개 요

1. 항상성: 역동적 안정성

2. 신체 조절체계

3. 조절체계의 원리

1) 부적피드백

2) 조절체계의 긍정효과

4. 항상성 조절의 예

1) 동맥혈압의 조절

2) 혈당 조절

3) 항상성 조절을 위한 스트레스 단백질의 역할

5. 운동: 항상성 조절의 예

학습목표

1. 항상성과 항정 상태를 비교하여 설명한다.

2. 생물학적 조절체계에 대해 논의하고 도식을 이해한다.

3. 부적피드백을 이해한다.

4. 조절체계의 긍정효과를 이해한다.

강의에 들어가면서

만약 휴식 시 나의 체온이 40°C라고 한다면?

어떻게 인체는 37°C라는 정상적인 체온을 유지할 수 있는 것인가?

프랑스의 생리학자인 베르나르(Claude Bemard)는 외부환경의 변화에도 불구하고 유지되는 인체의‘내부환경(milieu interior)을

관찰함.

여러 가지 스트레스(운동, 열, 추위, 단식 등)에도 불구하고

인체가 내부환경을 계속적으로 유지하려는 사실은 조절체계에

의한 결과임.

조절기전은 스포츠 생리학 분야에 있어서 내부환경을 유지하는데 중요한 역할을 함.

항상성: 역동적 안정성

항상성과 항정상태 항상성(homeostasis)

- 1932년 캐넌(Walter Cannon)의해 만들어짐.

- 신체 내부환경을 일정하게 유지하거나 변하지 않게 하는

정상상태를 의미함.

항정상태(steady state)

- 신체 내부환경을 일정하게 유지하는 상태로 정의할 수 있으나

내부환경이 완전히 정상 상태인 것을 의미하지는 않음.

- 신체의 항정상태란 운동 시 세포조직의 요구량과

이러한 요구에 대응하는 신체반응이 균형을 이룬 상태를 뜻함.

항상성과 항정상태 용어는 상호 보완적으로 사용됨.

항상성: 역동적 안정성

항상성과 항정상태의 구분(예)

항상성: 역동적 안정성

항상성: 역동적 안정성 항상성은 생리학적 요인들의 기준수치를 오차범위 내에 유지하려

하기 때문에 오히려 역동적이면서도 안정성을 유지함.

신체 조절체계

신체는 수백 개의 다양한 조절체계를 가지고 있으며,

주 목적은 생리적 변인들을 조절하고 일정하게 유지하는 것임.

조절체계의 복잡한 현상은 대부분 세포 내에서 이루어 지며,

단백질 합성과 분해, 에너지 생산과 영양소의 적정량 유지 등

세포활동을 조절함.

예) 폐와 심장은 산소를 공급하고 세포외액에서 이산화탄소를

제거하기 위해 함께 작용함(안정 시와 고강도 운정 시).

신체 조절체계

신체의 특정 조절체계가 어떻게 작용되는지는 많이 알려져 있지만

항상성을 유지하기 위해서는 얼마나 많은 조절체계가 상호작용을

일으키는 지는 밝혀지지 않음.

운동 시 생물학적 조절체계의 기전에 관한 연구는

미래의 주요 연구분야이다.

운동 중 인체가 어떻게 혈중 산소와 이산화탄소 농도를 유지하는가?

조절체계의 원리

자동온도 조절체계

조절체계의 원리

생물학적 조절체계

조절체계의 원리

부적 피드백 대부분의 신체 조절체계는 부적 피드백을 이용함.

- 세포외액에서 CO2 농도와 관련된 호흡계의 조절.

세포외액의 CO2 ↑ ⇒ 수용기 자극 ⇒

호흡조절중추(호흡증가) ⇒

호흡근육(세포외액의 CO2 정상으로 낮춤)

상기 형태의 신호체계를 부적이라고 정의한 이유는

조절체계의 반응이 자극에 대해 반대방향으로 작용

하기 때문임.

조절체계의 원리

양적 피드백

조절체계의 원리

조절체계의 긍정효과 조절체계가 항상성을 유지시키는 기전을 체계의 긍정효과라 하며

조절체계가 할 수 있는 능력으로 간주함.

대량의 긍정효과 조절체계 > 소량의 긍정효과 조절체계

신체 대부분의 중요한 조절체계는 대량의 긍정효과를 갖고 있음.예) 체온조절체계, 호흡을 조절하는 호흡시스템,

혈액을 운반하는 심혈관시스템 등

항상성 조절의 예

동맥혈압의 조절 압각수용기 시스템

항상성 조절의 예

혈당 조절 항상성은 내분비체계의 기능을

조절하는 역할을 함.

신체의 8대 내분비선

- 뇌하수체, 갑상선, 부갑상선,

흉선, 송과선, 부신, 췌장, 생식선

내분비선은 호르몬을 생산하며,

호르몬은 신진대사, 생식기능,

생장 등 광범위한 생명현상에 대한

조절기능을 가지고 있음.

항상성 조절의 예

스트레스 단백질의 역할 ‘세포의 항상성 장애’와‘세포의 스트레스 반응’

단백질은 세포 내 항상성을 유지하는 중요한 요소로서

화학적 작용을 촉진시키는 효소기능과 세포 간에

중요물질들을 이동시키는 역할을 함.

스트레스 단백질

- 열충격 단백질

운동과 관련된 스트레스

- 상승된 체온, pH변화,

자유유리기

항상성 조절의 예

운 동

고강도 운동 시

- 골격근 ⇒ 많은 양의 젖산 생산 ⇒ 세포내외의 산도 증가

⇒ 신체의 조절체계에 위협 초래

- 근육의 산소요구량 증가 ⇒ 많은 이산화탄소 발생 ⇒ 심폐체계의

호흡과 혈액순환 증가 ⇒ 활동근육에 산소전달 증가 ⇒ CO2 제거

- 활동근육 ⇒ 많은 양의 열 생산 ⇒ 체온 증가 ⇒ 열 제거

인체조절체계는 내부환경의 급격한 변화를 막기 위한

빠른 반응이 필요함.

항상성 조절의 예

운 동

일반적으로 시원한 환경에서의 최대하 운동은 인체의 많은

조절체계를 이용하여 항정상태를 유지할 수 있음.

덥고 습한 환경에서의 고강도 운동이나 장시간 운동은

인체의 조절체계 능력을 초과하여 항상성 조절에 심각한

불균형을 초래할 수 있음.

운동에 따른 항상성 장애요인을 감소시키는 인체의 다양한 조절체계를 이해해야 하는 것이 중요함.

연구문제

1. 항상성을 정의하고 항정상태와 다른 점을 설명하시오.

2. 생물학적 항상성 조절체계를 예를 들어 설명하시오.

3. 생물학적 조절체계의 구성요소들 간의 상호관계를 도표로 열거

하시오.

4. 생물학적 조절체계의 수용기, 통합센터, 효과기의 역할을 설명

하시오.

5. 부적피드백을 예를 들어 설명하시오.

6. 생물학적 조절체계와 관련된 긍정효과를 논의하시오.

다음 주 학습 내용

생체에너지학

1. 세포구조

- 세포막, 핵, 미토콘드리아의 기능 등

2. 생물학적 에너지 전환

- 세포의 화학적 반응

- 산화-환원반응

- 효소

3. 운동을 위한 에너지원

- 탄수화물

- 지방

- 단백질