세포와 조직
세포의 구조 및 작용
세포는 세포막, 핵, 세포질로 구성되며 모든 생물체의 기본단위이다. 기능이나 소속된 조직에 따라 원형, 아메바형, 타원형 등 모양이 다양하다.
- 세포막: 세포를 둘러싼 두 겹의 단위막으로 지질, 단백질, 탄수화물이 주성분이다. 세포의 외부 경계를 형성하고 형태를 유지하며, 영양분과 각종 이온이 이동하는 통로 역할을 한다. 물질 이동 방식은 능동적 이동(에너지를 사용해 물질을 끌어들이거나 불필요한 물질을 배출하며 대부분의 물질 이동이 이에 해당)과 수동적 이동(확산, 여과, 삼투)으로 나뉜다.
- 핵: 유전자를 복제하거나 유전정보를 전달하며 세포분열과 단백질 합성에 관여한다. 핵막, 인, 염색질, 핵질로 구성된다.
- 세포질: 핵과 세포막 사이에 있는 반유동성 액체로 세포의 성장과 재생에 필요한 물질을 함유하며 물, 전해질, 단백질, 지질, 탄수화물로 구성된다.
- 세포 소기관: 미토콘드리아(사립체), 활면형질내세망(활면소포체), 조면형질내세망(조면소포체), 골지체, 리소좀(용해소체), 리보솜, 중심체가 있다.
조직구조 및 작용
조직은 결합조직(연골조직, 골조직, 지방조직, 혈액조직), 근육조직(심근, 골격근, 평활근·내장근), 신경조직(뉴런과 신경교세포), 상피조직(편평상피 - 피부, 혈관, 림프관 등 / 입방상피 - 한선, 피지선, 자궁내막 등 / 원주상피 - 요도, 항문의 점막, 기도 등 / 이행상피 - 방광, 신우, 요관 등)으로 분류한다. 인체는 세포에서 시작하여 조직, 기관, 계통(기관계)을 거쳐 하나의 인체를 이루며, 기관계에는 골격계, 근육계, 소화기계, 호흡기계, 신경계, 감각계, 순환기계, 내분비계, 비뇨계, 생식계, 외피계가 있다.
뼈대(골격)계통
뼈의 형태 및 발생
정상적인 성인의 골격은 206개의 뼈로 구성되며 결합조직에 의해 기능적으로 연결된다. 체중의 약 20퍼센트를 차지하고, 뼈·연골·관절·인대를 총칭하며 인체에서 가장 단단한 조직이다. 골격계의 기능은 지지기능, 보호기능, 조혈기능, 운동기능, 저장기능 다섯 가지이다.
골의 구성은 다음과 같다. 골막은 골외막(뼈의 외면을 덮으며 신경과 혈관이 통과하고 근육·힘줄이 부착되며 골절 시 회복과 재생이 가능한 부위)과 골내막(골수강을 덮으며 뼈의 형성과 조혈에 관여)으로 나뉜다. 골조직은 골막 바로 아래의 단단한 부분으로 표면은 치밀골, 중심부는 다공성의 해면골로 이루어진다. 골수강은 가장 안쪽에 위치하며 골수가 가득 차 적혈구와 백혈구를 생산하는데, 적골수는 조혈작용을, 황골수는 지방저장을 담당한다.
뼈는 모양에 따라 여섯 가지로 분류한다.
- 장골(긴뼈): 상완골, 요골, 척골, 대퇴골, 경골, 비골
- 단골(짧은뼈): 수근골, 족근골
- 편평골: 납작한 모양으로 두개골, 견갑골, 늑골
- 불규칙골: 척추뼈, 두개골의 접형골, 이소골
- 함기골: 상악골, 전두골, 측두골, 사골
- 종자골: 건 속에 있는 작은 뼈로 슬개골이 대표적이다.
척주골은 척추뼈가 모여 구성되며 머리와 몸통에 움직임을 부여하고, 성인 척주에는 4개의 만곡이 있어 척수를 뼈로 감싸 보호한다. 총 26개의 뼈로 이루어지며 경추 7개, 흉추 12개, 요추 5개, 천골 1개, 미골 1개로 구성된다. 두개골은 뇌두개골을 구성하는 뼈로 전두골, 두정골, 후두골, 접형골, 측두골, 사골 등으로 이루어진다.
관절은 둘 이상의 뼈가 연결된 부분으로, 관절낭에 싸인 관절강의 윤활액이 운동을 가능하게 한다. 섬유성 관절(뼈와 뼈 사이가 섬유성 결합조직으로 연결), 연골성 관절(연골조직으로 뼈와 뼈가 연결), 활막성 관절(윤활액이 있는 팔다리형 관절)로 구분한다. 연골은 골격계의 결합조직으로 연골세포와 연골기질로 구성되며 골과 골 사이의 충격을 흡수하는 탄력 있는 유연한 단백질이다. 연골의 종류로는 초자연골(유리연골 - 늑연골, 후두연골, 관절연골), 섬유연골(척추 사이에 존재), 탄력연골(귓바퀴, 이관, 후두덮개)이 있다.
