배설계(배설계의 기능과 종류, 인간의 배설기관)

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.