홍티

세포와 소기관(세포와 진화, 세포의 연구방법)

1. 세포와 진화

1) 생물의 종류

1-1 원핵생물

진정세균

-소기관들이 없으며, DNA도 세포질에 녹아 있음.

종족영양: 대장균등 대다수의 세균들

독립영양: 녹세균, 홍세균, 남세균

고세균

-소기관들이 없으며, DNA도 세포질에 녹아 있음

호염성세균: 고농도의 염 지대에 서식

호열성세균: 열수 분출공, 온천 등에 서식

메탄생성균: 호수나 늪의 침전물 속, 소나 양의 위, 개나 인간의 대장 등의 혐기성 환경에 서식

1-2 진핵생물

-다양한 세포 소기관을 지니며, DNA도 핵막 속에 존재

원생생물

-진핵생물 중 균류, 식물, 동물로 분류되지 않는 생물들

-아메바(단세포 진핵생물), 조류(광합성, 세포들이 조직화 되지 않음)등 다양함.

균류

-종속 영양 키틴질의 세포벽, 균사 구조 지님

-곰팡이, 무좀, 효모, 버섯 등

식물

-조직화된 세포들로 이루어진 다세포의 광 독립 영양 생물들

동물

-조직화된 세포들로 이루어진 다세포의 화학 종속 영양 생물들

광 독립 영양 생물: 빛을 에너지원으로 이용하고, 이산화탄소를 흡수해 각종 유기 분자들을 합성하는 생물.

화학 종속 영양 생물: 에너지와 탄소원으로 유기화합물을 이용하는 생물.

*에너지와 생체 단위체

에너지: ATP - 화학 영양(전자 전달계 이용), 광 영양(명반응 이용)

생체 단위체: 탄소 - 독립영양(CO2를 이용해 캘빈 회로 진행), 종속 영양(간단한 유기물로 중합체 합성)

2) 진화의 과정

1-1 원핵생물의 탄생

리보자임

-효소처럼 촉매 기능을 수행하는 RNA

-생체 내의 일부 반응들(리보솜의 rRNA, 인트론의 스플라이싱 기작)은 현재 생물체에도 남아 있음.

1-2 진핵생물의 탄생

세포 소기관 발달

-진정세균 일부가 극한 환경에 적응해 변이를 거쳐 현재의 고세균이 됨

-고세균 중 일부가 다시 진화해 복잡한 소기관들을 지닌 진핵세포로 발달함

>세포 크기 한계의 극복: 복잡하게 접힌 세포막을 형성해 같은 부피에서도 넓은 표면적을 가져서, 세포가 커져도 주변 환경과 물질교환을 원활하게 할 수 있게 됨.

>세포 골격 발달: 커진 세포를 지지하도록 뼈대 역할을 하고, 세포 내 물질들이 골격을 타고 이동할 수 있게 됨.

>막성 세포 소기관 탄생: 유전 물질이 핵막 속에서 안정적으로 유지되고, 세포 내 여러 반응들이 막성 소기관들로 서로 분리되고 국부적 물질 농도가 유지돼서 세포가 더 복잡한 구조로 진화할 수 있게 됨.

세포 크기의 한계

-세포는 주변 환경과 다양한 물질들을 교환하기 위해 주변과 접촉하는 충분한 표면적을 지녀야 함.

-세포는 너무 커지지 않도록 분열해서 생명 활동에 적합한 작은 크기를 유지함.

내부 공생설

-일부 원핵세포가 진핵세포로 들어와 미토콘드리아와 엽록체로 공생 관계를 이룸.

호기성 원핵세포(진핵세포 섭식) > 미토콘드리아: 동물세포

광합성 원랙세포(진핵세포 섭식)>엽록체: 식물세포

다세포 진핵생물의 탄생

-단세포로 사는 것보다 세포들이 뭉쳐 살면, 극한 환경에서 상대적으로 내부의 세포들은 보호 받을 수 있어서 세포 군집이 지닌 유전 물질의 보존에 유리함.

-세포 군집 내에서 각 세포들이 특화된 기능을 수행하도록 분화됨

육상 생물의 출현

-광합성 생물들의 산소 방출로 오존층이 생김

-지표면에 도달하는 자외선 감소로 생물체들이 육상으로 진출함.

2. 세포의 연구 방법

1) 현미경

-눈으로 보기 힘든 작은 물체를 확대하는 장치

1-1 확대율

-현미경의 배율 = 접안렌즈 배율 X 대물렌즈 배율

배율> 상의 크기 커짐, 보이는 상의 개수 감소

배율: 물체의 실제 크기와 상의 크기의 비율

1-2 시료 준비 과정

샘플링 > 고정 > 탈수 > 투명화 > 경화 > 박편 제작 > 염색

고정: 세포의 구조를 보존하는 과정, 가열 또는 알코올이나 포름알데히드 등의 화학 물질 사용

탈수: 알코올 등을 처리해 시료에서 물을 최대한 제거함.

투명화: 유기 용매를 처리해서 지방 조직을 제거하고, 포매액 침투가 잘 일어나게 만듦.

경화: 파라핀, 플라스틱 수지 등으로 시료를 딱딱하게 만듦.

박편 제작: 칼날로 얇은 박편 시료를 제작.

염색

염기성 염료: 메틸렌 블루, 아세트산카민, 헤마톡실린 등

산성 염료: 에오신 등

메틸렌 블루: 물에 녹아 진한 청색을 나타내는 염색약으로 동물세포의 핵을 염색할 때 주로 사용.

아세트산카민: 양이온의 붉은색을 띠는 염색약으로 핵을 염색하는데 사용함.

헤마톡실린: 헥산의 인산기나 조직의 음전하성 물질과 결합하면 파란색을 나타내는 염색약.

에오신: 붉은색의 산성염료로 특수연료의 착색제나 분석용 시약으로도 사용됨.

접안 마이크로미터를 접안렌즈 밑에 끼우고 대물 마이크로미터는 재물대 위에 올려 놓음.

고정된 배율에서 접안 마이크로미터와 대물 마이크로미터의 겹치는 눈금을 확인함.

두 마이크로미터의 눈금이 겹치는 눈금수를 이용해 접안 마이크로미터 한 눈금의 길이값을 계산함.

대물 마이크로미터 대신 관찰하려는 시료를 재물대 위에 놓고 접안 마이크로미터와 겹치는 눈금수를 세어 시료의 길이를 계산함.

1-3 현미경의 종류

일반 광학 현미경

-가시광선을 사용하기 때문에 시료를 천연색으로 볼 수 있음.

-세포가 투명해서 각 소기관 관찰 시 염색약이 필요함(보통 염색하면 세포가 죽음)

-평면적 시료만 관찰 가능

광학 현미경: 표본에 빛을 비추어 그 표본을 통과한 빛이 대물렌즈에 의해 확대된 심상을 맺고 접안렌즈를 통해 재확대 된 상을 관찰할 수 있도록 고안된 장치.

전자 현미경

-투과 전자 현미경

-필라멘트에서 방출된 전자선이 시료를 통과해 이미지를 형성

-시료의 단면을 관찰

-주사 전자 현미경

전자선이 시료 표면과 부딕쳐 산란된 전자를 포획해 이미지를 생성함

시료의 표면을 스캐닝 함

2. 원심 분리법

-용액 속에 밀도차가 나는 물질들이 섞여 있을 때, 밀도가 높은 물질은 중력에 의해 서서히 바닥으로 가라앉고 밀도가 낮은 물질은 서서히 상층부로 이동하면서 분리가 일어남

> 위 성질을 이용해 중력 대신 원심력으로 물질 분리를 가속화하는 방법

생명체의 구성 분자들(물, 유기 분자들)

1. 물

-생명체를 구성하는 성분 중 가장 많은 양 (약 70%)을 차지

-성질(수소 결합과 관련)

녹는점, 끓는점 높음

비열, 융해열, 기화열 큼

용매 작용, 삼투압 조절

비열: 어떤 물질 1g의 온도를 1도 만큼 올리는 데 필요한 열량.

