31장 항상성 그리고 동물의 몸 구조contents.kocw.net/KOCW/document/2013/koreasejong/KimHyongbae/01.pdf• 이산화탄소와 물 사이의 반응은 혈액과 세포외액

31장 항상성 그리고 동물의 몸 구조

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31.1 항상성: 동물은 어떻게 일정하게 내부를 유지하는가?

• 항상성(homeostasis): 동물이 내부환경을 일정하게 유지하는 현상 – 내부환경은 외부환경의 변화에 따라 조절되어 항상

일정 상태를 유지

• 내적환경: 역동적인 불변성의 상태로 유지 – 세포 외액에 의해 둘러싸인 세포는 아래의 항상성에

의해 일정하게 조절 • 온도

• 물과 염분 농도

• 포도당 농도

• 수소이온의 농도

• 산소와 이산화탄소의 농도

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• 세포는 일정하게 ATP를 생산하고 그들의 삶을 영위하기 위해 ATP를 사용한다

– 에너지 생산은 포도당과 산소의 수준으로 설명할 수 있다 -이 반응은 효소에 의해 촉매

• 너무 뜨겁거나 너무 염분이 높거나 너무 산성이거나 너무 염기성인 환경에서 파괴될 수 있다-좁은 범위의 온도, pH, 그리고 염분 농도가 요구

• 이산화탄소와 물 사이의 반응은 혈액과 세포외액의 pH를 조절

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• 체온 유지에 의한 동물의 분류 – 온혈동물(endotherms): 대사반응으로 자신이

스스로 열을 생산하는 동물들 • 포유류, 조류, 어류(일부), 나비, 벌

• 체온 유지를 위해 대사열이 높음

• 체온 유지를 위해 몸을 떨거나 날개짓으로 대사열을 만들어냄

– 냉혈동물(ectotherms): 외부환경으로 부터 열을 얻는 동물들 • 양서, 파충, 어류, 무척추동물

• 낮고 다양한 체온을 가지며 일정 체온을 유지함

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• 내부조건 조절-피드백 시스템 – 유기체의 내부환경 유지 – 음성 피드백

• 내부의 변화가 역으로 효과를 전환시킴 – 일정한 조절기 역할

» 예) 조절장치, 감지기(온도계), 효과기(히터)

• 체온유지 – 예) 사람의 체온 유지

» 조절계: 시상하부 » 체온감각기: 복부, 척추, 피부, 대정맥등 » 체온이 떨어지면 시상하부는 효과기 작용을 활성화시켜 체

온이 상승하도록 하고, 체온이 올라가면 시상하부는 작동 중지

• 기타 생리 조절 작용 – 혈액의 산소량 조절, 수분양, 혈당, 호르몬 수준등

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Control center (thermostat with the set point)

Effector (heater)

If the temperature deviates from the set point, sends a signal to

Produces an output (heat) that counteracts the deviation from the set point

Measured by

Sends the measurement to

Sensor (thermometer)

Condition (room temperature)

Stimulus (cold)

Control center (hypothalamus in the brain)

Effectors (e.g., skeletal muscles,

fat stores)

If the body temperature is lower than the set point, activates

Generates heat that raises the body temperature

Measured by

Sends the measurement to

Sensor (temperature receptors in the body)

Condition (body temperature)

Stimulus (cold)

(a) Controlling the temperature in a

house during cold weather (b) Controlling body temperature during

cold weather

– 양성피드백 • 최초 변화보다 더 강력한 반응 유도

– 변화된 생리현상을 끝까지 계속 증폭시킴

– 음성 피드백에 의해 종결

• 진통, 출산 – 출산 초기의 근육수축

» 태아가 자궁경부 통과하는 힘

– 자궁경부의 확장 수용체가 자궁 경부의 열림을 감지

» 시상하부에 자극 전달

» → 시상하부에서 옥시토신 호르몬 분비

– 더욱 강력한 자궁수축

» 자궁 경부에 더 많은 압력→더 많은 호르몬 분비

– 출생

» 자궁 경부의 압력이 낮아짐, 양성 피드백 순환 중지

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31.2 동물의 몸은 어떻게 조직화되어 있나?

• 동물의 몸 – 세포(cell) →조직(tissues) →기관(organ) →

기관계(organ system)

• 조직: 특수한 기능을 하는 유사한 세포로 구성 – 상피조직

– 결합조직

– 근육조직

– 신경조직

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Organ:

stomach

Organ system:

digestive system

liver

connective

muscle

large intestine

pancreas

small intestine

esophagus

stomach

gallbladder

mouth

pharynx

Tissues:

Cells:

epithelial cells

lymphatic vessel

venule

arteriole

epithelial

• 상피조직(epithelial tissues) – 몸의 표면, 몸통의 체강을 덮고 있고 분비선

(glands)이 있다 • 한층~여러층의 상피세포로 구성

– 아래쪽에 세포외층(basal lamina)

