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신경과 근육: 학습 가이드

핵심 개념

신경 세포는 막 전위의 변화로 신호를 전달하고, 근육 세포는 가는 필라멘트와 굵은 필라멘트가 미끄러지면서 짧아진다. 문제는 이온 평형, 전도 시간, 활동 전위의 단계를 섞어 묻는다.

  • 37 °C에서 이온의 평형 전위는 E = (61.5 mV ÷ z) × log₁₀([바깥] ÷ [안])이다. K⁺는 강한 음수여서 휴지 전위를 −70 mV 근처로 정한다.
  • 막이 역치에 이르면 활동 전위가 일어난다. Na⁺ 통로가 열리고(탈분극), 이어 K⁺ 통로가 열리며(재분극), 짧은 과분극이 뒤따른다.
  • 전도 속도는 거리 ÷ 시간이다. 수초와 굵은 축삭이 속도를 높인다. 역치에 이르려면 여러 작은 EPSP가 합쳐져야 한다.
  • 근육은 가는 필라멘트가 굵은 필라멘트 위를 미끄러지며 수축하고, 필라멘트의 길이는 그대로인 채 근절이 짧아진다.

핵심 식

  • E = (61.5 mV ÷ z) × log₁₀([out] ÷ [in])
  • velocity = distance ÷ time
  • EPSPs needed = (threshold − rest) ÷ size
  • length after = rest length × (1 − fraction shortened)

풀이 예제

바깥 5 mM, 안 140 mM인 K⁺의 E = 61.5 × log₁₀(5 ÷ 140) = 61.5 × (−1.45) = −89 mV이다. −70 mV에 있고 역치가 −55 mV인 뉴런에 5 mV짜리 EPSP가 들어오면 (−55 − (−70)) ÷ 5 = 3번의 EPSP가 필요하다. 자극이 120 mm를 4 ms에 가면 속도는 30 m/s이다.

자주 하는 실수

  • 네른스트 식에서 바깥 농도 위에 안쪽 농도를 놓아 부호를 뒤집는 것.
  • 자극이 셀수록 활동 전위가 커진다고 말하는 것. 전부 아니면 전무이며 빈도만 달라진다.
  • 수축 중에 필라멘트가 짧아진다고 생각하는 것. 필라멘트는 미끄러지고 짧아지는 것은 근절이다.

연습

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