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2. 골격계
뼈가 일정한 배열을 하여 인체의 기본적인 구조를 이루는 것을 골격이라 한다.
골격은 뼈, 연골, 인대 등으로 구성되며, 뼈 및 연골은 관절의 형태로 서로 연결되어 있으며, 인대가 이들 관절을 지탱해준다.
뼈는 골세포와 골질의 세포간질로 되어있는 특수결합조직이다.
골질은 칼슘과 인의 저장창고로 85%의 인산칼슘과 10%의 탄산칼슘을 포함하고 있어 단단하다.
>> 뼈의 기능 <<
- 저장기능 : 칼슘, 인 등의 무기질이나 염화물을 저장하고 필요에 따라 혈액에 방출한다.
- 조혈기능 : 장골의 골단, 편평골, 단골 등의 해면질에 있는 적색골수에서는 활발한 조혈이 이루어진다.
- 보호기능 : 뇌, 내장, 척수, 안구 등의 내부장기를 보호한다.
- 지지기능 : 코 등의 연부조직을 형태적으로 지지, 추골과 하지골은 체중을 지지한다.
- 지렛대 작용 : 뼈에 붙어있는 근육이 관절의 운동에 대해 지렛대의 역할 중 힘팔의 작용을 한다.
>>뼈의 구조 <<
뼈는 골막, 골질, 골수 등으로 구성되어 있다.
- 골막 (periosteum) : 연골로 덮힌 뼈의 관절단 표면을 제외한 모든 뼈의 표면을 싸고 있으며,
근육이나 건이 뼈에 부착할 수 있는 자리를 마련해 준다.
이 섬유성의 골막은 강한 결합조직의 막으로 혈관과 신경이 많이 분포되어 뼈에 영양을 공급하고,
뼈를 보호하여 뼈의 재생에 중요한 역할을 한다.
- 골질 (osteoid) : 골질은 치밀질과 해면질의 두 조직으로 되어있다.
외부에 있는 치밀질은 골세포와 기질로 조밀하게 구성되어 있으며, 단단한 부분으로 주로 혈관이나 신경이 통하는 관인 하버스계로 구성되며, 내부의 해면질은 스펀지처럼 구멍이 많은 골소강들이 서고 얽혀있는 망상 구조로 되어있으며, 그 속에 조혈기관인 골수가 있다.
- 골수 (bone marrow) : 골수에는 적골수와 황골수가 있는데, 적골수는 많은 혈관을 보호해주는 약간의 결합조직으로 구성되어있으며 골수세포, 적아세포, 파골세포등이 많아 조혈작용을 하며, 성인의 장골의 골단, 단골 및 편평골의 해면질내에 있으며, 황골수는 많은 혈관과 세포들을 지니는데 적골수의 조혈작용이 중지되어 주로 지방으로 대치된 상태의 골수로 성인의 장골의 골간에서 볼 수 있다.
>>뼈의 분류 <<
- 형태적 분류
- 장골(long bone) : 두개의 골단과 한개의 골간으로 구성되어 있으며, 골간부는 중앙부분이 가늘어지는 형태로 주로 두껍고 단단한 치밀골로 장력이 있으며, 그 내부는 골수강을 형성한다.
상완골, 대퇴골, 요골, 척골, 경골, 비골 등으로 중력을 지탱하거나 근육에 대해 지렛대 역할을 한다.
- 단골(short bone) : 구조는 장골과 같으나 짧고 수근골, 족근골 등이 이에 속한다.
길이가 짧아 장골에 비해 운동범위가 제한적이다.
- 편평골(flat bone) : 납작하고 편평한 모양으로 두정골, 견갑골 등이 있고, 근육의 부착을 위해 넓은 면이 있다.
- 불규칙골(irregular bone) : 모양이 복잡하고 특이하며, 여러 가지 돌기를 가지는 경우가 있는데 척추골, 두개골 중의 많은 뼈들이 이에 속한다.
- 위치적 분류
- 두개골 : 뇌두개8개 + 안면골 15개 = 23개
* 뇌두개 - 후두골1 / 접형골 1/ 측두골2 / 두정골2 / 전두골1 / 사골
* 안면골 - 하비갑개2 / 누골2 / 비골2 / 서골1 / 관골2 / 구개골2 / 상악골2 / 하악골1 / 설골1
- 체간 : 척추32개~34개 + 흉곽25개 = 57개
* 척추 - 경추7 / 흉추12 / 요추5 / 선추5 / 미추3~5
* 흉곽 - 흉추12 / 늑골 12쌍 / 흉골1 /
- 사지 : 상지64개 + 하지62개 = 126개
* 상지 - 상지대골 - 쇄골2 / 견갑골2
- 자유상지골 - 상완2/ 전완(요골2 / 척골2) / 수골(수근골16 / 중수골10 / 지골28)
* 하지 - 하지대 - 관골2 / 대퇴골(대퇴골2 / 슬개골2) / 하퇴골(경골2 / 비골2)
- 자유하지대 - 족골(족근골14 / 중족골10 / 족지골28)
>>연골(cartilage)<<
연골은 단단하고 약간 탄력이 있는 투명한 조직으로 딱딱한 젤리와 유사하다.
연골에는 소관이나 하버스관이 없고 연골세포간의 물질이동은 세포간질을 통한 확산으로 이루어진다.
세포간질은 젤리모양의 기질에 포장된 교원섬유의 그물로 구성되어 있다.
관절연골의 기능에는
과다한 마모를 방지, 운동에 따른 충격 흡수, 관절의 맞춤을 원활하게 하며, 관절의 탈구를 방지한다.
