본문내용
1. 서론
1.1. 생리학의 개념
생리학은 자연과학의 한 분야로서, 생물체가 생명을 유지하는데 필수적인 활동의 기전(mechanism)을 연구하는 학문이다. "physio(자연, nature)"와 "logy(학문, science)"라는 어원에서 알 수 있듯이, 생리학은 생명체의 자연스러운 작용과 기능을 규명하는 것을 주된 목적으로 한다.
구체적으로 생리학은 생명체 내에서 일어나는 다양한 생명 현상, 즉 대사(metabolism), 성장(growth), 생식(reproduction), 적응(adaptation), 운동(movement) 등의 기능 및 작용 원리를 탐구한다. 이를 통해 생명체가 어떻게 내·외부 환경 변화에 적응하고 항상성(homeostasis)을 유지하는지를 밝히고자 한다.
따라서 생리학은 생명체 전체의 통합적인 기능과 상호작용을 다루는 학문이라고 할 수 있다. 이는 생물체를 구성하는 각 부분들이 상호 의존적이고 유기적으로 연결되어 있다는 것을 의미하며, 전체로서의 생명체가 하나의 통일된 개체로 기능하도록 한다."
1.2. 생명체의 특성
생명체의 특성은 다음과 같다.
대사(metabolism)는 생명체가 주위 환경으로부터 물질을 얻어 체내에서 분해와 합성의 여러 과정을 거쳐 생성 물질을 체외로 내보내는 활동이다. 이화작용(catabolism)과 동화작용(anabolism)으로 구성되며, 이를 통해 생명체는 에너지를 얻고 생장한다."
성장(growth)은 대사에 의해 만들어진 물질의 일부가 생물체의 구성요소로 쓰이면서 길이, 크기, 부피가 커지는 과정이다."
생식(reproduction)은 생물체가 자기와 같은 새로운 생물체를 만들어내는 과정이다."
적응(adaptation)은 생물체가 주위 환경의 변동에 대응해서 형태 및 기능을 조정하여 대처하는 능력이며, 진화(evolution)도 적응의 한 예이다."
유기체(organism)는 생물체를 구성하는 각 부분이 상호의존적이고 상호작용하며 하나의 통일된 개체를 이루는 특성을 가진다."
운동(movement)은 생물체가 자체적으로 위치를 변화시키거나 내부에서 일어나는 움직임을 말한다."
1.3. 항상성과 되먹임
항상성(homeostatis, homeostasis)은 건강을 유지하기 위해 몸의 기관계통이 기능적으로 내부와 외부의 환경 변화에 대응해 일정하게 조절하는 능력을 말한다.
기관계통들은 상호 의존적으로 모든 세포가 기본적으로 필요한 물·영양소·산소 및 정상체온 등을 유지하기 위해 함께 작용한다. 우리 기관계통은 상대적인 안정된 조건을 유지하기 위해 상호작용하는 것이다.
생물체가 끊임없이 외적·내적 환경의 변화를 받으면서도, 개체로서의 생리적 상태를 유지하는 기능이 바로 항상성이다. 항상성은 정적 상태가 아닌 동적 상태를 유지하는 것이며, 만약 항상성에 문제가 생기면 질병이 발생하게 된다. 예를 들어 당뇨병은 췌장이 인슐린 호르몬을 충분히 생성하지 못하거나, 신체 세포들이 인슐린을 활용하지 못해 발생하는 병이다.""
항상성은 주로 음성되먹임 기전을 통해 유지된다. 음성되먹임 기전은 변화를 억제하거나 또는 반대 방향으로 작용시켜 정상수준으로 돌아오게 하는 작용이다. 정상 수치에 이르면 이 반응은 중단된다. 예를 들어 혈당조절, 체온조절 등이 음성되먹임 기전으로 이루어진다.
반면 양성되먹임 기전은 정상 수준을 벗어나는 변화를 상승시키거나 같은 방향으로 더욱 더 증가시키는 작용을 한다. 항상성은 양성되먹임보다는 음성되먹임 기전에 의해 유지되어야 한다. 혈액응고나 분만진통 등은 양성되먹임 기전으로 작용한다.