전신뼈대(전신골격)
체간골격은 두개골(뇌두개골 9개, 안면두개골 14개), 이소골(귀속뼈 좌우 6개), 설골(목뿔뼈 1개), 척추골(26개), 늑골(좌우 24개), 흉골(1개)로 구성된다. 사지골격은 상지골(상지대인 견갑골·쇄골 좌우 4개와, 자유상지골인 상완골·요골·수근골·중수골 등 좌우 60개)과 하지골(하지대인 골반 좌우 2개와, 자유하지골인 대퇴골·슬개골·족근골·중족골·경골 등 좌우 60개)로 구성된다.
근육계통
근육의 형태 및 기능
근육은 신체운동을 담당하는 조직으로 약 650개의 근육으로 구성되며, 혈관·신경·근막·건(힘줄)이 함께 작용하고 체중의 40~45퍼센트를 차지한다. 운동은 근육, 뼈, 관절의 조합이 필요하며 수축과 이완작용에 의해 움직임이 발생한다. 근육의 기능은 운동 기능, 자세유지 기능, 체열생산 기능, 배뇨·배변 기능, 음식물 이동 기능이다.
근수축의 종류
- 연축: 한 번의 자극으로 짧은 기간 일시적으로 수축하는 것
- 강축: 반복된 짧은 자극인 연축이 합쳐져 나타나는 큰 수축
- 긴장: 근육의 부분 수축
- 강직: 근육이 굳는 상태
- 마비: 골격근의 수의적 수축이 불가능한 상태
- 세동: 각각의 근섬유가 비동시적으로 수축하는 것
- 경련: 다양한 근육이 불규칙적으로 수축하는 현상
근육의 분류
기능적으로는 수의근(의지대로 움직일 수 있는 골격근)과 불수의근(내장근)으로 나뉜다. 구조적으로는 횡문근(가로무늬근육인 골격근)과 평활근(민무늬근인 내장근 등)으로 나뉜다. 구성 위치에 따라서는 심장근(심근), 골격근, 내장근(평활근으로 내장기관과 혈관벽 등)으로 나뉜다. 골격근은 골격에 부착된 횡문근으로 단백질로 구성되며 인체에 약 600여 개가 있어 체중의 40퍼센트를 차지하는 수의근이다. 자세유지, 체중 지탱, 수의적 운동, 내장 보호 기능을 하며, 근막·건·건초·점액낭이 골격근을 보조한다.
전신근육
전신근육은 부위별로 다음과 같이 나뉜다. 안면근은 전두근, 모상건막, 추미근, 안륜근, 상순비익거근, 대관골근, 소관골근, 구륜근, 이근, 구각하체근, 하순하체근으로 구성된다. 저작근은 교근, 측두근, 외측익돌근, 내측익돌근이다. 목근육은 광경근, 흉쇄유돌근, 설골근이다. 등근육은 천배근, 심배근, 후두하근이다. 흉부근육은 호흡근과 흉근으로, 복부근육은 전복부근과 하복부근으로 구성된다. 상지근육은 어깨근육과 상완근으로, 하지근육은 둔부근, 전대퇴근, 후대퇴근(슬와근), 하퇴근육으로 구성된다.
신경계통
신경조직
신경계는 외부의 자극을 받아 뇌에 전달하고, 전달된 자극을 판단해 명령을 반응기로 전달함으로써 몸의 여러 기능을 조절하는 역할을 하며, 중추신경계와 말초신경계로 나뉜다. 신경계의 기능은 감각기능(내외부 환경에 대한 감각 및 지각), 통합기능(중추신경계에서 감지된 정보를 통합해 적절한 반응을 결정), 운동기능(결정된 반응을 조직이나 세포가 수행하도록 함) 세 가지이다.
신경계의 구조는 다음과 같다. 뉴런은 신경계의 기본 단위이며, 신경세포체는 뉴런의 본체로 신경세포에 필요한 물질을 공급한다. 신경돌기는 자극을 받아들이는 수상돌기(가지돌기)와 자극을 전달하는 축삭돌기(축색돌기)로 나뉜다. 시냅스는 뉴런 사이에서 정보를 상호 교환하는 접촉부위이며, 신경초는 뉴런을 지지하고 보호하며 말초신경 재생에 관여한다.
중추신경
중추신경계는 신경계의 중추로서 신경정보를 통합하고 제어하며 뇌와 척수로 구성된다. 뇌는 대뇌(약 80퍼센트), 간뇌, 소뇌, 중간뇌, 다리뇌, 숨뇌로 구분된다. 척수는 척추 내에 위치하며 뇌와 말초신경 사이의 감각전달 통로 역할을 한다.
