생명과학 ① 3-1. 순환 - 체액과 혈액의 조성

생명과학 ① 3-1. 순환 - 체액과 혈액의 조성

◈ 체액과 혈액의 조성

1. 체액의 조성

① 생명과학 ① 3-2. 순환 - 혈액의 방어 기능

◈ 혈액의 방어 기능

혈액은 혈액의 응고와 식균 작용 및 항체의 생성 등을 통해 세균이나 바이러스 등 각종 이물질의 침입을 차단하거나, 이들로부터 자신의 몸을 방어하는 역할을 한다.

1. 일차 방어 (혈액 응고와 식균 작용)

① 혈액응고

몸에 상처가 나서 출혈이 생기면 상처부위에 혈소판의 작용 등에 의해 혈액 응고가 일어나서 상처를 통해 몸속으로 세균 등이 침입하는 것을 막는다.

ⓐ 손상된 혈관의 방어

적혈구와 혈소판이 뭉쳐 파손된 혈관 부위를 막아 준다.

ⓑ 손상된 피부의 방어

일련의 효소 반응을 통해 형성된 피브린이 적혈구와 뭉쳐 혈병(혈떡)을 생성하고, 만들어진 혈병에 의해 파손된 피부 부위가 임시로 막히게 된다.

<혈액 응고 과정>

- 혈액이 혈관 밖으로 흘러나오게 되면 우선 혈관이 수축하면서 좁아지게 된다.

- 혈구와 혈소판이 엉기면서 상처 부위에 마개를 형성하게 된다.

- 혈소판이 파괴되면서 나온 트롬보키나아제(트롬보플라스틴)와 혈장속의 이 작용하여 혈장 단백질 중 하나인 프로트롬빈을 트롬빈으로 활성화시킨다.

- 활성화 된 트롬빈에 의해 피브리노겐이 피브린으로 바뀌게 된다.

- 피브린은 끈끈한 섬유성 단백질로 적혈구와 엉겨 상처 부위에 생긴 마개를 더욱 단단하게 조여 출혈을 멈추게 한다.

- 상처 부위의 새로운 세포가 만들어져 상처가 치유되면 출혈을 막고 있던 마개는 용해되어 없어지게 된다.

② 식균 작용

세균이 침입하면 백혈구는 식균 작용을 통해 세균을 세포 속으로 끌어들여 분해한다.

ⓐ 세균의 침입 가능성이 많은 조직에 백혈구가 분포한다.

ⓑ 세균이 침입한 상처 부위로 백혈구가 이동하여 식균 작용을 한다.

2. 이차 방어 (면역)

① 항원-항체 반응 : 항체가 항원과 결합하여 항원을 제거하는 반응이다.

ⓐ 항원

세균이나 세균의 독소와 같이 우리 몸의 구성 성분이 아닌

이물질을 항원이라고 한다.

ⓑ 항체

항원이 체내에 침입하면 항원을 제거하는 물질이

림프구에서 만들어지는데, 이 물질을 항체라고 한다.

대부분 (감마)-글로불린이라는 단백질로 구성되어 있다.

항체는 그것을 만들게 한 항원하고만 화학적으로

결합하는데, 이것을 항원-항체 반응의 특이성이라고 한다.

<항체의 구조와 항원-항체 반응의 특이성>

항체는 2개의 동일한 긴 사슬과 2개의 동일한 짧은 사슬로 구성되어 Y자형 구조를 갖는다. 항체를 구성하는 성분의 대부분은 어느 항체에서나 아미노산 배열이 일정(불변부위-분홍색부분)하나 Y자형 구조의 팔에 해당하는 부위(가변부위-파란색부분)의 아미노산 배열은 항체에 따라 큰 차이를 보인다. 바로 이 부위가 특정 항원을 인지하도록 하는 항원 결합부이다. 이 항원 결합부 때문에 항체는 그것을 만들게 한 항원하고만 화학적으로 결합하는 특이성을 갖는다.

② 면역

항원에 대해 특정 항체가 형성되어 특정 병원체나 독소에 대해 저항성을 갖게 되는 것이다.

ⓐ 세포성 면역

골수의 줄기 세포로부터 생성되어 흉선에서 성숙되는 T림프구가 감염된 세포나 암세포를

직접 공격하여 파괴한다.

ⓑ 체액성 면역

골수에서 생성되어 골수에서 성숙되는 B림프구가 활성화된 보조 T림프구의 도움을 받아 항체를 생성하여 체액으로 분비한다.

림프구의 대부분은 형질 세포로 분화되어 항체를 생성하지만 일부는 기억 세포로 분화되어 항체를 신속하게 대량으로 생산하여 항원을 신속하게 제거한다.

일반적으로 보통 사람들에게는 별로 해가 되지 않지만 특정 사람에게만 해가 되는 항원을 알레르겐이라 한다. 이 알레르겐에 의하여 항원-항체 반응이 민감하게 일어나 오히려 몸에 불리한 현상이 나타나는데 발열, 경련, 호흡곤란, 발진, 쇼크 등의 현상이 대표적이다.

ⓓ 백신 : 독성을 약화 시키거나 죽인 병원체로 체내 면역을 유발한다.

<T 림프구>

림프구는 골수에서 생성되어 흉선에서 성숙되며 기능에 따라 구분할 수 있다. 킬러 림프구는 직접 세균을 제거하고, 보조 림프구는 림프구의 활동을 촉진하며, 억제 림프구는 림프구의 활동을 억제한다.