- 초자연골(hyaline) : 맑고 투명한 청백색이며, 많은 교원섬유가 기질내에 묻혀있다.
뼈의 관절면, 늑연골, 기관, 후두, 코 등에서 볼수 있다.
- 섬유연골(fiber) : 매우 질기며 압력과 견인의 힘이 크고 섬유성 결합조직과 구조가 비슷하다.
치밀한 교원섬유로 된 결합조직으로 사이사이 초자연골의 기질과 같은 부분이 있다.
- 탄력연골(elastic) : 연골중에 가장 탄력성이 풍부한 것으로 외이, 이관, 후두개 등에 있다.
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>>관절(joint)<<
뼈의 연결은 봉합, 연골결합, 관절의 세가지가 있는데, 봉합은 뼈사이가 톱니와 같이 결합해서 밀착되어 전혀 움직이지 않는 뼈의 결합으로 두개골의 결합상태를 말한다. 연골결합은 흉골과 늑골사이에 늑연골이 있어 결합된 것처럼 연골에 의해 결합된 경우이며, 관절은 뼈와 뼈 사이에 관절강이 있어 운동을 할 수 있는 구조이며 사지가 이에 해당된다.
- 관절의 구조 :
관절을 형성하는 두개의 골단은 보통 한쪽이 볼록한 관절두(joint caput)와 오목한 관절와(joint fossa)가 있다.
관절은 연골로 덮혀있어 매끈하기 때문에 자유로운 운동이 가능하고 서로 부딪치지 않는다.
두 골단은 관절포로 싸여 있어 두 골단과 관절포에 의해 관절강이 형성되고, 속에 활액이 있어 골단의 충돌을 방지하고, 관절면의 마찰도 감소된다.
관절의 외측에는 인대가 두 뼈를 연결하고 있어 관절을 보호하고, 과도한 신전을 방지하는 역할을 한다.
- 관절의 종류
관절두와 관절와의 모양에 따라 관절의 운동범위가 결정되므로 관절은 관절을 구성하는 뼈의 수, 운동축, 뼈의 모양 등에 따라 구분한다.
- 뼈의 수에 따른 구분
* 단관절(simple articulation) : 두 뼈로 된 관절로 견관절, 고관절 등이 있다.
* 복관절(compound articulaton) : 세뼈이상의 뼈로 이루어지는 관절로 주관절, 요골 수근관절 등이 있다.
- 운동축의 수에 따른 구분
* 일축성 관절 : 관절운동이 한 축으로만 이루어지는 관절로 중수지절관절등이 있다.
* 이축성 관절 : 관절운동이 두개의 축에 의해 이루어지는 관절로 요골수근관절등이 있다.
* 다축성 관절 : 여러 개의 축으로 자유로이 운동하는 관절로 견관절등이 있다.
- 관절의 모양에 따른 구분
* 구관절(spheroid j.) : 관절두가 볼록하고 관절와가 오목하여 여러 방향으로 자유롭게 운동하는 관절로, 견관절, 고관절이 있다.
* 안관절(saddle j.) : 관절두와 관절와가 모두 말 안장처럼 좌우로 퍼져있는 관절로, 엄지손가락의 제일수근중수관절이 있다.
* 경첩관절(hinge j.) : 홈이 파인 관절두와 이에 맞는 모가 있는 관절와로 이루어져 마치 경첩과 같이 운동방향이 수평축을 따라 한쪽 방향으로 되는 관절로, 슬관절과 주관절등이 있다.
* 차축관절(trochoid j.) : 원판상의 관절두와 이에 적합한 관절와가 바퀴처럼 감싸면서 도는 관절로, 경추관절과 요척관절이 있다.
* 과상관절(condyloid j.) : 관절두가 구형이고 관절와가 얕은 소켓 모양으로 되어 있어 회전운동이 안되는 관절로, 굴곡과 신전만 할 수 있고, 악관절과 중수지절관절이 있다.
* 타원관절(ellipsoid j.) : 관절두가 타원형이고 관절와는 얕은 오목모양인 관절로, 요골수근관절이 있다.
* 평면관절(plane j.) : 모양과 크기가 거의 같은 두 관절면이 평면으로 되어 그 사이에 활주만이 있는 관절로, 수근간관절, 족근간관절등이 있다.
3. 근육계
>> 근육의 생리적 특성 <<
- 수축성(contractilty) : 근섬유는 자극을 받으면 근원섬유의 길이가 수축한다.
- 탄성(elasticity) : 근섬유가 잡아당겨 길어졌을 경우 그냥 두면 원상태로 돌아간다.
- 흥분성(excitability) : 자극을 받으면 흥분하여 여러가지 변화를 일으킨다.
- 전도성(contuctivity) : 근섬유의 한끝을 자극하면 흥분이 근섬유 전체에 전달된다.
>> 근육의 분류 <<
- 횡문근(골격근) : 손, 발, 복배근, 혀, 인후(수의근) / 동안근, 성대, 항문 등.
대부분의 골격근은 근육의 근두가 한 뼈에서 기시(orgin)하여 관절을 지나서 근육의 끝인 근미가 다른 뼈의 부분에 부착되어 정지(insertion)한다.
관절의 움직임은 인체의 동작이나 자세 또는 공간적인 위치의 변화를 가져오기 때문에 골격근은 그 부착지점이 중요한 의의를 가진다.
- 평활근 : 심장이외의 내장기관 - 혈관, 자궁, 소화관, 방광, 수뇨관 등의 벽
기능적으로 불수의근으로 자율신경의 지배를 받으며, 수축시간이 20초~수 분이나 된다.
