생명과학 고2 항상성과 몸의 조절 심화

도약 전도

수초(미엘린)로 절연된 유수 신경에서 활동 전위가 랑비에 결절 사이를 건너뛰며 빠르게 전달되는 현상이다.

수초로 절연된 유수 신경에서 활동 전위가 수초에 덮이지 않은 랑비에 결절에서만 일어나, 결절과 결절 사이를 건너뛰듯 빠르게 전달되는 현상입니다.

계단을 한 칸씩 밟고 올라가는 대신 몇 칸씩 건너뛰는 것과 같습니다. 밟아야 하는 지점 수가 줄어드니 같은 거리를 훨씬 짧은 시간에 갑니다.

쉽게 말하면

흥분 전도에서 신호가 느린 이유는, 축삭의 모든 지점에서 이온 통로를 열고 활동 전위를 새로 만들어야 하기 때문입니다. 활동 전위 하나를 만드는 데 시간이 걸리므로, 만들어야 할 지점이 많을수록 오래 걸립니다.

수초는 지방 성분이라 전기가 통하지 않습니다. 수초로 덮인 구간의 막에서는 이온이 드나들 수 없으니 활동 전위가 아예 생기지 않습니다. 대신 결절에서 만들어진 전위 차 때문에 이온이 축삭 안에서 다음 결절까지 빠르게 퍼져 나갑니다. 그 결과 활동 전위는 랑비에 결절에서만 차례로 생기고, 신호가 껑충껑충 뛰는 것처럼 보입니다.

이득은 속도만이 아닙니다. 활동 전위를 만드는 지점이 줄어드니 세포가 되돌려 놓아야 할 이온의 양도 줄어듭니다. 즉 나트륨–칼륨 펌프가 쓰는 ATP도 절약됩니다. 수초는 '빠르고 싸게' 신호를 보내는 장치인 셈입니다.

사람은 이 방식 덕분에 축삭을 굵게 만들지 않고도 빠른 신경을 가질 수 있습니다. 만약 수초 없이 같은 속도를 내려면 축삭이 훨씬 굵어져야 하고, 그러면 그 많은 신경이 좁은 몸속에 다 들어가지 못했을 것입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

같은 굵기라면 유수 신경이 훨씬 빠르다

축삭 굵기가 같아도 수초가 있는 신경이 없는 신경보다 훨씬 빠르게 신호를 전달합니다. 활동 전위를 만들어야 하는 지점이 결절뿐이라 건너뛰는 구간만큼 시간을 벌기 때문입니다.
예시 2

수초가 손상되면 생기는 일

수초가 벗겨지면 절연이 깨져 신호가 새어 나가고, 다음 결절을 역치까지 올리지 못해 전도가 느려지거나 끊깁니다. 근력 저하, 감각 이상, 시야 문제 같은 증상이 나타날 수 있습니다.
예시 3

랑비에 결절에 이온 통로가 몰려 있는 이유

결절은 신호를 새로 만들어야 하는 유일한 지점입니다. 그래서 여기에 $N a^{+}$ 통로가 촘촘히 모여 있습니다. 수초 아래의 막에는 통로가 있어도 소용이 없으니 몰아 둘 이유가 없습니다.

유수 신경과 무수 신경

구분	유수 신경(도약 전도)	무수 신경
활동 전위가 생기는 곳	랑비에 결절에서만	축삭의 모든 지점에서
전도 속도	빠름	느림
ATP 소모	적음(되돌릴 이온이 적음)	많음
같은 속도를 내려면	가늘어도 됨	축삭이 매우 굵어야 함

자주 하는 오해

수초 구간에서는 신호가 '아무 일 없이' 지나간다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움수초 아래에서는 아무 변화도 일어나지 않고 신호가 그냥 통과한다

실제로는활동 전위는 생기지 않지만, 이온이 축삭 안에서 옆으로 퍼져 나가며 다음 결절의 막전위를 끌어올립니다.

'건너뛴다'는 표현 때문에 신호가 공중을 날아간다고 오해하기 쉽습니다. 실제로는 축삭 내부를 통한 이온 이동이 계속 일어나며, 이 이동이 다음 결절을 역치까지 올려 주는 방아쇠입니다. 다만 이온이 막을 통과하지 못할 뿐입니다.

도약 전도에서는 활동 전위의 크기가 커진다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움빠르게 가려면 신호가 더 세야 하니 활동 전위도 크다

실제로는활동 전위의 크기는 유수·무수 신경에서 똑같습니다. 달라지는 것은 크기가 아니라 '얼마나 자주 만들어야 하는가'입니다.

활동 전위는 실무율을 따르므로 크기가 정해져 있습니다. 도약 전도가 얻는 것은 세기가 아니라 시간입니다. 만들 지점을 줄여 시간을 아끼는 전략이지, 신호를 강하게 만드는 전략이 아닙니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

흥분 전도고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

없음 — 이 개념이 마지막입니다

같은 단원의 개념 — 항상성과 몸의 조절

자주 묻는 질문

Q1왜 수초가 축삭 전체를 덮지 않나요?

전부 덮으면 활동 전위를 새로 만들 자리가 없어져 신호가 도중에 사그라듭니다. 축삭 안에서 옆으로 퍼지는 이온의 영향은 거리가 멀어질수록 약해지므로, 중간중간 신호를 다시 세워 줄 결절이 반드시 필요합니다.

Q2수초는 뉴런의 일부인가요?

수초는 뉴런 자신이 아니라 축삭을 감싸는 별도의 세포가 만든 구조입니다. 뉴런은 신호를 만들고, 이 세포들은 절연을 담당하는 분업 관계입니다.

Q3도약 전도에서도 신호는 한 방향으로만 가나요?

네. 방금 흥분한 결절은 불응기에 들어가므로 신호가 되돌아갈 수 없습니다. 건너뛰는 방식이어도 진행 방향이 한쪽으로 정해지는 원리는 같습니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 항상성과 몸의 조절 수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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