융해열: 온도를 바꾸지 않은 상태에서 1g의 고체를 융해하여 액체로 바꾸는 데 소모 되는 열 에너지.

기화열: 액체가 기체로 바뀔 때 외부에서 흡수하는 열량.

삼투압: 삼투 현상이 일어날 때 반투성의 막이 받는 압력. 용액의 농도 차이와 절대 온도에 비례함.

표면장력: 액체의 표면이 스스로 수축하여 가능한 한 작은 면적을 취하려는 힘. 액체의 표면을 이루는 분자층에 의해서 생김.

-물이 얼 때 생기는 결정 구조 때문에 부피는 증가하고, 밀도는 감소함

-표면장력이 있음.

*완충 작용: 용액에 산 또는 염기를 가했을 때 H+ 농도의 변화를 작게 하려는 작용.

산과 염기

-산: 수용액에서 해리되어 H+을 생성하는 물질

-염기: 양성자 수용체, 수용액에서 H+의 농도를 낮추는 물질

짝염기: 산이 물에서 해리 될 때 H+을 잃으면서 생성된 물질

산 해리상수

-산의 세기를 나타내는 지표

-산이 수용액에서 해리되었을 때 방출하는 H+의 양

강산: 수용액에서 H+과 음이온으로 완전히 해리되는 산.

산성도: 산성의 세기를 나타내는 정도. 수소 이온 농도 지수(pH)로 나타냄.

-Ph : 용액의 산성도를 가늠하는 지표로써 용액의 H+의 농도를 음의 로그 값으로 표시한 것

완충용액: 산이나 염기를 가해도 pH의 변화가 크지 않은 용액

2. 유기 분자들

유기물

-C, H, O, N등으로 이루어짐

-주로 생물체를 구성하며, 고분자의 화합물을 이룸

고분자: 화합물 가운데 분자량이 대략 1만 이상인 분자 또는 화학 결합으로 거의 무한개수의 원자가 결합한 분자.

거울상 이성질체: D-형 vs L-형

-카보닐기를 맨 위에 놓고 골격을 그릴 때 가장 아래에 있는 비대칭 탄소의 하이드록시기를 오른쪽으로 그린 것을 D-형으로 정함

비대칭 탄소: 중신 탄소에 네 개의 서로 다른 원자나 원자단이 결합하고 있는 탄소 원자.

1) 탄수화물

특징

-탄소의 수화물, C, H, O로 구성

-보통 단맛을 냄

-에너지원과 생체 구성 성분으로 이용

종류

단당류

5탄당

리보오스: RNA의 구성 성분

-디옥시리보오스: DNA의 구성 성분

단당류는 탄소수에 따라 5탄당, 6탄당 등으로 구분함.

6탄당: 포도당, 과당, 갈락토오스

-생체 내 대부분의 당은 D-형으로 관찰됨

-물 속에서 선형과 고리형 사이에 상호 전환이 가능함

아노머: 단당류가 헤미아세탈, 헤미케탈을 생성하는 고리화 반응에서 한 탄소에 붙은 수소원자와 하이드록시기의 위치가 서로 다른 부분입체 이성질체.

이당류: 단당류 사이에 글리코시드 결합 형성

엿당: 포도당 + 포도당

젖당: 갈락토오스 + 포도당

설탕: 포도당 + 과당

글리코시드 결합: 두 당 분자가 산소 원자 양쪽으로 서로 연결되는 화학적 결합.

탈수축합: 물이 제거 되면서 유기 화합물 두 분자 이상이 반응하여 새로운 화합물을 만드는 반응.

가수분해: 물이 첨가되면서 유기 화합물이 분해되는 반응.

외골격: 동물을 보호하기 위해 겉을 감싼 딱딱한 골격. 인체동물의 패각. 절지동물의 키틴칠 등이 있음.

키틴: 곤충의 외골격: 균류의 세포벽 등을 이룸

균류: 진핵생물 중 버섯, 곰팡이 등 엽록소가 없어 독립영양을 하지 못해서 다른 생물체에 기생 생활을 함.

세포외기질: 세포외 공간을 채우고 있는 여러 고분자 물질들의 집합체

-프로테오글리칸 

-콜라겐

-엘라스틴

2) 지질

특징

-C, H, O로 구성

-물에 안 녹는 유기물들

유기물: 탄소를 포함하고 있는 물질로 탄수화물, 지질, 단백질, 헥산, 비타민 등이 있음.

에스테르 결합: 산과 알코올의 탈수축합 반응으로 생성되는 화합물, 즉 산의 수소원자를 탄화수소로 R기로 치환한 것.

중성지방

-글리세롤 1개 + 지방산 3개가 서로 에스테르 결합으로 연결된 구조.

-백색 지방세포에 주로 에너지 비축 물질로 저장함.

-내장 기관을 감싸 보호, 피하 지방층을 형성해 절연체 기능 수행

백색 지방세포: 지방을 저장하는 세포, 저장했던 중성지방은 공복 시 가수분해 돼서 유리 지방산의 형태로 혈액을 따라 운반되어 조직 세포들의 에너지원으로 사용됨. 비만인 사람들은 지방세포가 커지고 그 수도 증가함.

절연체: 열이나 전기를 잘 전달하지 않는 물체.

포화지방산: 분자를 이루는 탄소원자들이 서로 단일 결합으로만 이루어진 지방산.

불포화지방산: 탄소 사이에 이중 결합이 있는 지방산. 이중 결합이 많을수록 같은 탄소수의 포화지방산보다 녹는점이 낮아짐.

필수지방산: 체내에서 합성 하지 못해 꼭 섭취해야하는 지방산.

막지질(인산 지질)

-글리세롤 + 지방산 두 개 + 인산 + R기

-한 쪽 끝은 소수성, 다른 쪽 끝은 친수성의 성질 지님

-세포막의 주성분

스테로이드

-네 개의 고리 구조 화합물

-동물은 주로 간에서 콜레스테롤(R기에 따라 분류)을 합성함

스테로이드: 동식물에서 관찰되는 네 개의 고리로 이루어진 화합물.

콜레스테롤: 동물세포에서 풍부하게 관찰되는 스테로이드 물질.

역할은?

-세포막 안정성 유지

-각종 스테로이드 호르몬들의 전구체(성호르몬, 부신피질 호르몬)

-비타민 D의 전구체

-담즙염의 전구체(지질 음식물의 소화를 도움)

비타민 D: 칼슘과 인산의 흡수를 촉진해서 뼈의 형성을 도와줌, 비타민 D가 부족하면 구루병 등 심각한 뼈 질환이 발생함

쓸개즙: 척추동물의 간에서 생성되는 물질로 담낭에 비축되어 있다가 십이지장으로 분비됨.

아미노산: 단백질을 이루는 기본 단위 분자, 분자 내에 카르복시기와 아미노기를 갖는 화합물의 총칭. 대부분이 무색의 결정이며 물에 잘 녹고, 대표적인 양성 전해질임.