» 콜라겐과 섬유성 단백질로 구성

– 분류: 세포층에 의해 • 단순상피: 한 개의 세포

– 호흡, 소화 순환계를 따라 한층으로 분포

• 중층상피: 여러 개의 세포로 구성 – 입안, 피부에 분포

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– 기능에 따라 특수화된 형태

• 폐의 내면상피: 기체교환이 잘되도록 얇고 납작

• 기관내면: 섬모를 가진 짧고 길다란 세포로 구성 – 점액을 분비하는 배상세포(goblet cell)가 산재

• 피부의 중층상피: 많은 죽은 세포로 덮임 – 상피세포와 함께 피부를 강하게 함

– 케라틴 함유: 탄력유지, 수분차단

– 지속적으로 사멸, 보충

• 입안, 위의 내면, 피부

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(a) Lining of the lungs (simple epithelium)

basement membrane

basement membrane

mucus

(c) Skin epidermis (stratified epithelium)

cilia

mucus- producing cells

flattened cells

basement membrane

(b) Lining of the trachea (simple epithelium)

flattened dying cells

dead cells

dividing cells

differentiating cells

– 분비선(glands): 세포외부로 많은 양의 물질 분비 • 특수화된 상피세포로 구성

– 기관계의 배세포: 단세포성으로 점액분비

– 땀샘, 침샘, 유선, 호르몬 분비선: 다세포성

• 분류

– 외분비선(exocrine gland): 비호르몬성 물질을 관이나 통로를 통해 체강안이나 표면에 분비

» 침샘, 소화효소

– 내분비선(endocrine gland): 분비관이 퇴화, 이웃하는 모세혈관으로 확산 현상에 의해 분비

» 호르몬: 소량으로 혈류를 타고 이동하여 세포의 활성을 조절

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• 결합조직(connective tissues): 다양한 구조, 기능 – 형태를 유지하고 다른 조직들을 결합시킴 – 결합조직 세포들이 분비한 세포외 물질(콜라겐등)에

파묻힌 형태로 존재 – 3종류

• 성긴 결합조직(가장 풍부) – 점성이 있는 유동액으로 구성되며 그안에 섬유성 단백질과 콜

라겐을 분비하는 세포로 구성 » 결합, 지지역할을하며 간 조직같이 내부골격을 이룬다 » 상피조직과의 결합으로 피부막, 점막층을 이룬다

• 조밀결합조직 – 골격, 근육을 연결시키는 힘줄, 인대

» 콜라겐 섬유

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• 특수 결합조직 – 연골, 골, 지방, 혈액, 림프

» 연골세포(cartilage)는 콜라겐 분비-유연하고 저항성을 가짐,

» 골(bone)-인산칼슘의 침착-단단함

» 지방세포(adipose tissue)-장기간 에너지 저장, 체온조절의 단열재 역할

» 혈액과 림프(blood &lymph)- 세포외액으로 구성된 액체- 적혈구, 백혈구, 혈소판이 외액인 혈장에 혼탁, 림프는 모세혈관에서 새어 나온 체액으로 구성

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Figure 31-6 Bone


Figure 31-7 Adipose tissue


Figure 31-8 Blood cells

• 근육조직: 수축기능 – 자극을 받으면 수축, 수동적 이완

– 3종류 • 골격근(skeletal muscle)

– 골격을 움직이는 근육, 의지적으로 조절

• 심근(cardiac muscle) – 심장을 이루는 근육,

– 자율적(무의식적)

– 틈결합(gap junction)으로 연결되어 전기신호에 의해 전체가 협동적으로 수축, 이완

• 민무늬근(smooth muscle) – 소화관벽, 자궁, 방광, 큰 혈관등에 분포하는 근육조직

– 무의식적

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• 신경조직(nerve tissue): 전기적 신호를 전달하는데 특수화됨 – 뇌, 척수와 이로부터 나온 온몸에 분포하는 신

경

– 2가지 세포로 구성 • 뉴런(neuron): 신경세포

– 전기적 신호를 발생시키고 전달하게끔 특수화

• 교세포(glial cell) – 뉴런을 감싸고 지지, 보호(절연체 역할)

– 세포 간질액의 성분을 조절하여 뉴런의 최저 기능상태 유지

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• 기관이란?

– 2개 이상의 상호작용하는 조직 형태를 가짐

• 방광, 혈관: 내면은 결합조직과 상피조직으로 구성

• 내분비계등: 상피, 근육, 기타 특수화된조직

• 소화기계등: 결합조직, 상피조직, 근조직, 신경조직

– 피부도 기관

• 감각기능 담당

• 감염에 대한 장벽, 수분소실 방지

• 체온유지(체열 발산, 유지) 28

• 상피조직, 결합(결체)조직,신경, 근육 – 상피조직(표피)

» 각질층: 죽은 세포층으로 보호층-피부의 탄성, 질김, 방수

» 살아있는 표피세포층

– 진피층: 결합조직

» 소동맥: 체온조절시 수축(체온 높일때), 팽창(체온 낮출때)

» 뉴런: 피부의 자극 전달

» 림프관: 진피 속의 세포외액을 모아 비운다

» 특수화된 표피조직: 모낭(모발을 생성하는 단백질 분비- 작은 근육이 분포하여 털을 세움),

» 상피조직에서 유래한 분비선-땀샘(수분 분비선-체온조절), 피지선(세붐이란 기름기 분비-피부보호)

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– 근육조직: 소동맥벽, 모낭에 부착된 근육

– 지방조직: 진피 아래 결합조직에 의해 생성

» 체온유지, 에너지 저장소

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sensory nerve endings

living epidermal cells

dead cell layer

sebaceous gland

arterioles

venules

hair follicle

muscle (pulls hair upright) sweat gland

hair shaft

epidermis

dermis

subdermal connective and adipose tissue

capillary bed

lymph vessels

pore

• 기관계: 2개 이상의 기관들로 구성

– 함께 일하며 공통된 기능 수행

• 입, 식도, 위, 창자, 간, 췌장

– 척추동물의 중요한 기관계와 기능

• 표 31-1 – 순환기계, 면역계, 소화기계, 비뇨기계, 호흡기계, 내분비

계, 신경계, 근육계, 골격계, 생식계

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