횡문근과 평활근의 수축이 서로 다른점은 평활근의 수축속도가 1/10 ~ 1/100 늦다는 것이다.
- 심근 : 횡문근이지만 골격근보다 원형질이 많고 근원섬유나 근혈질세망은 적다.
활동전압의 모양은 가시전압에 이어 뚜렷하게 긴 평탄부가 있다. 이 기간에 불응기가 계속되기 때문에 심근의 불응기는 현저히 길다.
골격근과 심근의 다른점은 흥분할 때의 세포막의 이온투과성에 있는데, 심근의 활동전압의 지속시간은 골격근보다 10~100배 길다.
활동전위의 불응기도 길고 반복해서 자극하더라도 심근에서는 수축의 가중이 있고 강축은 일어나지 않는데, 심근이 단시간이라도 강축을 일으키면 사망에 이른다.
>> 근육의 화학적 조성 <<
근육의 혈액공급은 근섬유로 둘러싼 결합조직 중에 분포되어 있는 모세혈관에 의존하며, 모세혈관의 분포는 단면적 1mm3당 4000개가 있지만, 안정시에는 일부만 열려있다.
- 수분 : 75%
- 고형성분 :25%
* 유기질(23.7%) - 단백질 20% / 함 질소물질 1.7% / 탄수화물 1% / 지방 0.1%
* 무기질(1.3%)-나트륨, 칼륨, 철, 칼슘, 마그네슘, 인, 황
>> 근육의 종류 <<
- 근육의 성질에 따른 분류 : 속근(백근) / 백근(적근)
- 근육의 부착에 따른 분류 : 근육이 수축할때 기시부분은 고정되어 있고 정지부분이 뼈와 함께 이동한다.
부착부에 따라 골격근, 관절근, 피근 등으로 구분.
- 형태에 따른 분류 : 방추상근, 우상근, 반우상근, 이두근, 삼두근, 사두근, 이복근, 다복근, 힘줄 근육 등.
- 작용에 따른 분류 : 굴근, 신근, 외전근, 내전근, 내회전근, 외회전근, 회내근, 회외근, 괄약근, 거근, 거상근, 산대근, 장근, 윤근, 손바닥근, 하체근 등.
운동시 주동적으로 움직이는 주동근, 동일방향으로 운동하는 협력근, 반대방향으로 운동하는 길항근이 있다.
>> 골격근의 기능 <<
- 운동 : 수축에 의해 신체의 일부나 전체를 움직이게 한다.
- 자세유지 : 부분적인 수축을 계속하거나 앉아있는 자세를 유지하는 등의 신체자세를 유지한다.
- 열생산 : 모든 세포가 이화작용으로 열을 생산하지만, 골격근은 양적으로 많고 각 근세포의 활동성이 높아 체내의 대부분 열생산은 근세포들에 의한 것이라 할 수 있다.
근의 활동중에 방출되는 에너지의 75%가 열로 소모되고 나머지 25%가 힘을 발휘한다.
근수축시의 열발생은 수축기(근내부 저항을 이기는데 사용)에 29%, 이완기(근수축시의 근장력의 에너지가 열에너지로 변환된 것)에 16%, 회복기(산화과정에서 발생하는 열량)에 55%로 회복기에 가장 많은 열을 발생한다.
이는 체온의 항상성 유지에 중요한 기능이다.
4. 순환계
혈액순환은 동맥(artery) - 모세혈관(capillary) - 정맥(vein)의 폐쇄순환계에 의해 이루어진다.
또한 좌심실 - 전신 - 우심방으로 연결되는 체순환계와 우심실 - 폐 - 좌심방으로 연결되는 폐순환계가 있다.
체순환계 : 폐순환계의 용적비 = 3 : 1
순환계의 생리적 의의는 소화관에서 흡수된 영양분이나 폐에서 교환된 산소를 신체의 각 조직으로 운반하고,
각 조직에서 생겨난 노폐물을 폐나 신장으로 보내고, 체내에서 생성된 호르몬 및 신진대사 산물을 필요한 부위로 이동시키는데 있다.
>> 순환계의 구조 및 기능 <<
- 심장 구조 :
- 흉곽 중앙에서 약 2/3가 왼쪽에 위치하며, 보통 자신의 주먹만하다(약 12cm, 무게 230~340g).
횡격막위인 좌우폐사이인 종격(mediastinum)안에 있고, 제3-6늑연골 사이에 위치한다.
원추상의 기관으로 심첨은 제5늑골과 6늑골사이인 제5늑간의 쇄골중앙선에 있다.
- 심근의 특성에는 흥분성(excitability), 율동성(rhythmicity), 전도성(conductivity), 수축성(contractility), 확장성(distensibility)이 있다.
즉 신경의 자극에 반응하는 흥분성과 일정한 흥분의 지속되는 율동성, 동방결절에서 시작되어 모든 심근을 수축시키는 전도성과 수축성, 심장으로 들어오는 혈류량의 증가에 의한 확장성이 있다.
- 두개의 심방과 두개의 심실로 되어있으며, 심장벽은 심내막, 심근층, 심외막의 세겹으로 되어있으며, 심장의 외부는 심낭이라는 두겹의 두꺼운 섬유성 주머니로 싸여 있다.
- 우심방과 우심실 사이에는 삼첨판(tricuspid valve), 좌심방과 좌심실 사이에는 이첨판 또는 승모판(mitral valve)이 있어 혈액의 이류를 방지하며, 심방과 심방사이, 심실과 심실사이에는 중격에 의해 비어있다.
- 동맥 :
- 동맥은 심장에서 말초혈관까지 연결된 모든 맥관을 말하며, 대동맥과 폐동맥을 위시하여 뻗어있는 모세혈관까지의 모든 혈관을 포함한다. 대동맥 - 동맥 - 소동맥으로 구분.
