2 주차
인체의 내부환경 조절
세포
인체를 만드는 세포의 수는 약 200억개로 추정
세포는 우리의 인체를 만들고 있는 성분 중 생명을 갖 고 있는 최소의 단위
조직 기관 계통
세포
세포간질 결체조직
인체의 구조적 단계
세포(cell)
조직(tissue) 기관(organ)
계(system)
생명활동의 최소단위
상피조직, 근육조직, 신경조직, 결체조직 등
심장, 폐, 위, 신장 등
순환계, 호흡계, 소화계, 내분비계 등
세포막의 구조와 기능
내막(원형질막)과 외막으로 구성되며, 내막은 단백질층 사이에 지질층(콜레스테롤과 인지질)을 포함한다.
세포막의 구조
•수동적 운반과 능동적 운반 조절
•생체와 외부환경의 경계를 이루며 항상성 조절
•여러 효소가 있어 특별한 화학반응 촉진
•특정 물질과 결합하는 수용기가 있어 신경전도에 관여
세포의 기능
• 세포막 – 세포의 바깥을 싸고 있으면서 세포기 질과 조직액 사이에서 영양분과 각종 이온의 통 로 역할을 하는 것
• 세포질 – 세포막과 핵 사이에 있는 세포의 기질, 여러가지 소기관과 포함물을 함유하고 물질의 대 사기능을 수행, 미토콘드리아, 소포체, 리보솜, 골 지체, 용해소체, 중심소체 등
핵
• 모든 세포활동은 핵의 작용에 의해 컨트롤 된다.
• 세포의 발생과 기능을 조절하는 중심
• 이중의 핵막에 의해 덮여 있는데, 이 막은 여러 곳에서 소포체 (내형질세망)와 연결되어 있다.
• 약 500만개의 유전자를 저장하는 DNA를 가지고 있으며, 세포 분열을 주도하고 단백질 합성에 의한 세포 성장과 세포내 대사 를 조절한다.
핵
▶ 핵내에는 유전에 관계가 깊은 물질인 핵소체와 염색체가 들어 있으며 주위는 얇은 핵막으로 싸여 있다.
▶ 세포의 유전재료인 DNA를 가지고 있어서 단백질 합성 지휘와 세포복제동안 유전적 청사진을 제공한다.
• 세포막 – 세포의 바깥을 싸고 있으면서 세포기 질과 조직액 사이에서 영양분과 각종 이온의 통 로 역할을 하는 것
• 세포질 – 세포막과 핵 사이에 있는 세포의 기질, 여러가지 소기관과 포함물을 함유하고 물질의 대 사기능을 수행, 미토콘드리아, 소포체, 리보솜, 골 지체, 용해소체, 중심소체 등
세포질
▶ 세포 내에서 핵을 제외한 젤리 모양의 기질을 세포질이라고 한다.
▶ 세포질은 미세소관과 미세섬유 형태의 단밸질 섬유들이 세포소기관을 둘러싸여 복잡한 형태로 배열되어 있는 조직화된 구조이다.
리소좀
▶ 리소좀의 낭은 골지체에 의해 만들어지고 수 용성 소화효소를 포함한다.
▶ 소화효소들은 세포질로부터 격리되어 막결 합 세포소기관의 하나인 리소좀 속에 농축되어 있다.
▶ 1차 리소좀은 약 60개 이상의 상이한 종류 의 효소를 갖고 있고, 식포나 다른 세포소기관 과 융합하여 2차 리소좀을 형성한다.
리소솜 (용해소체)
• 저단백의 엷은 막으로 둘러싸인 직경 0.5㎛의 액포
• 그 속에는 55~80Å의 작은 조면과 여러가지 강력한 가수분해 효소를 품고 있다.
• 이물질 소화: 이물질이 라이소솜과 융합하여 이물변액포를 이 루고 그 안에서 단백질, 다당류, 핵산 등이 세포내 소화를 거쳐 가 수분해된다.
• 자가소화, 세포내 소화: 세포 내 과립을 분해시켜 에너지를 필 요로 할 때 작용
• 생리활성물질의 제어: 과잉 생산된 분비과립이 라이소솜과 융 합하여 소화되기도 한다.
