세포 안
K+	+ 3.5~5mM	150mM
Na+	+ 135~145mM	15mM

③ 휴지 전위: 분극 상태에서 세포 안 밖 전위차

· 뉴런 휴지 전위: -70mV.

2) 탈분극: Na+유입, Na+이 밖에서 안으로!!
① 탈분극: 역치 이상의 자극→ 막전위가 상승  
② 탈분극의 원인: 역치 이상 자극→ Na+ 통로가 open→  Na+에 대한 막 투과도증가→  Na+이 세포 안으로 급격하게 확산.

3) 재분극: K+ 유출, k+이 안에서 밖으로!!
① 재분극: 상승한 막전위가 다시 휴지 전위로 하강.
② 원인: 열린 Na+ 통로는 시간 지나면 닫히고, 닫혀 있던 K+ 통로가 열림. →Na+의 막 투과도는 감소, K+의 막 투과도 증가→ Na+ 통로를 통해 Na+의 확산 감소, K+ 통로 통해 K+ 확산 증가→막전위가 하강(재분극).
③ 과분극: 재분극→  막전위가 휴지 전위(-70mV)보다 더 낮은 -80mV까지 하강→  휴지 전위로 회복.

이처럼 뉴런의 막전위가 휴지 전위보다 감소

 

4) 활동 전위
① 활동 전위: 휴지 상태인 뉴런의 한 지점에 역치 이상의 자극→ 막전위가 빠르게 상승→  하강. 
② 활동 전위와 전도: 뉴런의 한 지점에서 활동 전위→  일정 시간 뒤 그 지점과 가까운 지점에서 다시 활동 전위 발생  연쇄적으로 활동 전위 발생→  흥분이 뉴런 내에서 이동

5) 흥분의 전도 과정
① 뉴런의 특정 부위에 탈분극이 일어나 활동 전위→  일정 시간 뒤 인접한 부위에서도 탈분극→  활동 전위 발생 → 흥분이 축삭 돌기를 따라 뉴런의 말단 부위까지 전도.
② 축삭 돌기의 중간 지점에서 활동 전위가 발생→ 흥분 전도는 양방향 진행.

분극	by Na+-K+ 펌프 작용& 열린 K+통로 통한 K+유출
탈분극	역치이상 자극→ Na+통로 open →Na+이 세포안으로확산
재분극	세포안: + → K+열림 → K+이 세포밖 확산
분극	by Na+-K+ 펌프 작용

3. 흥분의 전달
1) 흥분의 전달
① 흥분의 전달: 자극→ 활동 전위가 발생한 뉴런에서 흥분이 다음 뉴런의 가지 돌기/ 신경 세포체로 전달

② 시냅스: 뉴런의 축삭 돌기 말단과 다른 뉴런의 가지 돌기/ 신경 세포체가 약 20nm의 틈을 두고 접한 부위. 하나의 뉴런이 다수의 뉴런과 시냅스 형성. 시냅스 이전 뉴런- 시냅스 -시냅스 이후 뉴런.
③ 흥분 전달 과정

· 시냅스 이전 뉴런 흥분→ 축삭 돌기 말단→  축삭 돌기 말단의 시냅스 소포 +세포막→ 시냅스 소포 안신경 전달 물질→  시냅스 틈.

· 신경 전달 물질 확산→ 시 냅스 이후 뉴런의 신경 전달 물질 수용체에 결합→ 시냅스 이후 뉴런의 이온 통로 열림 → 탈분극.
2) 흥분의 전달 방향: 시냅스 소포는 축삭 돌기 말단→ 흥분은 항상 시냅스 이전 뉴런의 축삭 돌기 말단에
서 시냅스 이후 뉴런의 가지 돌기/ 신경 세포체로만 전달.

 

5. 근육의 수축
1) 골격근의 작용
① 골격근: 힘줄에 의해 뼈에 붙어있음. 운동 뉴런이 명령→ 수축뼈끼리는 관절과 인대로 연결

· 팔 굽힐 때: 이두박근 수축

· 펼 때: 삼두박근 수축.

 

2) 골격근의 구조
① 골격근의 구조:

· 골격근→ 여러 개 근육 섬유 다발→  여러 개 근육 섬유

. 근육 섬유는 근육을 구성하는 근육 세포로 여러  핵이 존재. 근육 섬유에는 미세한 근육 원섬유 다발이 들어 있으며, 이 근육 원섬유는 가는 액틴 필라멘트와 굵은 마이오신 필라멘트 등으로 구성. 근육 원섬유를 관찰하면 밝은 부분인 명대(I대)와 어두운 부분인 암대(A대) 반복, 명대의 중앙에 Z선이 관찰됨.

액틴 + 마이오신 필라멘트 → 근육원섬유마디→근육원섬유→근육섬유→근육섬유다발→근육

 

② 근육 원섬유 마디(Z선과 Z선 사이)의 구조:

· A대: 마이오신 필라멘트가 존재하는 부분

· I 대: 액틴 필라멘트만! 밝음!!

· H대: 근육 원섬유 마디 중앙에 마이오신 필라멘트만!!

· H대 옆으로 마이오신& 액틴 필라멘트가 겹쳐진 부분. 

 

3) 골격근의 수축 원리
① 활주설: 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 사이로 슬라이딩~→ 근육 원섬유 마디 길이 감소 근육의 길이가 짧아지는 근수축.
② 근수축이 일어나는 과정에서 H대의 길이, 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트가 겹쳐진 부분의 길이, I대 길이변화.

액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트의 길이는 변화x.

③ 마이오신 필라멘트 길이와 같은 A대의 길이 변화x. A대의 길이는 H대와 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘
트가 겹쳐진 부분을 합한 길이→ 근수축이 일어날 때 H대가 줄어든 길이만큼 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트
가 겹쳐진 부분의 길이 증가.

④ 근수축 강→ H대는 사라지기도

 

4) 근수축의 에너지원
① 근수축의 에너지원: ATP가 분해→방출되는 에너지는 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 사이로 미끄러질 때
② 근육의 ATP 생성:  ATP는 크레아틴 인산의 분해, 세포 호흡 등으로 생성.

· 크레아틴 인산→ 크레아틴→ ATP가 빠르게 생성. 지속되는 시간이 짧음. 

· 근수축의 초기: 크레아틴 인산의 분해→  생성되는 ATP를 이용

· 이후: 포도당 등을 이용한 세포 호흡→  생성된 ATP가 근수축에 공급