- 심장에서 강한 압력에 의해 밀려나오는 혈액을 운반하므로 탄력성이 좋고 두꺼운 벽으로 되어있다.
특히 대동맥벽은 주로 탄력섬유로 평활근층은 비교적 적다.
- 내막 : 단층의 편평상피로 덮여 있고, 세포는 혈관의 긴 축방향으로 배열되어 있다. 내피세포의 외부에는 탄성섬유를 혼합한 섬유상 결합조직이 있다.
- 중막 : 두껍고 잘 발달되어 있는 윤상 평활근이며 탄성섬유가 많다.
- 외막 : 소섬유성 결합조직으로 탄성섬유가 혼합되며, 혈관을 바깥조직과 고정시킨 결합조직이 있다.
- 대동맥에서 갈라진 동맥들은 주로 혈액의 분배를 담당하며, 소동맥벽은 탄력섬유가 적고 평활근이 대부분이다.
- 세동맥은 윤상근이 발달하여 근의 수축 확장에 의해 혈류량이 변화하는 저장혈관이라 부르며, 수축과 이완을 하며 혈액을 모세혈관으로의 혈액양을 조절하여 혈압을 조절한다.
- 세동맥은 중막의 민무늬근의 발달과 혈관수축신경의 분포가 조밀하여 혈관내경이 변하는 능력이 뛰어나다.
- 동맥벽의 탄력성은 연령이 증가할수록 감소되며 이는 말초혈관의 저항을 증가시켜 안정시 혈압이 높아지게 된다.
- 대동맥의 혈류속도는 심실수축기에 약 120cm/sec 이나 심실확장기에는 거의 0으로 떨어져 평균속도는 약 40cm/sec이다.
그러나 소동맥으로 갈수록 평균속도가 감소하고, 혈압도 감소하여 동맥끝에서의 수축기 혈압은 35mmHg정도이다.
- 소동맥에서는 교감신경의 지배를 받는 평활근섬유가 많아 수축상태를 유지하고 있다. 그러므로 교감신경이 마비되면 소동맥이 이완되어 안지름이 커지고 저항이 감소하여 혈압이 떨어진다.
- 모세혈관 :
- 한 층의 내피세포로 이루어진 관조직으로, 안지름은 각 조직이나 기관에 따라 차이가 있으나 대체로 적혈구가 간신히 지나갈 정도이다.
- 동맥의 말단에서 정맥의 기시부까지 연결하며, 그 주변의 모든 세포에 영양을 공급하고 세포의 노폐물을 걷어들이는 1차적 기능을 위해 망상구조를 하고 있다.
- 안정시 모세혈관내의 혈액량은 전체순환혈액량의 5%정도에 불과하다.
- 모세혈관은 한층의 내피세포만으로 되어있어 이 세포사이로 백혈구가 드나든다.
- 모세혈관에서이 물질이동은 확산(diffusion)과 여과(filtration)에 의해 이루어지는데, 예를 들면
산소와 포도당은 모세혈관안에서 간질액쪽으로 확산되며, 이산화탄소는 간질액의 농도가 높으므로 간질액에서 모세혈관으로 확산된다.
영양물질은 여과에 의해 이동하는데 동맥에 가까운 모세혈관에서는 체액이 혈액에서 간질액으로 이동되고, 정맥에 가까운 모세혈관에서는 체액이 간질액에서 혈액내로 이동한다.
- 정맥 :
- 신체의 말초나 원위부에서 모세혈관부터 심장으로 되돌아가는 혈관으로,
각 조직으로 오는 동맥과 병행하여 존재하는데 안지름은 정맥이 항상 크다.
- 동맥에 비해 4배나 많은 혈액을 수용한다.
- 정맥은 같은 크기의 동맥에 비해 발육이 나빠 벽이 얇고, 내공은 넓은 반면 탄력이 떨어져 압축(찌그러지는)되기 쉽다.
- 정맥벽은 머리와 목부위가 얇고, 하지의 경우는 비교적 두껍다. 동맥처럼 세층의 막으로 되어있으나 동맥에 비해 변동이 많고 경계가 분명하지 않으며, 부위에 따라 중막이 없는 것도 있다.
- 대부분의 정맥벽은 결체조직과 약간의 평활근으로 이루어져 있어 사지정맥의 경우 판막이 혈액의 역류를 방지해준다.
- 실제 정맥내의 총 혈액용적은 전순환혈액의 약75%로 순환계 내에서 가장 크며, 동맥계에서는 나머지 25%정도가 수용된다.
- 정맥의 혈액수송은 정맥압이 낮고 혈류속도가 느려 중력의 영향을 받는다.
5. 호흡계
>> 호흡 <<
- 공기중의 산소를 흡입하여 각 조직세 포에 보내고, 각 조직 세포에서 대사과정에 의하여 생성된 이산화탄소를 외기 중으로 배출하는 것이다.
- * 내호흡 : 세포(미토콘드리아)안에서 산소를 소비하고 몸 안에서 이루어지는 대사과정에서의 호흡으로 조직호흡이라고도 한다.
* 외호흡 : 외부와 폐포 사이에서의 산소와 이산화탄소의 가스교환 과정
- 공기가 폐포 내로 유입되는 것은 전적으로 압력차에 의한 것으로, 이 압력차는 흉곽의 팽창과 수축에 의한다.
