생명과학 고2 항상성과 몸의 조절

흥분 전도

Q: 흥분 전도와 흥분 전달은 어떻게 다른가요?

전도는 한 뉴런의 축삭 '안'에서 신호가 옮겨 가는 것이고, 전달은 뉴런과 뉴런 '사이'인 시냅스를 건너가는 것입니다. 전도는 전기적, 전달은 화학적입니다.

Na+/K+ 이동에 의한 막전위 변화로 활동 전위가 축삭을 따라 이동하는 신경 흥분 전달 과정이다.

한 지점에서 일어난 활동 전위가 옆 지점의 막을 자극해 똑같은 활동 전위를 새로 일으키고, 이것이 되풀이되며 축삭을 따라 신호가 옮겨 가는 과정입니다.

도미노가 아니라 도화선에 가깝습니다. 불이 옮겨붙는 것이지 불꽃 하나가 달려가는 게 아닙니다. 그래서 축삭 끝에 도착한 신호도 처음과 똑같은 크기입니다.

쉽게 말하면

탈분극과 재분극은 축삭의 '한 지점'에서 일어나는 일입니다. 그런데 그 지점에 $N a^{+}$ 이 쏟아져 들어오면 안쪽이 양(+)이 되고, 아직 음(−)인 옆 지점과의 사이에 전위 차가 생깁니다. 이 전위 차 때문에 이온이 축삭 안에서 옆으로 이동하고, 그 결과 옆 지점의 막전위가 올라가 역치를 넘습니다. 그러면 옆 지점에서도 $N a^{+}$ 통로가 열려 새로운 활동 전위가 생깁니다.

이 과정이 축삭 끝까지 되풀이되는 것이 흥분 전도입니다. 핵심은 신호가 '새로 만들어지며' 간다는 점입니다. 전선 속 전류처럼 전류·저항·옴 법칙을 따라 흐르기만 한다면 갈수록 약해져야 하는데, 뉴런의 신호는 1 m를 가도 크기가 줄지 않습니다. 매 지점이 저장해 둔 이온 농도 차를 새로 꺼내 쓰기 때문입니다.

방향은 한쪽으로만 잡힙니다. 방금 흥분한 자리는 불응기라서 당분간 다시 흥분할 수 없기 때문에, 신호는 왔던 길로 되돌아가지 못하고 앞으로만 나아갑니다.

전도 속도는 축삭이 굵을수록, 그리고 수초가 있을수록 빨라집니다. 수초가 있는 경우의 특별한 방식이 도약 전도입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

축삭 가운데를 자극하면 어느 쪽으로 갈까

실험적으로 축삭 한가운데를 자극하면 신호가 양쪽 방향으로 모두 퍼집니다. 몸속에서 한 방향으로만 가는 것은 신호가 늘 축삭 시작 부분에서 출발하고, 지나간 자리는 불응기에 들어가기 때문입니다.
예시 2

신호는 왜 약해지지 않는가

스피커 선이 길면 소리가 작아지지만, 뉴런의 신호는 축삭 끝에서도 처음과 같은 크기입니다. 각 지점이 스스로 이온 통로를 열어 신호를 새로 만들기 때문입니다. 뉴런의 축삭은 '전선'보다 '중계기가 촘촘히 박힌 선'에 가깝습니다.
예시 3

오징어의 거대 축삭

굵은 축삭일수록 축삭 내부의 저항이 작아 이온이 옆으로 빨리 퍼지고, 전도 속도가 빨라집니다. 수초가 없는 동물이 속도를 얻는 방법이 축삭을 굵게 만드는 것입니다. 사람은 대신 수초를 써서 훨씬 얇은 축삭으로 같은 속도를 냅니다.