1. 생리학입문

기초간호과학 및 실습(1)

1. 생리학 입문

상명대학교 간호학과 이 희 주

1. 생리학의 개념

• 생리학(physiology)

-physio(자연)+ logy(학문)

-자연의 성질이나 그 기능을 대상으로 연구하 는 학문

-생물의 기능을 주 대상으로 하여 그 기능을 나타내는 과정이나 원인을 과학적으로 분석 하고 규명하는 분야

- 의문을 염두에 두고 그 해답을 기전

(mechanism)으로 해명해 나가기 위해 생물 학을 기초로 한 해부학적, 화학적, 물리학적 배경 필요함.

• 과학적 방법(scientific method) - 원인과 결과를 찾아가는 것

- 관찰, 가설, 실험, 결과, 재현, 학설 등의 과정을 통해 원리를 찾음

• 동물생리학(animal physiology) - 동물 대상으로 연구

• 바이러스생리학(viral physiology) - 바이러스 연구

• 사람생리학(human physiology) - 사람의 몸 연구

• 신경생리학(neurophysiology), 근육생리학 (myophysiology), 뇌생리학(cranial

physiology)

- 생물체의 기능을 수행하는 조직이나 기 관 연구

2. 생명체의 특성

1) 성장

- 성장: 대사에 의해 만들어진 물질은 생체 의 구성 요소로 쓰이게 되며 그 결과로 생 명체의 부피와 무게가 커지는 것

- 분화: 다세포 생체에서 개개의 세포들이 특정한 기능을 수행하기 위하여 특수화 되는 것

2) 생식

- 생식: 자신의 유전자를 후세에 전달하려는 생체의 가장 강한 본능

- 대부분의 동물의 생식(reproduction)과정은 정자 (sperm)와 난자(ovum)의 수정을 통하여 이루어짐 3) 움직임

- 움직임(movement) : 생물체의 운동성 4) 대사

- 생명체가 주위 환경으로부터 물질을 얻어 몸속에 서 생명을 유지하는데 필요한 열과 에너지 및 부산 물로 전환 시키는 것

작용 예

운동 몸 전체나 일부의 위치 변화, 내부기관의 움직임 소화 소화된 음식물을 흡수, 사용 가능한 형태로 전환 반응성 내,외의 환경에 따른 신체의 변화

흡수 막을 통한 물질을 흡수해 체액으로의 이동 성장 형태 변화 없는 신체 크기의 증가

호흡 음식물로부터의 에너지 생성에 산소 이용, 이산화탄소 제거 순환 체액에 의해 물질의 이동, 균형 유지

생식 새로운 개체나 세포의 균형 유지 동화 흡수된 물질의 화학적 변화

배설 대사작용에 의해 생성된 노폐물 제거

동물 생체의 특징

3. 생명유지와 항상성

1) 생명 유지

①물

- 몸에서 가장 풍부한 구성 물질 - 대사과정에서 필요

- 대사가 일어나는 장소를 제공

- 생체 내부에서 물질 이동에 이용, 체온조절에 중요

②음식물

- 물 이외에 필요한 영양분을 생체에 제공

③산소

- 공기의 약 21% 구성하는 기체

- 영양분으로부터 에너지를 생성하는 과정에 이용

④열

- 대사반응의 산물

- 일부는 반응 속도조절에 관여

⑤압력

- 물건이나 물질에 가해지는 힘

2) 항상성

-외부환경이 변하더라도 몸 내부의 상태를 일정하 게 유지하려는 성질

- 19C 프랑스 생리학자 Claude Bernard

“생체내 모든 중요한 기전들은 아무리 그 기전이 다양하다 하더라도, 내부환경인 세포외액의 상태 를 일정하게 보존한다는 한 가지 목적만을 갖고 있 다”

- Walter Cannon

“항상성: 외부환경의 여러 가지 변화에도 불구하고 내부환경이 안정성을 유지하는 신체작용”

<항상성의 기전>

① 신경 및 호르몬

② 체액의 수송계인 확산, 여과, 삼투압 및

능동운반 등 체액의 순환을 통한 평형조절

③ 호흡계통, 위장, 간이나 그 외 장기의 대 사 및 근육의 글리코겐 대사 등을 통한 조 절

④ 대사산물의 제거

⑤ 생식

(1) 음성 되먹임조절

- 감각기(정상 생리와의 차이를 알아냄)와 효과 기(그 차이를 조절하여 정상화)가 있어야 내 부환경은 항상성을 유지할 수 있음

- 음성되먹임기전(negative feedback

mechanism) : 가역적인 내부환경 조절기전 예) 체온조절

- 단순히 효과기를 작동시켜 정상상태를 조절 하는 것보다 대항적으로 유지되어 정밀하게 조절되는 것이 효과적

예) 혈당, 심박동

- 호르몬 분비는 음성되먹임기전으로 억제

(2) 양성 되먹임조절

- 몇 가지 정상적인 생리기능의 경우, 병적 인 상태

- 최초의 자극이 다음의 자극 크기를 더욱 더 강화하는 반응 유발

예) 분만과정, 지혈과정

4. 생리학에 이용되는 단위

1) 기본 단위

기본단위

단위(unit) 상징(symbol)

길이 meter m

질량 kilogram kg

시간 Second s

전류 ampere A

온도 Kelvin K

광도 candela cd

물질의 양 mole mol

기본단위의 배수와 약수

배수(multiple) 약수(submultiple)

