중등 임용 체육, 운동생리학(운동의 생리적 효과, 근육계와 운동)

운동의 생리적 효과

운동이 심폐계통에 미치는 효과

심장용적의 변화

운동동은 심장 용적에 영향일 준다. 지구성 운동은 좌심실 용적을 증대시켜 이완기 말 심실로 유입되는 혈액의 양이 증가하게 된다. 순발성 운동은 심실벽의 두께를 증대시키는데 이는 심장의 근수축력 증대로 이어져 심장의 1회 박출량을 증가시킨다. 

 

심박수의 감소와 1회 박출량의 증가

규칙적인 운동은 부교감 신경계 자극을 활성화하여 심장 근육의 수축력을 증가시킨다. 이는 심박수 감소로 이어져 같은 과제를 수행하더라도 심장의 부담을 감소한다. 심장 1회 박출량의 증가로 인해 최대 운동 시, 산소요구량이 많아졌을 때 더 많은 양의 산소를 근육으로 공급할 수 있게 된다.

 

최대산소섭취량(VO2 max)의 증가 

최대산소섭취량이란 산소운반 능력이 생리학적 최대 한도의 도달한 상태를 의미한다. 최대산소섭취량은 최대 심박출량 × 최대 동정맥 산소 차로 최대산소섭취량의 증가는 근육 내 모세혈관의 밀도 증가, 근육 내 미토콘드리아의 발달 등으로 이어져 운동수행력 향상을 돕는다

운동이 근골격계통에 미치는 영향

근육계통의 변화

운동을 통한 강한 자극은 근육 내 근섬유 발달을 촉진해 근력을 증가시킨다. 또한 지속적인 운동자극으로 근육의 모세혈관 수가 증가하게 되고 미오글로빈, 글리코겐 저장량이 많아져 보다 빠르게 근육으로 산소와 영양물질을 공급하고 이산화탄소와 대사 부산물 제거를 돕게 된다.

 

골격계통의 변화

운동자극은 관절 내 혈액 분비를 촉진하며 인대와 근육의 신축성 향상에 영향을 미친다. 

 

내분비계의 변화 

성장호르몬 분비의 증가는 포도당 생성량 증가로 이어져 근육으로 많은 에너지원이 공급이 가능해진다. 또한 에피네프린과 노르에피네프린은 혈류량과 심박수, 혈압을 조절하는데 운동은 이러한 호르몬 수용체의 민감도를 활성화해 적은 양으로도 호르몬 작용이 가능하게 돕는다.

 

근육계와 운동

근육의 구조

근육은 근막에 둘러싸여 있다. 근육은 골격근과 심장근, 내장근으로 구분할 수 있다. 골격근과 심장근은 가로형의 무늬가 있는 횡문근이며 내장근은 무늬가 없는 민무늬 근이다. 또한 골격근은 우리의 의지대로 움직일 수 있는 수의근인 반면 심장근과 내장근은 불 수의근이다.

 

근육의 특성

근육은 흥분성, 수축성, 신장성, 탄력성을 지니고 있다. 여기서 흥분성이란 중추 신경으로부터의 자극에 대해 반응하는 특성이며 수축성은 자극이 발생했을 때 근육이 수축하는 특성이며 신장성은 근육이 늘어나는 특성이다. 

 

근육의 기능

근육은 중추 신경으로부터의 자극을 통해 반응하며 우리 몸의 움직임을 생성하고 자세를 유지하는 역할을 한다. 신체 내부적으로는 관절의 안정성을 유지시키고 열을 생산하며 체온을 유지한다.

 

뼈의 기능

뼈는 우리 몸의 외양을 구성하고 지탱한다. 또한 내장 기관을 보호하는 역할을 하며 근육 운동 시 근육운동에 대한 지렛대 역할을 하며 신체활동이 이루어지도록 한다. 뼈의 골수는 조혈작용을 하며 뼈에 저장된 인과 칼슘은 필요시 에너지원이나 영양소로 공급된다.

 

근수축

근수축은 등장성 수축, 등속성 수축, 등척성 수축으로 구분된다. 등장성 수축은 근육의 길이 변화에 따라 근육의 길이가 짧아지는 단축성 수축과 근육의 길이가 늘어나는 신장성 수축으로 나누어진다. 등척성 수축은 근육의 길이 변화 없이 근수축이 일어나는 운동을 의미한다. 등속성 수축이란 근육의 길이가 변화하며 발생하는 장력이 운동 전 범위에 걸쳐 모든 관절각에서 최대치인 운동이다. 골격근은 신격자극에 의해서만 수축하며 주로 힘을 발휘하는 주동근과 주동근의 반대작용을 하는 길항근 주동근을 돕는 협력근이 함께 작용하며 수축하게 된다. 

 

근섬유

근섬유는 지근섬유와 속근섬유로 구분할 수 있다. 지근섬유는 미오글로빈 함량이 높아 붉은 색상을 나타내 적근이라고도 한다. 지근섬유는 모세혈관이 발달해  산소를 주 에너지원으로 사용해, 피로에 대한 내성이 강한 근섬유이다. 속근섬유는 적근섬유와 다르게 미오글로빈 함량이 낮지만 미오신 ATP효소 활성도가 높고 근형질세망이 발달해 근수축 속도가 빨라 강하고 빠른 수축을 일으킬 수 있다. 속근섬유는 2a와 2x로 나누어지는데 2x형 속근은 단시간에 강한 근수축을 만들어내야 하는 육식 동물에게서 주로 관찰된다.

 

근세사활주설

근세사활주설은 근육의 수축을 설명하기 위한 이론이다. 근세사활주는 안정, 자극-결합, 수축, 재충전, 이완의 단계를 거치며 이루어진다. 안정 단계에서는 액틴과 미오신이 서로 분리된 상태로 근형질세망 내 많은 칼슘이 저장되어 있는 상태이다. 자극-결합 단계에서 신경자극이 발생하게 되며 근 신경 연접에서 아세틸콜린이 분비되고, 근형질세망 내 소포에서 칼슘이 방출되게 된다. 방출된 칼슘은 트로포닌에 부착되어 트로포미오신의 위치를 변화시켜 결합부위가 노출된다. 결합부위가 노출되게 되면 액틴과 마이오신이 결합한다. 수축 단계에서 ATP가 ATPase에 의해 분해되며 에너지가 발생한다. 이 에너지에 의해 십자 형교의 회전이 발생하고 근육의 수축이 일어나며 액틴이 미오신 쪽으로 활주하며 근섬유가 수축하고 장력이 발생하게 된다. 재충전 단계에서 2번째 ATP가 결합하며 액틴과 미오신을 분리시켜 액틴과 마이오신이 재순환한다. 이완 단계에서는 신경자극이 중단되며 아세틸콜린의 분비 역시 중단된다. 칼슘은 펌프에 의해 소포로 재 이동하며 안정 단계 상태로 재순환하게 된다.