• 세포물질의 분해: 면역반응
• 세포소화: 청소부 역할
과산화 소체
▶ 과산화소체는 산화반응을 촉진하는 특정 효소를 포함하는 세포 소기관이다.
▶ 간에서 활성도가 높다.
▶ 산화효소는 유기분자로부터 수소를
제거하여 산소분자를 전달함으로써 유
기분자를 산화시키고
미토콘드리아
▶ 적혈구를 제외한 모든 세포는 수백, 수천개의 미토콘드 리아를 갖고 있다.
▶ 세포의 발전소 – ATP생성
▶ O2및 영양물질 이용에 관여
▶ 세포 호흡과 에너지 생산의 주된 기관으로 영양물질의 산화와 에너지 생산기능
▶ TCA회로와 전자전달계에 관여하는 효소를 포함하고있 다.
리보솜
▶ 세포의 단백질 합성 공장
▶ 세포질과 소포체 표면에서 발견
▶ 과립성 내형질세망에 붙어 있는 고정리보솜과 세포질 내 에 유리된 형태로 있는 유리 리보솜이 있다.
▶ RNA와 단백질로 구성되어 있으며 단백질을 합성
▶ 내형질세망에 붙어 있는 고정 리보솜에 의해 합성된 단백 질은 내형질세망의 내강으로 이동되고, 이 단백질은 골지장치로 보내져 세포 밖으로 운반
▶ 유리 리보솜은 주로 세포구조물의 보수 및 유지에 필요한 단백질을 합성하는 역할
소포체(내형질세망)
세포내에 그물모양으로발달한 작은 관으로 세포질 전체 에 퍼져있음
소낭들이 서로 연결된 불규칙한 망상구조로 세포질 내 의 교통로
과립(조면)소포체 – 그 표면에 리보솜을 갖고 있다.
무과립(활면)소포체 – 리보솜이 없음
과립은 단백질을 합성하는 리보솜
무과립소포체는 지방산과스테로이드호르몬 생성
Ca²+ 저장부위를 제공하여 세포 활성을 조절
골지체
► 골지체의 한쪽 볼록한 부분은 조면소포체를 향하고 있 어서, 소포체로부터 물질을 받아들이는 부위가 된다.
► 골지체의 기능은 조면소포체에서 만들어진 단백질을 농축하고 변형시킨 후 막으로 둘러싸인 소낭으로 분배하여 다른 소기관으로 이동시키거나 세포 밖 으로 내보내는 일을 한다.
세포막 물질운반
► 세포막을 통한 물질의 이동방법에는 물리적 이동(수동적 과 정)과 생리적 이동(능동적 과정)이 있다.
► 물리적 이동은 에너지의 공급 없이 일어나는 단순분자운동 에 의한 확산, 삼투, 여과 등이 있다.
► 생리적 이동은 에너지와 효소의 공급 아래 이루어지는 능동 적 운반이나 음세포 작용 등이 있다.
► 물, 영양물질, 가스, 노폐물, 전해질 등이 운반된다.
수동적 운반 : 확산
► 용액 또는 가스상태로 있는 분자들은 고체와는 달리 임의 의 운동성을 가지고 있다.
► 분자운동의 차이로 인해 분자농도가 높은 곳에서 낮은 곳 으로 분자의 이동이 일어난다. – 양쪽 분자의 농도가 같아질 때까지 계속된다.
► 가스 형태의 분자가 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동 하는 현상을 확산이라고 한다.
► 양측의 물질분자의 농도 차이를 농도경사 – 농도경사가 클수록 확산이 촉진된다.
► 생체 내의 예 – 폐포와 폐포 주위의 모세혈관 사이 에 일어나는 산소와 이산화탄소의 운반
► 세포막을 경계로 포도당이나 젖산, 전해질과 같은 물질의 이동
► 물질분자의 농도가 낮은 곳에서는 물의 농도가 높고, 물질분 자의 농도가 높은 곳은 물의 농도가 낮은 셈이기 때문에 물질분 자의 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물의 확산이 일어나게 되 는데, 이러한 현상을 삼투라 한다.