보통 숨을 쉴때는 늑간근만 활동하는데, 늑간근에는 늑골의 하연에서 기시하여 대각선 방향으로 앞쪽으로 달려 하위 늑골의 상연에 부착하여, 이의 수축에 의해 흉곽의 용적이 커져 흡기가 이루어지는 외늑간근과 외늑간근의 반대방향으로 있는 내늑간근이 있어 흉곽이 작아지고 호기가 이루어진다.
횡경막은 흉곽과 복강사이에 위치하며 흉곽쪽으로 튀어나온 구조를 하며, 이의 수축으로 흉곽용적이 커져 흡기를 돕는다.
>> 호흡기의 구조 << 이미지보기
- 공기 - 코(입) - 인두 - 후두 - 기관 - 기관지 - 세기관지 - 폐포 - 혈액과 접촉
- 비강은 호흡기계에서 공기와 처음 접촉하는 곳으로 공기를 적당한 온도와 습도로 조절하고, 먼지를 제거한다.
콧털이 큰입자의 먼지나 세균을 걸러내고, 비갑개의 점액층에서는 1차로 lysosome이라는 효소가 세균을 파괴, 용해시킨 다음 인두부를 통해 입으로 넘어간다.
- 인두와 후두를 통과하면서 2차로 여과되어 기관지로 보내진다.
- 기관은 후두에서 이어지는 길이 8~10cm, 지름이 약 1.5cm정도의 자바라(물통)와 비슷한 관이다.
- 인두는 비강에서 이어지는 기도로 구강에도 연결되어 음식물의 통로가 되기도 하며, 인두 밑의 끝부분에는 앞뒤로 움직이는 후두개라는 돌기가 있어 음식물이 지나갈때 뒤로 움직여 후두의 입구를 닫아 음식물이 기관으로 들어가지 못하도록 한다.
- 후두는 인두와 기관지사이를 말하며, 두장의 횡문근막으로 된 성대가 있다. 후두는 연골로 된 벽으로 이루어져 있으며, 수평면에서 단면이 삼각형을 이루는데 그 정점이 '아담의 사과'이다.
>> 호흡의 과정 <<
- 외호흡
- 외부의 공기가 폐포내로 들어가는 과정
- 폐포막을 통하여 폐포에 분포된 혈관내에 이동하는 과정
- 혈액내에서 일반 조직으로 이동되는 과정
- 호흡 과정
- 폐환기
- 폐포공기와 혈액사이의 가스교환
- 혈액에 의한 산소, 이산화탄소의 운반
- 혈액과 조직세포 사이의 가스교환
- 조직세포의 산소이용과 이산화탄소의 생산 (내호흡)
>> 호흡운동 <<
호흡은 흡식과 호식이 주기적으로 일어나는 것으로 폐포내압과 대기압의 차에 의해 공기가 이동된다.
흉곽이 확장되면 폐도 확장되어 폐포내압이 대기압보다 낮아져 흡식이 일어난다.
- 흡식(inspiration)
- 혈액중의 이산화탄소의 증가로 인한 호흡중추의 흥분 : 이산화탄소의 양이 증가하면 호흡중추가 자극되어 흥분한다.
- 미주신경에 의한 흥분의 전달 : 호흡중추의 흥분은 미주신경에 의하여 횡경막이나 늑간근에 전달되어 이 두근육이 수축운동을 시작한다.
- 외늑간근이 수축하여 늑골의 위로 치켜올리고, 횡경막이 수축하여 아래로 내려오면 흉강이 확장된다.
- 폐의 확장 : 흉강이 확장되면 흉강내압이 낮아지면서 폐가 확장된다.
- 흡식 : 폐가 확장되어 외부에서 공기가 폐속으로 들어온다.
- 호식(expiration)
- 폐의 확장으로 인한 자극이 신경을 거쳐 호흡중추에 전달되면 중추의 기능이 쇠퇴한다.
- 호흡중추의 기능이 쇠퇴하여 내늑간근이 수축하고, 횡경막과 외늑간근이 이완되면 흉강은 수축된다.
- 폐의 수축 : 흉강의 수축으로 폐강압이 높아지면 폐는 기계적으로 수축된다.
- 호식 : 폐의 수축으로 폐속의 공기가 체외로 밀려나간다.
>> 폐환기 <<
- 폐환기(ventilation) : 단위시간의 환기량
- 폐용적
- 1회 호흡량 (tidal volume - TV) : 안정시의 매 호흡시 흡입 및 호출하는 공기의 양
- 흡기예비량 (inspiratory reserve volume - IRV) : 안정시 흡식 후 더 들이마실 수 있는 공기의 양
- 호기예비량 (expiratory reserve volume - ERV) : 안정시 호기 후 노력하여 더 내쉴 수 있는 공기의 양
- 잔기량 (residual volume - RV) : 최대호기 후 폐속에 남아있는 공기의 양
- 폐용량
- 흡기용량 (inspiratory capacity - IC) : IRV + TV (호기가 끝나고 최대로 들이마실 수 있는 공기의 양)
- 기능적 잔기량 (functional residual capacity - FRC) : RV + ERV (호기가 끝나고 폐에 남아있는 공기의 양)
- 폐활량 (vatal capacity - VC) : TV + ERV + IRV (최대흡기에 이어 최대호출할 수 있는 공기의 양)
- 폐용량 (total lung capacity - TLC) : TV + ERV + IRV +RV (최대로 흡입하였을 때 폐내의 공기의 양)
>> 폐포환기 <<
- 일반적인 환기는 호흡사강(respiratory dead space)을 포함하며, 호흡사강에서는 기체의 교환이 일어나지 못하므로 실제로 기체교환이 가능한 폐포환기가 중요하다.
- 폐포환기량은 환기량에서 호흡사강 용적을 뺀것으로 일반 성인의 호흡사강 용적은 150ml정도이다.