접두사(prefix) 상징(symbol) 수치(value) 접두사(prefix) 상징(symbol) 수치(value)

deca- da 10¹ deci- d 10^-1

hecto- h 10² centi- c 10^-2

kilo- k 10³ milli- m 10^-3

mega- M 10⁶ micro- μ 10^-6

giga- G 10⁹ nano- n 10^-9

tera- T 10¹² pico- p 10^-12

peta- P 10¹⁵ femto- f 10^-15

exa- E 10¹⁸ atto- a 10^-18

zeta- Z 10²¹ zepto- z 10^-21

yotta- Y 10²⁴ yocto- y 10^-24

(1) 길이의 단위

- 길이(length)에 대한 기본단위는 meter(m) (2) 면적 및 부피의 단위

- 면적(area; mXm=m

²

- 부피(volume; mXmXm=m

³

- 액체와 기체는 부피를 표시하기 위해 특 수단위인 liter(L) 사용

(3) 주파수, 속도 및 가속도의 단위 (4) 힘과 압력의 단위

(5) 질량, 용량 및 농도의 단위 - 질량(mass): kilogram(kg)

- 양(quantity): gram분자량 혹은 mole - 농도(concentration)

(6) 온도의 단위

- 온도의 기분단위: Kelvin(K) (0˚K는 절대온도 0)

- 섭씨: ˚C = K-273.15 = 5/9(˚F-32) - 화씨: ˚F = (9/5) ˚C + 32

(7) 전기의 단위

- 전압의 단위: volt (V) - 저항의 단위: ohm(Ω)

- 전기적 일 혹은 전기적 에너지는 joule(J)이나 watt seconds(Ws)로 표시

2) 용액

- 용액(solution): 용매(solvent)에 용해된 원 자나 이온 또는 분자들인 용질(solute)로 구성

- 아보가드로의 법칙(Avogadro’s law): 표준 상태의 온도와 압력 하에서 동일한 용적의 기체나 액체는 동일한 수의 분자로 구성 - 전해질(electrolyte): 용액 속에서 전류를

전도하는 이온이 되는 수용성 무기분자

(1) 아보가드로수

- 1 mole : 표준상태의 온도와 압력하에서

22.4L의 용적을 가지며, 이 속에 6.02X10

²³

(2)몰농도 및 오스몰농도

- 몰농도(molarity): 용액의 단위 용적당 - 모랄농도: 용매분자의 단위수당

- 1몰농도: 1L의 용액 내의 1mole의 용질 함 유

- 1모랄농도: 1kg 용매에 1mole의 용질 함유

- 오스몰농도(osmorality): 용액 1L당 osmole농도

- 체액의 오스몰농도: 약 300mOsm X L

^-1

정하게 유지

- 세포외액과 세포내액의 오스몰농도는 같 음

3) 산과 염기

- 몸 안의 수분, 전해질, 산과 염기는 항상 일정 한 양과 농도로 유지

- 산-염기평형(acid-base balance) (1) 산

- 산(acid): 수소이온과 음이온으로 해리하는 전해질. 신맛을 냄. 청색 리트머스 시험지를 붉은색으로 변화 시킴. 염기를 중화시켜 염을 만듬

예) 염산: 수소와 염소이온으로 해리. 이 때 수소이온은 산성도를 결정함

HCl → H

⁺

^-

(2) 염기

- 염기(base): 비누처럼 미끄럽고 쓴맛. H

⁺

^-

NaOH → Na

⁺

^-

- 산이 염기와 섞일 때 산의 H

⁺

^-

- 산은 염기와 결합하여 중화. 그 결과 소금 과 물 형성

HCl + NaOH → H

₂

4) 측정: pH(potential hydrogen) 지수

- 산도(pH): 수소이온이 얼마나 많이 용해되어 있는지를 가리키는 측정의 단위.

- 0에서 14까지의 범위.

- pH7 용액은 순수한 물의 수소이온(H

⁺

^-

- pH지수에서 7보다 낮은 숫자는 산성. 7보다 더 높은 용액은 염기성 또는 알칼리성.

- pH지수는 산성과 알칼리성의 정도를 측정하 는 척도

① pH지수의 해석

- 각 pH단위는 수소이온 농도의 10배의 변화 (pH단 위가 1변하는 것은 10배 변하는 것, pH단위가 2변 하는 것은 100배 변하는 것)

② 체액의 pH

- 위액은 pH가 1~4 - 소변은 pH가 5~8

- 창자의 분비액은 pH8~10 - 혈액의 pH는 7.35~7.45

- 신체효소 모두는 혈액의 pH가 정상일 때 최상으 로 작용

- 산증(acidosis), 알칼리증(alkalosis) 둘 다 심각한 임상문제이며 교정해야 함

5. 몸의 구성 원소

- 원소(element): 물질의 기본 성분이 일반적인 화학적 처리로는 더 작은 물질로 분해되지 않는 물질

- 사람을 구성하고 있는 주요 원소

총원자수에 대한 비 :수소(H) 약 62%

무게 비: 산소(O) 약 65%

환산방법에 관계없이 산소(O), 탄소(C), 수소(H), 질소 (N) 등이 대부분을 이룸

- 유기질의 구성 성분: 산소(O), 탄소(C), 수소(H) 단백질 구성: 질소(N)

뼈, 치아 형성 및 근육수축, 혈액응고, 호르몬 생산: 칼 슘(Ca)

신경전도와 근육 수축: 칼륨(K), 나트륨(Na)

6. 물의 특성

- 물: 원형질의 주성분. 생체무게의 60~70%차 지. 생명 유지의 가장 필수적인 분자.

- 물은 사람 몸 내부의 많은 화학반응에 필요.

예) 가수분해(hydrolysis)

- 적당한 수분량을 유지하는 것이 체온을 일정 하게 유지

- 물 분자 간에는 약한 수소결합(hydrogen bond)이 되어 있으므로 응집력 및 표면장력 이 큼.