말초신경
말초신경계는 중추신경계와 연결되며 체성신경계와 자율신경계로 나뉜다. 체성신경계는 의식적인 활동을 담당하여 골격근의 수의적 운동과 감각을 지배하며, 뇌신경 12쌍과 척수신경 31쌍(경신경 8쌍, 흉신경 12쌍, 요신경 5쌍, 천골신경 5쌍, 미골신경 1쌍)으로 구성된다. 자율신경계는 무의식적 활동을 담당하며 내장, 혈관, 선 등에 분포해 생명유지와 관련된 기능을 조절한다. 교감신경(긴장·흥분·운동 등에 관여하며 주로 낮에 작용)과 부교감신경(휴식과 관련되며 주로 밤에 작용)으로 구성된다.
순환계통
순환계는 호르몬, 항체, 영양분, 물, 이온 등을 포함한 혈액 공급, 산소와 이산화탄소의 교환, 신장을 통한 노폐물 배출 기능을 담당하며 혈액 순환계와 림프 순환계로 분류한다.
심장과 혈관
심장은 혈액순환계의 중심으로 동맥을 통해 온몸의 모세혈관으로 혈액을 보내고, 정맥을 통해 온몸을 돌고 온 피를 폐로 보낸다. 심장은 4개의 방과 4개의 판막으로 구성되며 성인 심장의 무게는 250~300g 정도이고 흉골 정중선에서 좌측에 위치한다. 심장의 혈액순환은 체순환(좌심실 → 동맥 → 모세혈관 → 정맥 → 우심방)과 폐순환(우심실 → 폐동맥 → 폐 → 폐정맥 → 좌심방)으로 나뉜다.
혈관은 동맥계(대동맥, 동맥, 소동맥으로 영양분과 산소를 함유), 정맥계(소정맥, 정맥, 대정맥으로 노폐물을 운반), 모세혈관(동맥과 정맥을 연결하며 혈액과 조직 사이의 산소·영양·이산화탄소·대사노폐물 교환을 담당)으로 구성된다. 혈액은 운반작용, 조절작용, 방어 및 식균작용, 지혈작용을 하며, 골수에서 생성되어 산소를 운반하는 적혈구, 면역세포로서 항체를 생산하는 백혈구, 혈액응고와 지혈을 담당하는 혈소판, 혈구를 제외한 액체성분으로 수분이 90퍼센트인 혈장으로 구성된다.
림프
림프순환계는 체액의 순환을 담당하며 말단에서 심장으로 향하는 일방적인 구조를 가진다. 순환 경로는 모세림프관 → 림프관 → 림프절 → 림프본관 → 집합관 → 쇄골하정맥의 순이다. 림프순환계는 체액순환, 면역기능, 운반기능을 담당하며 림프, 림프관, 림프절로 구성된다.
소화기계통
소화기관의 종류
소화기계는 음식물의 섭취와 소화, 영양분 흡수, 배설을 담당하며 소화관과 소화부속기관으로 구성된다.
소화관은 다음과 같다. 구강은 저작작용을 하고 타액으로 당질을 분해한다. 인두는 구강과 식도 사이에 위치한다. 식도는 연동운동으로 음식물을 위로 이동시킨다. 위는 기계적 소화와 효소작용에 의한 화학적 소화를 함께 담당한다. 소장은 탄수화물 소화효소가 포함된 소장액, 담즙산, 췌액에 의한 화학적 소화가 이루어지는 곳이다. 대장은 대장액을 분비해 대장벽을 보호한다.
소화부속기관으로는 간(담즙 생성·분비, 포도당을 글리코겐으로 저장, 해독·면역·물질대사·호르몬 조절 등에 관여), 담낭(간에서 생성된 담즙을 저장하고 분비), 췌장(당질분해효소인 아밀라아제, 단백질분해효소인 트립신, 지질분해효소인 리파아제를 분비하고, 인슐린과 글루카곤 분비로 혈당량을 조절하는 내분비와 외분비를 겸한 혼합성 기관)이 있다.
소화와 흡수
소화는 저작작용과 소화관 운동(연동운동, 분절운동)에 의한 기계적 소화와, 소화효소에 의한 가수분해인 화학적 소화로 나뉜다. 소화효소는 탄수화물 분해효소(프티알린, 말타아제, 인버타아제, 락타아제), 단백질 분해효소(펩신, 트립신, 키모트립신), 지방 분해효소(리파아제)가 있다. 흡수는 소장에서 대부분의 영양소가 이루어지며, 대장에서는 수분과 소장에서 흡수되지 않은 무기질이 흡수된다.