- 1회 호흡량의 증가는 동일한 조건의 폐환기량에서 폐포환기량을 증가시키므로 유리한 듯하나, 1회호흡량의 증가에는 보다 많은 에너지를 요구하므로 전체적으로 보면(호흡의 효율면에서) 반드시 좋은 것만은 아니다.
- 폐포환기량의 증가는 1회호흡량과 호흡수 증가에 있어 적절한 조화가 필요하다.
6. 소화계
>> 소화기의 기능 <<
소화란 음식물 중에 들어있는 영양소를 체내로 흡수할 수 있는 상태로 만드는 과정이다.
- 저작(mastication), 유동(peristalsis), 분절운동(segmentation)등의 기계적 작용과 소화선 및 위장 점막에서 분비되는 소화효소들에 의한 화학적 작용에 의해 탄수화물은 단당류, 단백질은 아미노산, 지방은 지방산과 글리세롤로 분해되어 흡수된다.
- 음식물과 수분을 섭취하고 소화과정에서 형성된 노폐물을 배설한다.
- 저분자 물질로 분해된 음식물은 주로 소장에서 흡수된다.
>> 소화기의 구조
- 소화관은 입에서 항문에 이르는 거리가 약 9m의 관으로, 입 - 인두 - 식도 - 위 - 소장 - 대장 - 직장 등으로 되어 있다.
- 소화관은 각각 특별한 형태를 가졌지만, 소화관벽의 구조는 같다.
점막, 차점막, 근육층, 장막층의 4층으로 되어있다.
- 소화관의 부속 소화기관으로는 침샘, 간, 이자(췌장) 등이 있으며, 각각의 도관을 통해 분비물이 소화를 돕는다.
>> 소화의 과정 <<
- 구강
- 저작(mastication) : 입안으로 들어온 음식물이 혀, 입술, 볼 등에 의해 상악과 하악의 치열사이로 운반되어 하악의 운동에 의해 잘게 분쇄되어 침과 섞이는 것
- 연하(swallowing) : 입안에서 저작된 음식물 덩어리가 인두에서 식도로 내려가 위로 들어가는 과정
연하작용은 입, 인두, 식도근의 협응에 의해 이루어 지는데 이 과정을 3단계로 나눈다.
- 제1기 : 잘게 부순 음식물 덩어리를 구강에서 인두로 들여보내는 과정으로 수의적 과정이다.
- 제2기 : 인두에서 식도입구까지 운반되는 불수의적 과정인 반사과정이다.
- 제3기 : 식도를 통과하여 위까지 운반되는 과정으로 연동에 의해 이루어진다.
- 침은 구강점막에 산재해 있는 작은 점액선에서 분비되는데 대부분 이하선, 악하선, 설하선에서 분비된다.
- 침은 하루 1~2리터가 분비되며, 주로 식사때 분비되나 식사와 관계없이 15ml의 일정량을 항상 분비한다.
- 침에는 녹말분해효소인 ptyalin이라고하는 아밀라제(알파-amylase)가 있어 가용성녹말을 포도당과 엿당으로 가수분해한다.(탄수화물의 소화작용 시작)
- 위
위의 운동은 공복기 수축과 소화기 연동으로 구분한다.
- 공복기 수축
- 제1형 : 공복기에 약 0.5~4초간격으로 30초간의 수축기를 갖는 위의 수축운동으로, 위내압과 위간장도는 증가하지 않는다.
- 제2형 : 공복기 동안 계속해서 위의 수축이 일어나는 것으로, 위내압과 긴장도가 상당히 증가한다.
- 제3형 : 강한 위수축이 계속되어 경련상태에 달하는 것으로 상당한 통증을 느낀다.
공복수축은 위안에 내용물이 대부분 배출된 식후 3시간 후부터 일어나며, 연속적으로 일어나는 것이 아니고 30분~2시간의 공백기를 가진 후 무리를 지어 30~45분동안 계속된다.
공복감은 공복수축이 있을때 나타나며 공복감이 심해지면(식후 12~24시간후) 통증이 생기고, 공복이 3~4일 계속할 때 나타난다.
- 소화기 연동
- 구강에서 음식물이 위에 들어가 위가 충만되면서 시작된다.
- 분문부에서 시작되어 유문부쪽으로 연동파가 전달되어 유문괄약근에서 끝난다.
- 위액은 위점막에 있는 점액세포, 주세포및 벽세포에서 나오는 염산, 점액 및 효소의 혼합액이다.
- 위액의 하루 분비량은 1~2리터이며, 산도는 일정치 않으나 pH가 0.9~1.5정도이다.
- 주세포에서 분비되는 pepsinogen은 위액(염산)에 의해 활성화되어 pepsin으로 되며, pepsin은 자가촉매작용에 의해 pepsinogen을 pepsin으로 활성화시킨다.
pepsin은 단백질을 proteose와 peptone으로 가수분해하여 소화한다.
- 소장
- 분절운동
- 소장의 circular muscle이 일정한 시간차를 두고 규칙적으로 수축과 이완을 반복하여 일어나는 운동이다.
- 소장을 여러 분절로 나누며, 수축된 부분이 이완되면 다음의 수축이 먼저 이완되었던 부분의 중간에서 일어나 소장내의 음식물을 나누었다 합치는 과정을 반복하게 한다.
- 분절운동은 소화액과 잘 혼합하게 하며, 영양소를 흡수하는 장점막과 균일하게 접촉할 수 있게 한다.
- 연동
- 소장의 평활근을 자극하면 자극한 부위의 2~3cm상부는 수축하고 하부는 이완하는 것처럼 수축과 이완 운동이 아래쪽으로 전파되는 현상이다.