식물학(현화 식물)

꽃의 발생

-꽃의 형태 형성을 결정하는 호메오틱 유전자들로 ABC 시스템이 관찰됨

호메오틱 유전자 A,B,C가 단독 또는 상호 작용해서 꽃 기관들의 위치를 결정함

A와 C 유전자는 자신이 발현되는 위치에서 상대 유전자의 발현을 억제함.

A 단독 발현: 꽃받침

A, B 발현: 꽃잎

B, C 발현: 수술

C 단독 발현: 심피

수분

자가수분: 같은 식물체에 있는 하나의 꽃 안에서 또는 꽃 사이에 수분돼서 성공적으로 생식하는 경우

타가수분: 암수 딴 꽃, 암수 딴 그루 또는 한 꽃 안에 암수 배우자가 있더라도 서로 성숙 시기에 차이가 있거나 자가수분이 되지 않는 촉진 기작을 가지고 있는 경우.

자가불화합성: 같은 꽃이나 같은 그루의 다른 꽃 화분이 수분하면 수정이 저해되는 현상.

배우체 자가불화합성: 암술의 S 유전자가 RNase를 합성해 자신과 일치하는 꽃가루 유전형의 RNA를 분해해서 화분관 성장을 억제함.

포자체 자가불화합성: 포자체의 S 유전자 산물들이 리간드로 발현된 채 꽃가루가 생김. 꽃가루가 암술머리의 동일 유전자 수용체에 결합하면 화분관 성장이 억제됨.

수정

-암술머리에는 조세포에 의해 여러 유인 물질들의 농도 기울기가 생김

꽃가루가 암술머리에 수분되면, 꽃가루에서 화분관이 화분관핵에 의해 물질들의 농도 기울기를 따라 자람.

-화분관을 따라 이동하던 정핵이 핵분열을 해서 두 개가 됨.

-정핵들은 조세포의 세포질을 통해 배낭 속으로 침투해 각각 난세포, 배젖 형성 세포와 수정함.

수정된 난세포의 세포질에 Ca2+농도가 증가해서 다수정을 방지할 수 있음.

씨(종자)

씨의 발달

-접합자가 분열하면서 모체로부터 영양물질을 계속 전달받아 배젖이나 씨의 자엽에 저장함.

-밑씨는 씨방 벽과 분리돼서 독립하고 물이 소실돼서 건조해짐

쌍떡잎 식물: 2개의 떡잎을 지님, 배젖의 양분이 떡잎으로 이동해 저장됨

외떡잎 식물: 1개의 떡잎을 지님, 양분이 계속 배젖에 저장됨

배자루(배병): 배를 보체에 부착시키고 배젖 또는 모체로부터 배로 영양소들을 운반하는 역할을 함.

열매의 발달

-씨방이 발달한 구조

-속에 있는 씨를 보호하고, 씨를 효율적으로 산포시킴.

씨의 발아

-씨가 물을 흡수하면 효소들이 활성화돼서 저장된 영양물질들을 분해해 에너지를 얻음

-슈트가 땅을 뚫고 나옴

쌍떡잎 식물: 종피를 뚫고 나온 유근이 흙 속으로 자라고, 슈트는 갈고리 모양(정단훅)을 이루면서 땅을 뚫고 나옴

외떡잎 식물: 근초가 흙 속으로 뻗어 유근이 자라도록 돕고, 자엽초가 땅을 뚫고 나와 슈트가 자라는 길을 만듦.

조직계

-식물의 모든 기관들이 표피 조직계, 관다발 조직계, 기본 조직계로 이루어짐

표피 조직계: 표피조직이 모여서 식물체의 겉을 감싸는 조직계로 식물의 내부를 보호하는 기능을 함.

관다발 조직계: 물관부, 체관부, 형성층으로 이루어진 조직계로 식물체 내에서 수분과 양분을 이동시키고, 식물체를 지지하는 기능을 함.

기본 조직계: 표피 조직계와 관다발 조직계를 제외한 식물체의 대부분에 해당함. 양분합성 및 저장과 분비의 기능을 담당하며, 식물체를 지지 하는 역할도 함.

-1개 이상의 조직으로 이루어짐

-식물 전체에 연속적으로 연결되어 있어 각 기관들을 잇는 기능적 단위가 됨.

조직

분열 조직

-체세포 분열이 활발하게 일어남

영구 조직

-분열 조직에서 만들어진 세포가 다양하게 분화해서 특수한 기능을 갖게 된 조직

유조직: 크고 세포질이 발달되어 있으며, 물질대사가 활발하게 일어남

물질저장, 광합성 등 다양한 기능을 함

통도 조직: 물과 양분의 이동 통로 및 지지 기능을 수행함.

물관부, 체관부, 형성층

표피조직: 식물의 겉을 이루며, 보통 한 겹의 세포로 구성됨

기계조직: 식물체를 지탱하는 조직으로 세포벽이 두껍게 발달되어 있음.

표피세포: 예전에는 유세포의 일종으로 생각했지만, 지금은 별개의 세포로 구분 지음. 식물의 겉을 이루며, 기체교환을 위한 공변세포들이 발달함.

세포

유세포

-식물체에서 가장 많은 부분을 차지함

-얇은 일차벽만 지님

활발한 물질 대사를 함

-분열 능력이 있어서 식물에 상처가 나면 탈분화, 재분화를 해서 쉽게 다른 세포로 바뀔 수 있음.

후각세포

-두껍고 비목질화된 일차벽을 가지며, 세포가 성숙해도 죽지 않고 살아 있음

쌍떡잎 식물의 줄기, 잎에서 주된 보호 조직을 이룸

-유연한 지지 기능이 있음.

후벽세포

-일차벽과 두껍고 목질화된 이차벽을 가지며, 세포가 충분히 성숙하면 죽게 됨

외떡잎 식물의 줄기, 잎에서 주된 보호 조직을 이룸

-단단한 지지 및 강화를 함

목질화: 식물의 세포벽이 리그닌 성분 집적에 의해 비후 및 견고하게 되는 현상.

물관세포

-목질화된 두꺼운 이차벽이 세포가 죽은 뒤 물이 흐를 수 있는 빈 관을 형성함

헛물관

-양치류, 겉씨식물, 속씨식물 등에 존재

-방추형으로 엉성하게 연결된 세포들이 벽공을 통해 물을 이동시킴

물관요소

-속씨식물에 존재

-헛물관보다 짧고 넓은 세포의 말단에 천공판, 측면에 벽공을 통해 물을 이동시킴.

체관세포

체관요소

-핵을 비롯한 대부분의 소기관이 없음

반세포가 체관요소를 유지해 줌

-세포벽은 목질화 되어 있지 않고, 체관요소의 끝은 체판이 발달해서 물질들이 이동함

-속씨식물: 체관요소, 양치류, 겉씨식물: 체세포

반세포

-체관요소는 하나 이상의 반세포와 짝을 이룸

하나의 세포가 분열해서 체관요소와 반세포를 이루며, 두 세포 사이에 많은 원형질 연락사가 발달되어 있어 체관요소의 세포 기능을 도와줌.

-잎에서 합성된 광합성 산물을 체관요소로 수송함.

식물학(식물의 기본구조,식물의 양분 수송, 식물의 호르몬)

1.식물의 기본 구조(현화 식물)

1) 기관

뿌리

뿌리의 모양

주근계: 배에서 발달한 한 개의 원뿌리 주변에 곁뿌리들이 생김. 대부분의 쌍떡잎 식물과 겉씨 식물

수근계: 배에서 나온 뿌리가 죽고, 줄기에서 수염뿌리들이 발생하면 주변에 곁뿌리 들이 생김

양치 식물과 대부분의 외떡잎 식물

부정근: 주근 이외에 줄기, 잎 등에서 자라나온 뿌리

원뿌리: 식물의 씨앗에서 싹이 틀 때 씨앗 속에 있던 어린뿌리가 뻗어서 된 식물 뿌리의 중심이 되는 부분.