<T 림프구에 의한 거부 반응>

조직을 이식할 때 림프구에 의해 자신의 조직인지, 아닌지가 인식이 된다. 자신의 조직이 아닐 경우에는 림프구가 조직을 공격하여 이식이 불가능해지는 거부반응이 일어나게 된다. 림프구는 출생 후 일정 기간이 경과한 후에 성숙하므로 출생한 직후에 다른 동물의 조직을 이식하면 자신의 조직으로 인식된다. 따라서 그 조직을 나중에 인식하여도 거부 반응이 일어나지 않게 된다. 그러나 성장한 후 다른 동물의 조직을 이식할 경우에는 이식 거부 반응이 일어난다.

체액

몸을 구성하는 세포와 주위환경 사이의 물질 교환을 담당하는 것을 체액이라고 한다.

체액은 세포 외액과 세포 내액으로 구분되며, 세포 외액에는 혈장, 조직액, 림프가 있다.

② 체액의 항상성

흡수하는 물의 양과 신진 대사에 쓰이는 물을 합한 물의 양은 땀, 오줌 등으로 배출하는

물의 양과 체액의 양이 항상 일정하게 유지된다.

2. 혈액의 조성과 기능

사람과 같은 다세포 생물은 개개의 세포가 모두 주위의 환경과 직접 물질 교환을 할 수 없으므로, 몸을 구성하는 세포 사이를 순환하면서 물질 교환이 가능하도록 해주는 체액이 필요하다. 사람의 몸속에 흐르면서 물질 교환을 담당하는 체액에는 혈관 속을 흐르는 혈액, 림프관 속을 흐르는 림프, 조직 세포들 사이에 존재하는 조직액이 있다. 체액 중 혈액은 혈관 속을 흐르는 액상 조직으로 상처가 났을 때 흘러나오는 붉고 끈적끈적한 액체이다. 혈액은 체중의 약 8%를 차지하고 있으며 그 비중이 이므로 체중이 60kg일 때 총 혈액량은 약 4.5L가 된다. 사람의 혈액을 채취하여 시험관에 담아 원심분리 시키면 2개의 층으로 분리된다.

이때 위의 투명하고 노란 액체 층이 혈액의 액체 성분인 ‘혈장’이고, 아래의 불투명한 고형 물질의 층이 혈액의 세포 성분인 ‘혈구’이다. 혈구는 다시 적혈구, 백혈구, 혈소판으로 구분된다. 혈액의 55% 정도는 혈장이고 나머지 45%는 혈구이다.

또한 혈액은 우리 몸속을 순환하면서 체온을 일정하게 유지되도록 하며, 혈당량, 삼투압, pH 등을 일정하게 유지시키는 작용을 하며, 내분비 기관에서 분비된 호르몬이나 림프구에서 합성된 항체 등은 혈장을 통해 조직 세포로 운반된다.

① 혈장

ⓐ 혈장의 구성과 기능

전체 혈액의 55%를 차지하는 혈장은 90%가 물이고, 혈장 단백질이 약 5~9%를 차지한다. 그리고 각종 영향소와 약간의 무기염류, 산소, 이산화탄소, 호르몬, 노폐물 등이 포함되어 있고 그것들을 운반한다.

ⓑ 혈장 단백질

‘알부민’은 혈액의 점성과 삼투압을 일정하게 유지하고, ‘피브리노겐’은 혈액응고에 관여하며, ‘글로불린’은 항체를 구성하는 것으로 면역에 관여한다.

혈액의 삼투압을 일정하게 유지하고 pH의 변화를 줄이는 완충 작용도 한다.

ⓓ 혈장에서 피브리노겐을 제외한 물질을 혈청이라고 한다.

>혈장 : 각종 영양소와 노폐물을 운반, 혈액의 점성·삼투압·응고·항체구성

② 혈구

적혈구, 백혈구, 림프구, 혈소판은 골수의 간세포로부터 분화되어 형성되며, 지라와 간에서 파괴된다.

ⓐ 적혈구 : 혈구의 대부분을 차지한다.

- 가운데가 오목하고 원반형이고, 직경이 7정도이며,

두께는 1~2이다.

- 주로 산소를 운반하는 색소인 헤모글로빈이 들어 있다.

이산화탄소도 운반한다.

- 1당 450~500만 개 정도가 있으며, 수명은 약 일이다.

- 적혈구는 주로 골수에서 생성되는데 초기에는 핵이 있지만 성장하면서 핵이 없어진다.

- 철분이 부족하면 적혈구 수가 감소하여 빈혈 증세가 나타난다.

- 남자의 적혈구는 혈액 전체 부피의 평균 45%, 여자는 평균 42%를 차지한다.

- 고산지대처럼 산소가 부족한 곳에서 오래 살게 되면 그 숫자는 700만개 이상으로 늘어난다.

>헤모글로빈 : 헤모글로빈은 산소가 풍부한 폐에서는 산소와 쉽게 결합하지만 산소가 적은 조직에서는 산소를 해리시킴으로써 폐의 산소를 조직으로 운반해 준다. 또한 이산화탄소가 풍부한 곳에서는 이산화탄소와 결합하여 이산화탄소가 적은 폐에서 해리시킴으로써 조직에서 발생된 이산화탄소를 폐로 운반하는 역할을 한다.