시상하부(간뇌의 일부)는 체온조절의 중추 역할을 한다. 몸의 바깥쪽 피부와 혈액의 온도를 감지하는 온도수용체가 시상하부에 정보를 전달한다. 시상하부는 이 정보를 바탕으로 체온을 조절하는데, 체온이 떨어지면 입모, 떨림 등의 반응을 통해 체온을 높이고, 체온이 올라가면 발한, 혈관확장 등을 통해 체온을 낮추는 것이다. 이처럼 시상하부는 음성되먹임 기전을 통해 체온의 항상성을 유지한다.""
2. 세포생리
2.1. 세포막
세포막(cell membrane)은 세포의 외부와 내부를 구분하는 선택적 투과성을 가진 막으로, 지질과 단백질로 구성되어 있다. 세포막은 세포 내 구조물을 세포 외 환경으로부터 분리하고 보호하며, 세포 간 그리고 세포와 환경 간의 상호작용을 매개한다.
세포막의 구조는 지질 이중층과 그 사이에 분포하는 단백질로 이루어져 있다. 지질 이중층은 친수성 머리 부분과 소수성 꼬리 부분으로 구성된 인지질 분자들이 배열된 형태이다. 세포막 내에는 다양한 종류의 단백질이 분포하는데, 이들은 세포막의 선택적 투과성과 세포 간 상호작용에 중요한 역할을 한다.
세포막의 주요 기능은 다음과 같다. 첫째, 세포 내부와 외부의 물리적 장벽(physical barrier)으로 작용하여 세포 내부 환경을 보호한다. 둘째, 선택적 투과성을 가지고 있어 필요한 물질은 통과시키고 불필요한 물질은 차단한다. 셋째, 세포 간 신호 전달 및 세포-세포 간 상호작용에 관여한다. 넷째, 세포 내 대사 과정에 필요한 효소를 포함하고 있다. 다섯째, 세포의 얼굴 역할을 하는 당지질이 존재하여 자기 세포와 외부 세포를 구분할 수 있게 한다.
세포막의 선택적 투과성은 물질의 크기, 전하, 용해도 등에 따라 다르며, 세포 내외의 농도차와 전기적 농도차에 의해 조절된다. 세포막을 통한 물질 이동은 단순확산, 촉진확산, 능동수송 등 다양한 기전을 통해 일어난다. 단순확산은 농도차에 따라 수동적으로 일어나며, 촉진확산은 특정 운반체 단백질에 의해 촉진되는 수동적 이동이다. 능동수송은 ATP 등의 에너지를 사용하여 농도경사에 역행하여 물질을 이동시키는 능동적인 과정이다.
세포막의 유동성은 지질 조성과 온도에 따라 달라지며, 이는 세포막의 기능에 중요한 영향을 미친다. 세포막의 유동성이 낮아지면 물질 이동이 제한되고 세포 기능이 저하될 수 있다. 따라서 세포는 온도 변화 등의 환경 변화에 대응하여 세포막 지질 조성을 적절히 조절함으로써 막의 유동성을 유지한다.
세포막은 생명체 모든 세포의 기본적인 구조이자 기능적 단위로, 세포 내외 환경을 연결하고 조절하는 핵심적인 역할을 수행한다. 세포막의 구조와 기능에 대한 이해는 세포 생리학의 기초가 되며, 이를 바탕으로 생명 현상을 보다 깊이 이해할 수 있다.
2.2. 세포질
세포질은 세포 성분에서 핵을 제외한 나머지 성분을 말한다. 세포질을 구성하고 있는 주요 구조물들은 사립체, 형질내세망, 리보솜, 골지체, 용해소체, 섬모 및 편모 등이다.
사립체(mitochondria)는 호흡에 관여하는 각종 효소를 가지고 있어 세포 내의 호흡 생리를 담당한다. 세포의 에너지를 생산하는 "세포의 발전소" 역할을 하며, 피루브산, 아미노산 및 지방산을 ATP로 변환하...