곁뿌리: 원뿌리에서 옆으로 가지를 쳐서 갈라져 나온 작은 뿌리로, 뿌리 주위에서 물과 무기양분을 흡수하도록 도와줌.

분화대: 뚜렷한 세포 유형들이 생김

신장대: 세포들이 원래 길이의 10배 이상 길어짐

분열대: 근관을 비롯한 새로운 뿌리 세포들을 형성함

근관: 젤라틴을 분비해 뿌리 끝부분을 보호함. 뿌리가 성장하면서 토양과 마찰로 벗겨지기도 함.

근관

-점액질을 분비해서 뿌리 끝과 분열 조직을 보호함

-세포 내에 평형립을 가지고 있어서 중력을 인식함

근단분열 조직

-빠른 분열을 해서 뿌리를 성장 시킴

표피

-원표피에서 분화함

-한 겹의 세포로 이루어짐

기공이 잘 발달되어 있지 않음

큐티클 층이 없어서 물을 잘 흡수할 수 있음

-뿌리털이 자라서 흡수 표면적을 넓힘

피층

-기본 분열 조직에서 분화하며, 뿌리의 가장 많은 부분을 차지함

내피: 피층 가장 안쪽에 발달 되어 있으며, 세포벽에 수베린이 침착된 카스파리대가 있음

수베린: 식물의 오래된 줄기나 뿌리의 세포벽이 코르크화 될 때 세포벽에 침착되는 물질.

내초

-중심주 제일 바깥에 발달된 한 겹으로 이루어진 세포층

-분열 시 곁뿌리를 형성함

-뿌리에서 코르크 형성층을 유도함

유관속조직

쌍떡잎 식물: 중심에 물관부, 주변에 체관부가 배열됨.

외떡잎 식물: 중심의 수 주변으로 물관부, 체관부가 환상으로 배열됨

물관부: 물과 무기질의 이동에 관여하는 식물의 관다발 조직.

체관부: 영양분, 특히 당과 같은 유기물질을 운반하는 식물의 관다발 조직.

줄기

줄기의 외부구조

마디: 줄기에서 잎이 나 있는 곳 

끝눈: 슈트의 끝에서 어린 잎으로 싸여 있는 부분

곁눈: 줄기와 잎 사이에서 생긴 분열 조직

파이토머

-식물의 기능 단위

-한 개 이상의 잎이 달린 마디, 마디 사이, 한 개 이상의 곁눈으로 이루어짐.

표피

-한 겹의 세포로 이루어지며, 종종 털이 있는 경우도 있음

피층

-얇은 세포벽을 지닌 유세포들로 이루어짐.

피층의 바깥층은 후각조직 또는 후벽조직이 지지함.

후각조직: 식물의 기본 조직으로 생장 중인 식물 부위를 유연하게 지지함.

후벽조직: 식물의 기본 조직으로 식물을 단단하게 지지하고 보호 작용을 함.

수

-줄기 가운데에 유세포들로 이루어진 기본 조직

-외떡잎 식물은 피층과 수를 구분할 수 없음 > 기본조직

관다발조직

쌍떡잎 식물: 수 주변에 환상으로 배열됨

외떡잎 식물: 기본 조직의 전체에 산재됨

겉씨식물과 일부 초본 쌍떡잎 식물은 관다발형성층이 있어서 2기 생장을 하지만, 외떡잎 식물은 관다발형성층이 없어서 2기 생장을 하지 못함.

줄기의 부피성장: 2기 생장

관다발형성층

-목본식물의 물관부와 체관부 사이에 전형성층이 분화한 부위

-계속 분열하면서 2기 체관부와 2기 물관부 세포들을 공급해 부피 성장을 일으킴

2기 물관부의 생장 속도 차이로 인해 나이테가 생김.

코르크 형성층

-줄기는 피층, 뿌리는 내초에서 유래함

-2기 생장을 하는 식물에서 수베린이 침착된 보호 조직인 주피를 형성해서 표피를 대체함.

잎

잎의 외부구조

쌍떡잎 식물: 엽신과 줄기에 부착하는 엽병으로 이루어짐

외떡잎 식물: 엽신과 줄기를 감싸는 엽초로 이루어짐.

엽신: 잎에서 잎자루를 제외한 잎사귀를 이루는 넓은 몸통 부분.

엽병: 잎과 줄기를 연결하는 부분. 잎자루 없이 잎몸이 바로 붙은 식물도 있으며 줄기의 위치에 따라 길이나 모양이 다름.

엽초: 줄기를 싸고 있는 앞의 아랫부분.

잎의 내부 구조

-1기 조직으로 이루어짐

-엽육조직:엽록체가 풍부해 활발한 광합성을 하는 부위

책상 엽육조직: 세포들이 빽빽하게 배열돼서 활발한 광합성을 하는 부위

해면 엽육조직: 세포들이 성기게 배열돼서 기체 확산이 원활한 부위

기공: 주로 잎의 뒤쪽에 존재하며, 물과 기체 교환을 조절함 2개의 공변세포가 기공 개폐를 조절함

공변세포: 기공의 주위에 있는 표피 세포가 변한 한 쌍의 초승달 모양의 세포, 공변세포의 팽압이 높으면 기공이 열려 증산량이 많아지고, 팽압이 낮으면 기공이 닫혀 증산을 막음.

꽃: 속씨 식물

꽃의 구조

수술

-소포자 모세포가 감수분열을 해서 4개의 소포자를 형성함

-각 소포자는 핵분열을 해서 화분관핵과 정핵을 만듦 > 꽃가루

심피

-암술머리, 암술대, 씨방으로 이루어짐

-꽃가루가 암술머리에 수분된 후, 씨방 속에 들어있는 밑씨와 수정을 함.

씨방: 밑씨가 발생하는 부분, 밑씨가 수정하면 씨방은 열매로 발달함.

밑씨: 씨방 속에서 발달함. 외피(나중에 씨껍데기가 됨)와 배낭으로 이루어짐

배낭: 밑씨 속의 대포자 모세포가 감수분열을 해서 세 개는 퇴화하고 한 개의 대포자만 남음

대포자가 세 번의 핵분열을 해서 난세포 한 개, 조세포 두 개, 반족세포 세 개, 핵 두개를 지닌 배젖 형성 세포가 됨.

꽃잎

-수분 매개자들이 알아볼 수 있는 특징을 지니며, 표피세포들은 휘발성 기름을 지니고 있어서 특별한 향을 갖기도 함.

바람이나 물에 의해 산포되는 식물들은 꽃잎이 발달하지 않기도함.

꽃받침잎

-보통 꽃잎과 같은 수로 존재하며, 꽃을 보호하는 역할을 수행함.

배설계(배설계의 기능과 종류, 인간의 배설기관)

1. 배설계의 기능과 종류

1)배설계의 기능

-수분, 염류의 배설을 조절해서 삼투압, Ph, 이온 농도 등의 항상성을 유지함

-질소 노폐물을 배설함

삼투압 조절

삼투 순응자

-체내 삼투압을 주변 환경과 비슷하게 맞춤

-대부분의 해양 무척추동물들과 연골어류

연골어류: 골격이 연골로 이루어진 원시적인 어류, 상어류와 가오리류가 있음.

