생명과학 ① 7-4. 호르몬과 항상성 유지 A

생명과학 ① 7-4. 호르몬과 항상성 유지 A

3. 항상성 유지

① 항상성

생물체는 외부나 체내 환경이 변하더라도 몸속의 혈당량, 체온, 삼투압 등을 일정하게 유지하려는 성질이 있는데, 이것을 ‘항상성’이라고 한다.

신경계와 내분비계(호르몬)의 협조와 조절 작용에 의해 항상성이 유지되며, 최고 조절 중추는 간뇌의 시상 하부이다.

② 호르몬 분비량이 조절 원리(피드백)

어떤 변화가 일어날 때 어떤 원인에 의해 결과가 나타나고, 그 결과가 원인에 다시 영향을 미치는 현상을 ‘피드백’이라고 한다.

항상성이 유지되려면 호르몬의 양이 일정 수준으로 유지되어야 한다. 그러나 호르몬이 필요량보다 많으면 호르몬의 분비가 억제되어 일정 수준을 유지하는데, 이러한 조절 방식을 음성 피드백이라고 한다.

호르몬의 분비량은 주로 뇌하수체를 중심으로 하는 음성 피드백에 의해 조절된다.

③ 혈당량 조절

혈액 속의 포도당의 양을 혈당량이라고 한다. 정상인의 경우 혈당량은 혈액 100mL 당 100mg(0.1%) 정도로 일정하게 유지된다.

ⓐ 고혈당일 때

간뇌의 시상 하부가 부교감 신경을 통해 이자의 랑게르한스 섬 세포에서 인슐린의 분비를 촉진한다.

인슐린은 혈액 속의 포도당을 세포로 이동시키고 간에서 포도당을 글리코겐으로 합성, 저장하도록 촉진함으로써 혈당량을 낮춘다.

* 고혈당

시상 하부(간뇌) ⇨ 부교감신경 ⇨ 랑게르한스 섬 세포 자극(이자) ⇨ 인슐린분비

⇨ 인슐린은 포도당을 글리코겐으로 합성, 저장(간) ⇨ 혈당 낮춤 ⇨ 항상성 유지

ⓑ 저혈당일 때

간뇌의 시상하부가 교감 신경을 통해 이자의 랑게르한스 섬 세포에서는 글루카곤, 부신 수질에서는 에피네프린의 분비를 촉진한다. 글루카곤과 에피네프린은 간에 저장된 글리코겐을 포도당으로 분해시켜 혈액 속에 유입되도록 함으로써 혈당량을 증가시킨다.

또한, 뇌하수체 전엽에서 분비된 부신 피질 자극 호르몬(ACTH)에 의해 부신 피질에서 당질 코르티코이드 분비가 촉진되면 조직에 들어 있는 단백질이나 지방이 포도당으로 전환하여 혈당량이 증가한다.

* 저혈당 (시상하부)

시상 하부(간뇌) ⇨ 교감신경 ⇨

랑게르한스 섬 세포 자극(이자) ⇨ 글루카곤 분비

부신 수질 ⇨ 에피네프린 분비

⇨ 간에 저장되어 있던 글루카곤을 포도당으로 전환 ⇨ 혈당 높임 ⇨ 항상성 유지

* 저혈당 (뇌하수체 전엽)

뇌하수체 전엽 ⇨ 부신 피질 자극 호르몬(ACTH) 분비 ⇨ 당질 코르티코이드 분비

⇨ 단백질, 지방을 포도당으로 전환 ⇨ 혈당 높임 ⇨ 항상성 유지

혈당 조절 시 인슐린이 단독으로 작용할 때에는 안정적이지 않지만 두 호르몬이 상호 작용에 의해 비교적 일정하게 유지된다.

? 인슐린과 글루카곤의 분비

오른쪽 그림은 건강한 사람이 식사를 한 후 시간이 지남에 따라 간문맥과 간정맥을 흐르는 혈액에 포함된 혈당량의 변화를 나타낸 것이고, 왼쪽의 그림은 영양소가 지나는 경로를 나타낸 것이다. 오른쪽 그래프의 (가)는 흡수된 영양소가 간으로 들어가기 전의 간문맥이고, (나)는 간을 지나 나오는 간정맥이다.

㉠ a와 c는 간에서 나가는 포도당의 양이 들어오는 양보다 많으므로 간에서 포도당을

공급해 주고 있다는 것을 의미한다. 즉, 저장되어 있던 글리코겐이 포도당으로

전환되어 혈액에 공급되는 양이다.

㉡ 그림에서 b는 간문맥을 통해 간으로 들어가는 포도당의 양이 간정맥을 통해 나가는

양보다 많으므로 간에 포도당이 저장되어 있다는 것을 의미한다. 즉, 포도당의

흡수량이 공급량보다 많아 여분의 포도당이 글리코겐으로 저장되는 양이다.

㉢ 간문맥의 혈당량이 영양분 흡수 시작부터 A구간을 지나면서 완만하게 증가하기

시작하다가 B구간 초반에는 급격히 증가하고 B구간 중간부터 낮아져 원래의 상태로

돌아간다. 간정맥에서의 혈당량은 큰 변화 없이 간문맥에서의 혈당량이 많을 때

약간 높아졌다가 다시 원래의 상태로 돌아간다.

간에서의 혈당량 조절은 이자에서 분비되는 혈당량 조절 호르몬인 인슐린과

글루카곤에 의해 이루어진다. 정상인의 경우 혈당량은 0.1% 농도로 유지되며