► 물질분자의 농도가 같아질 때까지 물과 물질분자의 경계막에 가해지는 압력에 의하여 무한정 물의 확산은 일어나지 않는데, 이 압력을 삼투압이라 한다.
► 삼투평형 - 물분자가 이동하려는 힘과 삼투압이 평형을 이룰 때 물의 확산은 더 이상 일어나지 않는다.
► 저장성 용액 – 세포외액의 농도가 세포안쪽보다 낮음, 삼투성 용혈이 일어난다.
► 고장성 용액 – 세포 밖으로 물이 나와 세포가 쭈그러 들게 된다.
► 등장성 용액 – 생리적 식염수 등
삼투
► 막을 중심으로 내외막에 압력차가 있을 때 막을 통해 압력 이 높은 곳에서 낮은 쪽으로 액체가 이동하는 현상
► 생체 내에서는 주로 모세혈관막을 통해 여과에 의한 물질 의 이동이 일어난다.
► 동맥쪽의 모세혈관에서는 보다 압력이 낮은 조직쪽으로, 조직에서는 정맥쪽 모세혈관으로 액체성분이 이동하 며, 신장의 사구체에서도 여과에 의한 액체이동이 일 어난다.
여과
능동적 운반
• 에너지나 효소를 이용하여 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 농 도경사를 역행하여 이동되기도 하는데, 이것을 능동적운반 혹은 에너지-효소계라 한다.
• 능동적 운반의 대표적인 예로는 Na+-K+pump가 있다.
• K+의 농도는 세포내액이 세포 외액보다 높고 반면 Na+ 의 농 도는 세포외액이 세포내액보다 높다. 그럼에도 불구하고 세포내 외의 농도경사를 거슬러서 Na+을 세포 밖으로 내보내고 K+은 세포 안으로 운반되고 있다. 이때 ATP가 ADP와 Pi로 분해될 때 유리되는 에너지를 써서 농도경사를 거슬러 Na+을 세포 밖으로, K+은 세포 안으로 각각 운반한다.
• 능동적 운반은 단순한 확산에 의한 이동보다 그 속도 가 대단히 빠른데, 그 이유는 막내에 존재하는 운반체 단 백질에 의해 운반되고 있기 때문이다.
음세포 작용과 토세포 작용
• 음세포 작용(pinocytocis) – 세포 밖에 있는 상당히 큰 분자의 물질을 직접 세포체 내로 끌어들이는 역할을 하 는 세포를 볼 수 있다. 즉, 상당한 양의 수용성 단백질 덩어리나 다량의 염류가 세포외액에 있을 때, 처음 세 포막에 흡착되면 세포막의 그 부위가 함몰되면서 세포 체로 둘러 싸여 세포 체내에 주머니 모양을 만든다.
• 토세포 작용(emiocytosis) – 세포 내에 큰 액포(분비 과립)가 먼저 생기고, 이것이 점점 세포의 표면 쪽으로 밀려간 후 세포막의 일부가 터지면서 그 내용물이 세포 밖으로 유출되는 과정
항상성
• 인체는 많은 생물학적 조절체계에 의해 인체의 내부환 경이 일정한 안정성을 유지하고 있다. – 내부환경의 불 변성
• 생명체가 일정한 상태를 유지하려는 성질을 항상성
항상성(homeostasis
)
세포활동에 적합한 비교적 안정된 내부환경의 유지상태를 항 상성이라고 하며, 인체는 적절한 내부환경의 유지를 위해 끊 임 없이 다양한 생리작용을 일으킨다
.
항상성
• 내재성 조절체계(intrinsic controls) : 한 기관에 부여된 고 유기능을 통해 항상성 유지
• 외재성 조절체계(extrinsic controls) : 기관과 기관계의 활 동을 변화시켜 내부환경의 항성성을 유지
항상성의 조절체계
항상성
• 항정상태(steady state)는 신체의 요구에 따른 반응의 균형을 의미하는 것으로, 생리학적으로 변하지 않고 일 정한 상태를 유지하는 것이라 할 수 있다.
• 항정상태는 일시적인 반응에 의한 변화로, 반드시 정상 적인 상태로 보기 힘든 반면, 항상성은 내부환경의 변화 를 정상적으로 유지하려는 성질을 의미한다.