삼투조절자

-삼투압을 주변 환경 삼투압과 관계없이 일정하게 유지함

-대부분의 해양 척추동물들과 담수 어류들

저삼투성 조절

-세포에 유기물을 축적하고, Na+, Cl- 이 유입 되면 능동적으로 배출함

-해양 척추 동물들

고삼투성 조절

-체액의 염분 소실을 막기 위해 능동수송으로 이온을 유지하고, 과잉의 수분을 제거하기 위해 묽은 농도의 오줌을 대량 배출함.

-담수동물들

육상동물의 조절

-건조 환경에서 수분 증발을 막는 외피 구조를 지님

-섭취한 물과 염을 이용해서 일정한 용질 농도를 유지하도록 신장에서 배설을 조절함

노폐물 배설

영양소의 대사

-탄수화물, 지방: 탄소, 수소, 산소

>이산화탄소, 물

-단백질, 헥산: 탄소, 수소 , 산소, 질소

>이산화탄소, 물, 암모니아

노폐물의 배설

-생성된 노폐물은 혈액을 통해 여러 기관으로 이동해서 몸 밖으로 배출됨

이산화탄소: 주로 폐에서 호기를 통해 배출됨

물: 호흡과 소변, 땀 등으로 배출됨

암모니아: 암모니아는 독성이 강해 동물에 따라 암모니아, 요소, 요산의 형태로 바꿔 배출됨.

암모니아: 독성이 있어서 배설에 많은 물이 필요함. 경골어류, 수생 무척추 동물, 올챙이, 장어

요소: 역동성 물질로 배설시 소량의 물이 필요함. 포유류, 양서류, 연골어류(상어, 가오리)

요산: 무독성 물질로 배설 시 물이 필요하지 않음. 곤충, 파충류, 조류

2) 배설계의 종류

원신관

-불꽃세포가 섬모 운동을 해서 여분의 물이 세관을 거쳐 배설공 쪽으로 흘러 배출됨

-편형동물, 윤형동물

신관

-혈액이 체강으로 확산된 후 섬모에 싸인 신구를 통해서 후신관으로 들어간 뒤 체외로 열린 구멍을 통해 배출됨

-환형동물: 고리모양의 체절 구조를 가진 무척추동물군의 총칭. 토양과 퇴적물의 성분을 비옥하게 하는 역할을 함.

체강액이 신구를 통해 후신관으로 들어감.

후신관의 세관세포가 여과액의 재흡수, 분비를 함

외신문을 통해 오줌이 배출됨.

말피기관: 절지동물의 배설 기관으로 1669년 말피기가 누에에서 처음 발견하였음. 척추동물의 배설기관인 신장의 세뇨관과 동일한 기능을 함.

-절지동물은 개방 순환계를 가지고 있어서 혈압을 이용해서 여과를 할 수 없음.

배설물을 능동수송해서 말피기관으로 배출한 후, 염과 물을 재흡수하고 남은 요산을 반고체 상태로 배설함.

신장

전신: 원구류(사구체)

중신: 어류, 양서류(사구체 + 보우만 주머니)

후신: 파충류, 조류, 포유류(사구체 + 보우만 주머니 + 세뇨관)

원구류: 쌍을 이루는 지느러미가 없는 척추동물, 칠성장 어목 및 먹장어목이 여기에 속함.

2. 인간의 배설기관

-체액조절

-체액의 산- 염기 균형 유지

-요소 및 이물질들의 배출

-비타민 D 활성화

-EPO와 레닌 분비

EPO: 신장에서 생산되는 당단백 호르몬으로 적혈구의 분화를 촉진함.

레닌: 단백질 분해효소의 일종으로 혈장 단백질인 안지오텐시노겐을 절단하여 안지오텐신I을 생성함. 신장의 사구체 옆장치가 레닌을 과립의 형태로 저장하고 있다가 여러 자극에 의해 혈중으로 방출함.

1)신장의 구조

-복강의 뒤쪽에 위치한 한 쌍의 장기

-신동맥, 신정맥이 중앙의 신우 쪽으로 각각 혈액을 들여오고 내보냄

신동맥 > 수입세동맥 > 사구체 > 수출세동맥 > 세뇨관 주위 모세혈관 > 세정맥 > 신정맥

기본 단위

-네프론 : 구조적, 기능적 단위

사구체 + 보우만 주머니 + 세뇨관(피질, 수질에 존재)으로 구성됨

-말피기소체: 사구체와 보우만 주머니를 합친 부분

-신장 한 개당 약 백만 개의 네프론을 지님

보우만 주머니 > 근위세뇨관 > 헨리고리 > 원위세뇨관 > 집합관

신우와 수뇨관

-신우: 수질 안쪽의 오목한 부분, 네프론에서 생성된 오줌이 모이는 장소

수뇨관(요관): 오줌을 방광으로 수송하는 굵은 관.

여과 : 혈액에서 내강으로 이동

재흡수: 내강에서 혈액으로 이동

분비: 혈액에서 내강으로 이동

배설: 내강에서 외부 환경으로 배출

> 혈관과 네프론 사이에 여과, 재흡수, 분비의 세 가지 과정이 일어남.

2) 신장의 기능

여과 > 재흡수 > 분비

여과

-사구체를 지나가는 혈장의 약 20%가 세포사이 틈으로 여과됨

(혈장 내 물질 농도 = 여과액 농도)

물질크기 

여과 X : 세포, 큰 단백질들

여과 O : 물, 포도당, 아미노산, 비타민, 무기염류, 요소 등

압력: 혈압이 높을수록 더 많이 여과됨

재흡수와 분비

재흡수

-인체에 필요한 성분들은 여과액이 세뇨관을 흐르는 동안 세뇨관 주위 모세혈관으로 재흡수 됨

포도당, 아미노산: 100% 재흡수

물: 99% 재흡수

무기염류: 필요량만큼 재흡수

요소: 일부 재흡수

분비

-세뇨관 주위 모세혈관을 흘러 가다가 불필요한 몇몇 물질들이 세뇨관으로 분비됨.

부위별 역할

하행지: 상행지에서 형성된 삼투 기울기를 이용해서 물 재흡수

상행지: 하행지에서 농축된 원뇨에서 Na+, Cl-을 촉진확산으로 재흡수

집합관: 바소프레신 작용 > 아쿠아포린 발현, 수질부의 농도 기울기를 따라 물 재흡수. 막단백질을 통해 요소 재흡수.

알도스테론: 부신피질에서 분비되는 스테로이드 호르몬으로 나트륨과 칼륨 농도의 조절에 관여함.

반류 증폭계

-간질액이 신장의 수질부를 따라 300 > 1200mOsm/L로 농도 기울기가 증가함.

헨리고리의 두꺼운 상해지에서 Na+, Cl-만 재흡수

상행지에서 만든 삼투 기울기를 이용해서 하행지에서는 물을 재흡수 함.

두 과정이 계속 진행되면서 수질부의 기울기가 만들어짐

반류 증폭계: 능동수송을 통해 신장의 수질부를 따라 삼투 기울기를 형성하는 시스템.

소화와 영양(소화와 흡수, 인간의 소화계)

1. 소화와 흡수

섭취 > 소화 > 흡수 > 제거

1) 에너지원

- 불연속적인 식사를 통해 얻은 연료 분자를 글리코겐(간, 근육 등), 지방(백색지방세포) 등으로 비축하고 있다가 필요할 때에 꺼내 대사해서 에너지를 획득함

-에너지원이 되는 영양소

탄수화물: 주된 에너지원.