- 연동에 의해 음식물이 아래쪽으로 운반되며, 소화 흡수가 일어나게 되는 것이다.
- 간, 쓸개, 이자
간에서 분비되는 쓸개즙과 이자에서 분비되는 이자액은 십이지장으로 들어가 소화에 참여한다.
- 쓸개즙 : 쓸개즙은 산염(bile salt), 색소(bile pigment)및 무기물질로 되어 있으며, 지방의 소화와 지용성 비타민의 흡수를 돕는다.
- 이자액 : 탄수화물, 단백질, 지방의 분해효소가 모두 들어있다.
* 녹말 분해효소 - 아밀라제(침의 ptyalin보다 강한 분해능력이 있어 2~3분내에 녹말을 엿당으로 분해하며, 불용성 녹말도 분해한다.)
* 단백질 분해효소 - tripsinogen(tripsin이나 enterokinase에 의해 tripsin으로 활성화되어 peptide로 분해)
* 지방분해효소 - steapsin(지방을 지방산과 글리세롤로 분해)
- 창자액 : * 당류분해효소 - invertase, maltase, lactase가 있는데,
invertase - 사탕을 포도당과 과당으로, maltase - 엿당을 두 분자의 포도당으로, lactase - 젖(유)당을 포도당과 galactose로 가수분해한다.
* 단백질 분해효소 - 장의 상피세포에서 분비되며, dipeptidase, aminopeptidase, phosphatase 등이 있는데, dipeptidase는 dipeptide를 아미노산으로 가수분해한다.
7. 신경계
신경계는 내부환경이나 외부환경에 대한 정보를 수용기로부터 받아서 중추로 보내고 중추는 정보를 통합하여 근육, 분비선등의 효과기에 정보를 전달하여 작용을 조절하는 신호를 보낸다.
>> 신경계의 기능 <<
- 감각기능
- 개체가 처해 있는 외부환경의 현상 변화 : 시각, 청각, 후각, 미각 등의 특수감각과 촉각, 통각, 온도감각, 압력감각 등의 일반감각이 포함된다.
- 체내의 미세환경의 변화 : 체온, 혈압, 산소요구량, 탈수정도, 전해질의 균형 등에서 일어나는 변화
- 운동기능 : 조직이나 세포가 맡은바 기능을 수행할 수 있도록 조정이나 촉발시키는 것으로 근육이 수축하게 하는등이 있다.
- 조정기능 : 한 기관이나 어느 부분의 활동을 다른 부분이나 기관과 조화되도록 조절하는 기능을 말한다.
>> 신경조직의 구조<<
- 신경계는 약 100억개의 신경세포가 있는데 이들 세포를 뉴런 (신경조직의 기본단위)이라한다.
- 뉴런은 신경세포체와 돌기로 구성되는 신경조직의 구조적 단위이며 물리적자극에 반응하는 흥분성, 자극을 전달하는 전도성을 가지는 기능적 단위이다.
- 뉴런은 수용기로부터 받은 자극을 중추로 전달하는 감각뉴런과 자극을 근육이나 말초조직으로 전달하는 운동뉴런, 뉴런과 뉴런을 연결하는 연합뉴런이 있는데 이들은 시냅스로 연결되어 있다.
- 뉴런은 신경세포체와 여기서 뻗어나온 한개의 긴 축삭돌기(신경섬유)와 길이는 짧지만 많은 가지로 된 수상돌기로 이루어져 있다.
- 신경세포인 축삭돌기는 일정한 간격으로 수초가 덮여있는 유수신경섬유와 수초가 없는 무수신경섬유(Schwann세포는 있으나 수초가 형성되지 않은 상태)로 구분되며, 유수신경섬유가 20~25배정도 자극의 전달속도가 빠르다.
- 수초는 주성분이 지방질로 전기저항이 높아 축삭돌기의 절연역할을 한다.
- 유수신경섬유에서 수초로 덮여있지 않는 틈을 랑비에르 결절(Ranvier's node)이라 한다.
>>신경계의 분류 <<
- Centeral nervous system(CNS) : 신체의 각 부위로부터 들어오는 정보는 말초신경계의 감각신경인 구심성 신경에 의해 전달되고, 감각신경에 의해 전달받은 정보는 뇌에서 반응이 일어나는 신체의 부위로 자극을 원심성신경 또는 운동신경에 의해 전달한다.
- 중추신경계는 조직이 연하여 골조직으로 싸여 보호하고 있고, 기능적으로 생명유지와 지능의 발달에 관여한다.
- 척수는 연수하부에서 요추부까지 뻗어있는 척주속에 있다.
▶ 대뇌피질
- 대뇌반구의 표층부로 중앙부의 홈을 중심으로 앞에는 운동령이 있고, 뒤에는 피부 지각령이 있으며, 대뇌의 후부에는 시각령, 측부에는 청각령이 있다.
- 운동과 지각에 관여하는 영역이 대뇌전체 피질의 30%를 차지하고, 나머지는 연합령으로 상호 신경섬유의 연락을 담당한다.
▶ 간뇌
- 대뇌에 이어지는 나머지 전뇌부분으로 대뇌로 덮혀 있는 간뇌는 중뇌와 대뇌의 사이에 있으며, 안에 지각신경이 집중되는 시상(thalamus)이 있으며, 이곳에서 다시 뉴런을 통해 대뇌 피질로 흥분이 전달된다.
- 시상은 후각을 제외한 모든 감각 자극들을 중계하는 곳이며, 중계 뿐아니라 감각자극을 통합하여 동통, 온도의 변화등의 자극을 인식하게 한다.