지방: 저장 에너지원.

단백질: 보통 에너지원으로 사용하지 않지만 기아 등 특수 상황에서 대사함

영양부족

-에너지 요구량보다 적은 양의 양분을 섭취했을 때 체내 분자들의 대사가 일어남

글리코겐 > 지방 > 단백질

-저장했던 지방이 거의 소모되면 단백질의 대사가 크게 증가함. 이때 가장 먼저 혈장 단백질부터 분해하기 때문에 혈장 삼투압이 감소해서 몸에 부종이 생김

영양 과다

-과도한 양분 섭취로 남아도는 영양소가 저장돼서 체중이 증가함

가장 먼저 글리코겐이 늘어나고, 남아도는 탄수화물, 지질, 단백질은 체지방으로 전환돼서 저장됨

-고혈압, 심장병, 당뇨병 등 각종 성인병들을 일으킬 수 있음

탄소 골격

-우리 몸에서 직접 합성할 수 없는 일부 작용기들은 칼로리 섭취를 충분히 해도 결핍 될 수 있음.

무기원소

-원소에 따라서 하루에 1mg 미만 ~ 2,500mg 정도의 양이 필요함

다량 무기질: 생물의 생존을 위해 많은 양이 필요한 원소

미량 무기질: 생물의 생존을 위해 매우 적은 양만 필요한 원소

-무기원소가 결핍되거나 과잉 섭취하면 항상성이 깨져서 여러 가지 부작용이 생김

2)동물의 소화 작용

소화의 분류

세포내 소화 vs 세포외 소화

세포내 소화: 세포 내로 먹이를 엔도시토시스해서 직접 소화함

세포외 소화: 주머니 모양의 위수강 또는 발달된 소화관 내강으로 효소를 분비해서 물질을 잘게 분해한 후 흡수함.

기계적 소화 vs 화학적 소화

-기계적 소화: 음식물을 잘게 부숴서 소화액과 혼합하는 과정

저작운동(음식물을 씹기), 연동운동(소화관을 따라 음식물 덩어리를 밀어냄.), 분절운동(음식물을 앞뒤로 움직여 섞음)

-화학적 소화: 소화관 내강으로 소화 효소를 분비해서 섭취한 음식물들을 분해하는 과정, 효소마다 특정 기질과 반응함(기질 특이성)

연동운동: 동물의 위나 장의 수축운동, 종주근과 운주근이 상호 작용하여 기관 내용물을 섞고 수송함.

여러 가지 동물들의 소화

원생생물과 해면동물

-원생생물: 아메바 운동을 하면서 식포를 형성해 세포내 소화를 함

아메바 운동: 원형질의 유동에 따라 위족을 형성하여 움직이는 운동.

해면동물: 동정 세포의 편모로 먹이를 포획한 후, 변형 세포에서 세포내 소화를 함.

동정 세포: 편모를 이용해서 부유입자와 미생물을 포획함.

자포동물, 유즐동물, 편형동물

-위수강으로 소화 효소를 분비해서 부분적인 세포외 소화를 한 후, 식세포가 남은 입자들을 엔도시토시스해서 세포내 소화를 함

고등동물

-한쪽 끝은 입, 반대쪽 끝은 항문으로 된 긴 소화관이 발달함

소화관 내강으로 효소를 분비해서 물질을 분해하는 세포외 소화를 함.

-분해된 물질을 체내로 효과적으로 흡수하기 위해 넓은 표면적으로 이루어진 장을 지님.

2. 인간의 소화계

-고분자 물질들은 체내로 흡수하기 위해 소화 과정을 통해 저분자 물질로 분해되어야 함

고분자 영양소 > 저분자 영양소

(탄수화물, 단백질, 지방) (단당류 아미노산, 지방산, 모노아실글리세롤)

소화관: 입, 식도, 위, 소장, 대장, 항문을 잇는 관

부속 기관: 간, 이자, 쓸개

1) 소화 기관

1. 입

저작 운동

-음식물을 잘게 부수고 침과 섞어서 미뢰를 자극함

침 분비

-음식물을 뭉쳐서 삼키기 쉽게 만들고, 침에 녹여 미뢰의 수용체와 반응할 수 있게 함.

침 아밀라아제: 녹말을 엿당과 덱스트린으로 분해함

덱스트린: 녹말을 가수분해 할 때 녹말에서 말토오스에 이르는 중간단계에서 생기는 여러 가지 가수분해 산물들.

리소자임: 세균의 세포벽을 분해함

뮤신: 당단백질로 입의 내벽을 보호하고 음식물을 매끄럽게 만듦

-음식물이 외분비샘인 귀밑샘, 혀밑샘, 턱밑샘 등의 침샘에서 침 분비를 촉진함

교감 신경: 끈적한 마른 침을 분비함

부교감 신경: 전해질과 함께 물의 방출량이 증가해서 묽고 젖은 침을 분비함.

2. 인두와 식도

인두의 연하 반사

-혀가 음식물로 덩어리를 인두로 밀어내면 인두의 수용체가 인식해서 연수의 연하중추를 활성화 함

혀가 음식물이 입으로 역류하지 못하게 막아줌

연구개가 상승해서 목젖이 음식물이 비강으로 유입되지 못하게 막아줌

음식물이 기도로 넘어가지 못하도록 후두개가 닫히면, 호흡 중추가 억제돼서 불필요한 호흡 운동이 일어나지 않게 함.

인두 근육이 수축해서 음식물을 식도로 밀어 넣음.

식도의 연동운동

-인두에서 흉강을 가로질러 횡격막을 통과해 복강의 위와 연결된 관

호흡을 할 때에는 공기가 식도로 들어가지 않도록 인두식도 괄약근(상부식도 괄약근)을 닫았다가 음식물을 삼킬 때에만 괄약근을 엶

연동 운동을 일으켜서 음식물을 밑으로 내려보냄

위식도 괄약근(하부식도 괄약근)이 수축해서 위산의 역류를 막음.

식도는 점액을 분비해서 음식물이 잘 이동하도록 윤활 작용을 하고, 위산이 식도를 손상시키지 않도록 보호 작용을 함.

3. 위

-주름진 구조로 되어 있어서 음식물이 들어올수록 이완해 20배 정도의 부피 변화가 가능함

기능

-음식물을 저장하고 음식물의 배출 속도를 조절함

-규칙적인 연동운동을 해서 음식물과 위산을 혼합해 미즙을 만듦

-벽세포에서 염산, 주세포에서 펩시노겐을 분비해서 단백질 소화를 개시함

미즙: 위로 들어온 음식물이 위의 분비물과 혼합되어 액체속에 건더기가 들어있는 모양이 된 상태.

주세포

효소원 상태인 펩시노겐을 분비함

-염산이 펩시노겐을 펩신으로 활성화 하면, 펩신이 자가 촉매 작용으로 더 많은 펩신을 생성함.

벽세포

-위 내강으로 염산을 분해함

-펩시노겐을 펩신으로 활성화하고, 펩신이 작용할 수 있는 산성 환경을 조성함.

호흡계(호흡의 종류, 사람의 호흡계)

1. 호흡의 종류

외호흡: 공기 중의 산소를 폐로 받아들여 혈액으로 보내고, 혈액이 운반한 이산화탄소를 폐로 보내 몸 밖으로 배출하는 작용

내호흡: 혈액이 운반한 산소를 조직으로 공급하고, 조직에서 발생한 이산화탄소를 주변 혈액으로 배출 하는 작용

-단층 편평 상피로 이루어진 경계면을 통해 O2, Co2의 교환이 일어남

픽의 법칙: 액체 중에서 용질의 확산에 관한 법칙.

1) 피부 호흡

-피부의 겉을 젖은 상태로 유지해서 O2, CO2가 녹아서 확산됨

-피부가 각질로 덮여 있지 않은 동물들에서 일어남

-편형동물, 환형동물: 얇은 피부를 통해 기체 교환을 함

-양서류: 다른 호흡 기관의 보조 수단으로 사용함.

2) 아가미

-얇고 넓은 표피로 이루어진 호흡 표면이 외부 매질과 직접 접촉할 수 있게 겉으로 노출되어 있음

동맥(수입 혈관)이 정맥혈을 아가미로 운반하면 물이 반대 방향으로 흐르면서 효과적으로 기체 교환을 함

-연체동물, 갑각류, 어류 등 몸이 크고 대사가 활발한 대부분의 수생 동물에서 관찰됨.

O2농도가 높은 물이 아가미로 들어감 > O2농도가 낮아진 물이 빠져나감.

라멜라 전체 길이를 따라 물에 녹아 있던 O2는 혈액으로 확산됨.

라멜라를 관류하는 혈액은 라멜라 주변의 물과 반대방향으로 흐름.

3) 기관

-곤충의 호흡계는 순환계와 별도로 발달해 있음

-복부 측면의 기문을 통해 공기가 들어오면, 기관(Trachea)이 가지를 치면서 내부로 뻗어 공기를 확산 시킴

-근육이 기낭을 수축, 팽창시켜서 공기의 출입을 조절함

기문: 곤충을 포함한 기관 호흡을 하는 무척추 동물 체표에 분포하는 호흡문.

기낭: 수축으로 공기를 방출하고, 이완으로 주변의 공기를 흡수하는 방식으로 공기의 이동을 돕는 펌프.

4) 폐

-건조한 육상 환경에 적응하기 위해 젖은 호흡 경계면을 몸 속으로 확장해서 수분 증발을 최소화 함

-주변 근육들의 힘으로 폐를 팽창시켜서 대기보다 낮은 음압을 만들어 공기를 안으로 끌어들임

-파충류, 조류, 포유류에서 관찰됨

호흡1

O2가 풍부한 공기는 뒤쪽 공기주머니로 바로 흡입됨 > 날숨 시 유입 되었던 공기는 폐 속으로 흐름.

호흡2

폐로 들어왔던 공기는 다음 들숨 시 폐에서 앞쪽 공기주머니로 흐름.

최종적으로 다음 날숨 시 앞쪽 공기 주머니의 공기가 배출됨.

2. 사람의 호흡계

1) 호흡기의 구조

-구성: 코, 기관, 기관지, 폐 등

연구개, 목젖, 인두, 후두개, 후두, 성대, 식도, 기관, 횡경막

1. 비강

-콧구멍에서 인두에 이르는 공간으로, 공기를 받아들이는 통로 역할을 함

-공기 중의 불순물을 걸러내고, 공기를 가온, 가습함

2. 인두

-소화, 호흡의 공통 경로로 각각 식도와 후두로 연결됨

-음식물을 삼킬 때는 후두개가 닫혀서 음식물이 기도로 넘어가지 않게 하고, 호흡을 할 때에는 식도가 닫혀서 공기가 위로 넘어가지 않게 함

3. 후두

-기관의 입구에 위치한 여러 개의 연골로 이루어진 구조

-음식물이 넘어가지 못하게 후두개를 닫아 조절함

-후두의 아래쪽에 있는 성대는 공기가 통과할 때 진동하면서 소리를 냄

4. 기관, 기관지&세기관지: 섬모 운동으로 불순물을 제거함

-기관이 점점 분지되어 기관지를 이룸

기관과 기관지는 연골로 지지된 반경직 관을 형성함

-가장 작은 기관지에서 세기관지가 분지됨

연골 대신 평활근으로 둘러싸여 있음

부교감 신경: 세기관지 수축 > 기도 저항 올라감.

교감 신경: 세기관지 확장 > 기도 저항 내려감.

5. 폐포

-종말 세기관지 말단에 모여 있는 주머니 모양의 구조

폐포의 구조: 폐포액 내층, 폐포 대식세포, I형 폐포세포, II형 폐포세포, 세포사이액, 폐 모세혈관

폐는 수많은 폐포로 되어 있어 공기과 접촉하는 표면적이 넓어 기체교환이 효율적으로 일어남.

-폐포벽이 공기와 혈액 사이에 기체교환이 잘 일어나도록 매우 얇은 폐포 세포로 이루어짐

-근육이 없어서 스스로 운동할 수 없기 때문에 흉강 압력에 의해 확장, 수축이 일어남.

폐의 결합 조직은 신축성이 큰 엘라스틴을 다량 함유하고 있음

호흡 경계면이 물 층으로 덮여 있어서 흡기 후 폐포가 원래 크기로 잘 돌아갈 수 있게함.

호흡 경계면을 덮은 물 분자들의 표면장력을 줄이기 위해, 폐포 세포가 레시틴(계면 활성제)을 분비해서 폐가 쉽게 오그라들지 않게 함.

2) 호흡운동

-각 폐는 흉막으로 이루어진 늑막낭에 둘러싸여 있으며, 늑강은 늑막액이 채워져 있어서 호흡 운동 시 마찰을 줄여줌.

흉강의 대부분은 폐가 차지하고 있으며, 폐 이외에 심장, 혈관, 식도, 흉선 등이 관찰됨.

1. 흡기

-골격근인 횡격막과 외늑간근이 수축하면, 흉강이 확장해 음압이 발생해서 폐포가 확장하고 공기가 유입됨

2. 강제 흡기

-횡격막과 외늑간근을 더 강하게 수축하고, 목에 위치한 보조 흡기 근육들이 수축하면 흉강을 더 확장할 수 있음

3. 호기

-횡격막과 외늑간근이 이완하면, 흉강이 원래의 크기로 돌아와 공기가 유출됨.

4. 강제호기

-복근의 수축으로 횡격막이 상승하고 내늑간근이 수축하면 흉강을 더 좁힐 수 있음.

3) 호흡운동의 조절

1. 호흡 조절 중추

연수 

-흡기와 호기의 중추로서, 주기적인 호흡 운동이 일어날 수 있도록 조절함

뇌교

-부드러운 흡기와 호기가 일어날 수 있도록 연수의 호흡 조절을 미세조정함.

뇌간에 있는 호흡중추 > 뇌교 호흡중추 > 호흡 조정중추,지속성 흡기중추

연수 호흡중추 > 프리-뵈칭거 복합체, 등쪽 호흡군, 배쪽 호흡군

2. 호흡에 영향을 미치는 요인들

중추 화학 수용기

-연수에 위치함

말초 화학 수용기

-경동맥체, 대동맥체에 위치함

4)호흡량의 측정

-폐활량계에 연결된 튜브를 통해 공기를 호흡하면, 물 위에 떠 있는 드럼이 올라가거나 내려가면서 폐의 부피 변화를 기록함.

면역계(면역계, 1차 방어벽, 내재면역 반응, 적응면역 반응)

1. 면역계

1) 우리 몸에 침투하는 병원균들

-바이러스, 세균, 원생동물, 균류, 기생충 등 다양함.