- 시상의 하부에는 자율신경계를 조절하는 기능과 체온조절중추, 섭식중추가 있다.
- 시상하부는 뇌하수체와 신경으로 연결되어 수분대사 및 성장호르몬의 분비를 조절하는 중추가 있다.
- 시상하부는 행동과 감정표현에 따른 말초자율신경계의 조정을 하며, 온도조절, 신장에서의 수분조절, 뇌하수체 분비조절 등을 한다.
- 망상체는 척수에서 대뇌에 이르는 감각흥분의 상행로의 곁가지가 연결되어 있고 상위구조인 대뇌피질, 피질하의 기구(핵) 및 소뇌와의 연락섬유도 많아 개체를 반응하게 하고 반사와 수의운동을 조화시킨다.
- 간뇌에는 시신경이 있어 망막에 분포하여 시각에 관여한다.
▶ 중뇌
- 간뇌의 하부와 연수의 상부, 뇌교(중뇌와 연수상이에서 소뇌의 앞에 위치)의 바로 위에 위치하며,
- 안구운동의 중추이며 신체운동 및 자세를 조정하는 반사중추가 있다.
- 동안신경은 눈의 동안근과 모양체, 홍채의 분포되어 있어 동안근의 수축에 관여한다
- 눈의 동안근에는 활차신경도 있어 동안근의 감각에 관여한다.
▶ 연수
- 위로는 교와 연결되고 아래로는 척수와 이어지는 뇌의 마지막 부분이다.
- 호흡중추, 심장중추, 혈관운동중추, 연하중추, 구토중추, 재채기중추, 기침중추, 타액중추, 위액분비중추 등이 있다.
▶ 소뇌
- 교의 뒤에 위치하며, 대뇌다음으로 큰 신체 운동계의 중요한 기관이다.
- 소뇌는 전엽, 후엽, 소절편엽으로 나뉘는데, 전후엽은 운동기능과 관련되고, 소절편엽은 평형기능과 관련이 있다.
- 소뇌는 구심성 신경과 원심성 신경이 연결되어 추체(피라미드)의 경로와 연결된다.
- 신체운동의 미세한 조정과 길항근의 교차, 수의운동, 자세유지 등에 중요한 작용을 한다.
- 소뇌는 운동학습 기능에 있어 감각수용기로부터 대뇌로 전달되는 운동을 기억했다가 숙련된 운동을 하도록하는데 관여한다.
▶ 척수
- 연수에 연결되어 척추를 따라 31쌍의 척수신경이 분포되어 있는데, 모양은 원주형이며, 횡단면에서 보면 내부는 회백질로 둘러싸인 중심관이 있고, 겉은 백질로 싸여있다.
- 회백질은 신경세포의 집단이고, 백질은 신경섬유의 묶음으로 형성되며, 회백질에는 전방으로 뻗어있는 전각(원심성 운동신경섬유)과 뒤로 나가는 후각(구심성인 감각신경세포)이 있다.
- Peripheral nervous system(PNS) : 중추신경으로 분리되어 있는 것이 아니고 중추신경계와 말초에 있는 감각수용기 사이, 중추신경계와 근육등의 작용기 사이를 연결하는 조직으로 체성신경과 자율신경이 있다.
12쌍의 뇌신경과 31쌍의 척수신경이 전신에 퍼져있는 신경계를 말하며, 뇌신경은 뇌에서 직접 각 기관으로 연결되며, 척수신경은 척수를 통해 전신으로 연결되며, 이들을 통틀어 체성신경계라 한다.
▶ 뇌신경
- 목의 상부에 분포하는 12쌍의 신경으로 분포하는 부위와 기능상의 특징에 따라 제Ⅰ신경(후신경-alfactory nerve), 제 Ⅱ신경(시신경-optic nerve), 제Ⅲ 신경(동안신경-oculomotor nerve), 제Ⅳ신경(활차신경-troshlear nerve), 제Ⅴ신경(삼차신경-trigeminal nerve), 제Ⅵ신경(외선신경-abducent nerve), 제Ⅶ신경(안면신경-facial nerve), 제Ⅷ 신경(청신경-vestibulocochlear nerve), 제Ⅸ신경(설인신경-glossopharyngeal nerve), 제Ⅹ신경(미주신경-vagus nerve), 제ⅩⅠ신경(부신경-accessory nerve), 제ⅩⅡ신경(설하신경-hypoglossal nerve)으로 구분된다.
▶ 척수신경
- 척수에서 척수골 사이의 추간공을 지나 나오는 31쌍의 신경으로 경추에 8쌍, 흉추에 12쌍, 요추에 5쌍, 천추에서 6쌍이 나온다.
- 척수신경은 전각에서 나오는 전근과 후각에서 나오는 후근이 합쳐 나오는데 경부와 요부에서는 상하의 섬유가 합쳐 다발을 이뤄 말초로 간다.
▶ 자율신경
- 운동과 감각기능을 조절하며, 불수의적 활동을 한다.
- 교감신경의 중추는 척수의 가운데 부분에 있고 , 부교감신경의 중추는 중뇌와 연수, 척수의 꼬리부분에 있다.
- 자율신경은 의지에 따라 조절할 수 없는 내장의 평활근이나 심장근, 선(gland), 소화관, 혈관, 폐, 자궁, 방광등에 분포하며, 원심성 섬유로 구성되어 있으나 구심성 섬유도 가끔 섞여 있다.
- 교감신경과 부교감신경이 같은 장기에 분포하며 길항작용을 한다.
- 자율신경은 시냅스전뉴런과 시냅스후 뉴런으로 연결된다.
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