2) 병원체들의 증식 방법

-세포내 증식: 주로 바이러스, 일부 세포 내 잠복하는 세균 등

-세포외 증식: 세균, 원생생물, 균류, 기생충 등

3) 방어 체계

-세포성 방어: 면역 세포들이 직접 표적과 접촉해서 방어를 함

-체액성 방어: 면역 세포가 분비한 물질들이 방어를 함(B 세포: 항체 분비)

4) 방어의 특이성 

-내재 면역(선천 면역): 감염이 일어나기 전부터 면역에 관련된 여러 분자나 세포들이 준비되어 있다가 병원체가 유입되면 비특이적으로 병원체에 대항하는 초기 방어 기작

대개의 병원체들이 지닌 공통적 특징을 인식해서 비특이적으로 작용함

-적응 면역: 병원체를 내재면역으로 다 제거하지 못할 경우, B 세포, T 세포가 활성화돼서 작용하는 방어 기작

병원체의 특이적 인지, 제거, 기억 반응으로 이루어짐

2. 1차 방어벽

1) 기계적 장벽

-피부의 상피세포: 외부 물질이 세포 틈새로 침투하지 못하도록 밀착 연접이 잘 발달되어 있음

-내부 상피세포: 섬모가 병원체들을 산성의 점액과 함께 쓸어내 제거함

2) 화학적 장벽

-눈물, 침, 땀: 리소자임을 섞어서 분비함

-입, 위, 소장: 다양한 소화효소를 분비해서 병원체를 분해함

3) 미생물학적 장벽

-대장: 정상 세균총이 서식해서 병원성 세균들의 성장을 억제함

리소자임: 세균의 세포벽 성분인 다당류의 N-아세틸뮤람산과 N-아세틸글루코사민 사리의 글리코시드 결합을 가수분해하는 효소 

정상 세균총: 기도, 소화관, 비뇨기, 성기, 피부, 눈 등 외부와 접하는 피부 및 점막에 생존하는 미생물

3. 내재면역 반응(비특이적 반응)

1)화학적 반응(체액성)

1.보체

-대부분 간에서 합성되는 20 여개의 혈장 단백질들

-56도에서 30분 정도만 가열해도 쉽게 변성됨

-효소원 상태로 혈액을 떠돌다가 병원체가 유입되면 효소들의 연쇄 반응으로 활성화됨

대체 경로: 세균이 유입되면 세균의 세포벽 성분 때문에 보체가 활성화됨

렉틴 경로: 일부 세균과 바이러스 표면의 만노오스 당에 의해 보체가 활성화됨

고전 경로(적응면역): 병원체 표면에 lgM(한분자) 또는 lgG(두 분자) 항체가 결합해서 활성화됨

연쇄적으로 활성화된 보체들에 의해 병원체의 세포막에 구멍을 형성해 손상을 일으킴

보체: 혈액, 림프액 속에 함유된 단백질의 일종으로 용균반응이나 용혈반응을 일으킴.

혈장 단백질: 혈장에 함유되어 있는 단밸질로, 알부민과 글로불린이 대부분의 차지함.

히스타민

-비만세포, 호염구에서 방출됨

소동맥 이완: 열, 발적 현상

모세혈관 투과도 증가: 부종, 염증 반응

세기관지 평활근 수축

비만세포: 알레르기의 주요인이 되는 면역 세포

분비 단백질들

-사이토카인: 세포에서 분비되어 수용체를 지닌 주변 세포들에 영향을 미치는 단백질들

-인터류킨: 백혈구 세포에서 분비되는 사이토카인들

2) 세포성 반응

1. 세균 감염 시(세포 외 증식 병원체)

호중구

-조직에 상주하던 면역세포들의 신호에 의해 혈액에서 상처 조직으로 가장 먼저 유입됨

-조직으로 대량 침투해서 식세포 작용을 하고 약간의 분해 과립을 방출함

-병원체를 섭식하고 곧 죽어서 고름이 됨

호중구는 상처 조직에 가장 먼저 침투하는 백혈구 세포임.

대식세포

-미리 조직에 상주하거나 혈액을 떠돌던 단핵구가 조직 세포들의 유도 신호에 의해 상처 조직으로 유입돼서 대식세포로 분화함

-조직에 침투한 세균이나 각종 찌꺼기들을 왕성하게 섭식하고 분해 과립을 방출함

-수명이 길어서 계속 병원균들을 제거함

대식세포는 조직에서 다양한 섭식에 관여하는 중요한 백혈구 세포임.

내재 면역 수용체: 세균 표면을 비특이적으로 인식함 > 파고좀을 형성해서 섭식

보체, 항체 수용체: 옵소닌화 된 세균을 섭식함

만노오스 수용체: 여러 병원체들 표면의 만노오스와 결합함

스캐빈저 수용체: 음이온 중합체 또는 LDL 등을 인식함

톨-유사 수용체: 병원체의 특정 분자 패턴을 인식해서 각종 사이토카인들의 분비를 촉진함

옵소닌화: 보체, 항체 등이 병원균에 부착되어 섭식하기 쉬워지는 현상.

인터페론

바이러스에 감염된 일반 세포들에서 분비됨.

-주변 세포들의 전사, 번역을 억제시켜 바이러스의 증식을 막음.

-주변 세포들에서 방어기작이 일어날 수 있게 함.

-NK 세포를 활성화해서 바이러스에 감염된 세포를 공격하게 함.

NK 세포

-바이러스에 감염된 세포나 암세포를 제거함

세포막 표면에 MHC I의 발현량이 감소한 세포를 인식해 세포 사멸 신호를 전달함

바이러스 감염 > 바이러스 단백질 합성 > MHC 합성

암세포 > 적응면역을 회피하기 위해 MHC 발현을 억제함.

수지상 세포

-긴 돌기를 지니고 있으며, 조직에 상주하면서 소량의 병원체와 찌꺼기들을 섭식함

-병원체를 내재면역으로 다 제거하지 못할 경우 적응면역 반응을 유도함

수지상 세포는 내재면역과 적응면역을 연계하는 백혈구 세포임.

4. 적응 면역 반응

-병원체를 내재면역으로 다 제거하지 못할 경우 B 세포, T 세포가 활성화 돼서 작용하는 방어 기작 

-특정 항원에 대해 특이적인 면역 반응을 수행함

-면역 기억을 해서 같은 병원체가 재감염되면 더 강한 면역 반응을 일으킴

B 세포: 비장이나 림프절과 같은 말초 림프계 조직 중에 존재하는 림프구의 하나로 항체를 생산함. 성숙 과정에서 흉선을 거치지 않아 흉선 비의 존성 세포라고도 함

항원: 물질이 체내에 침입한 경우 면역 반응을 일으키는 물질.

1) 1차 면역기관 vs 2차 면역 기관

1차 면역 기관: B 세포와 T 세포의 생성 및 성숙 장소

골수: 골수줄기 세포에서 B 세포가 분화하고 성숙함

흉선: 골수에서 분화한 전구 세포들이 흉선으로 이동해서 T 세포로 성숙함

2차 면역기관: B 세포와 T 세포의 활성화 장소

-면역세포가 외부 항원과 반응하여 활성화되는 기관

-림프절, 비장, 편도, 충수 등

특이 항원 부재 시: 성숙한 B 세포와 T 세포들은 혈관을 따라 2차 면역 기관들을 방문하고 다님. 방문한 림프절에서 특이 항원과 접촉하지 못하면, 유출 림프관을 통해 나가서 혈관으로 회수됨

특이 항원 존재 시: 림프절로 들어온 T 세포가 특이 항원에 의해 활성화되면 B 세포의 활성화를 일으켜 항체를 분비하게 함.