본문내용
1. 물벼룩 심장박동 관찰
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 신경전달물질 등의 화학적 메신저에 의한 신체의 조절현상과 온도 조건, 약물에 의한 심장박동수의 변화를 물벼룩을 대상으로 관찰하는 것이다.
물벼룩은 투명한 갑각을 가지고 있어 현미경으로 심장박동을 쉽게 관찰할 수 있다. 따라서 이 실험을 통해 물벼룩의 심장박동이 화학적 요인과 온도 변화에 어떻게 반응하는지 확인할 수 있다. 이는 심장의 자율적인 조절 메커니즘을 이해하는 데 도움이 될 것이다.
1.2. 실험 이론 및 원리
1.2.1. 물벼룩의 특성
물벼룩은 몸길이가 0.2 ～ 1.8㎜로 매우 작은 갑각류이다. 머리는 너비가 넓고 반원 모양으로 등쪽에 붙어 있으며, 갑각은 배쪽에 붙어 있다. 두 장의 갑각은 대개 반 투명하며, 몸 빛은 무색이거나 담황색 또는 담홍색을 띤다. 겹눈은 크고 홑눈은 작으며 겹눈이 하나다. 이처럼 물벼룩은 민물에 사는 매우 작은 크기의 갑각류로, 투명한 갑각으로 인해 현미경으로 관찰하면 심장이 뛰는 모습을 잘 볼 수 있다."
1.2.2. 물벼룩 심장의 위치
물벼룩의 심장은 난소의 바로 상단에 존재한다. 물벼룩은 개방순환계를 가지고 있으며, 투명한 갑각 때문에 현미경을 이용하면 심장 수축을 관찰하기 용이하다. 이처럼 물벼룩의 심장이 쉽게 관찰 가능한 점 때문에 약물처리 실험에서 주로 쓰인다.
1.2.3. 물벼룩 생식
물벼룩의 생식 방법은 다음과 같다. 물벼룩은 수온이 높은 여름에는 암컷이 낳은 30개 이상의 알이 수정을 거치지 않고 가슴 윗면과 갑각 사이에서 발생한 뒤 유생이 되어 나온다. 이렇게 암컷은 수컷 없이 단위생식을 하는데, 이런 알을 여름알이라고 한다. 수온이 낮아지면 암컷은 2개의 큰 알을 낳고 이 가운데 1개가 발생하여 수컷이 된 뒤 양성생식을 한다. 수정란은 두껍고 질긴 난막으로 싸이고 모체가 탈피한 껍데기에 덮여 지내는데, 이 알을 겨울알이라고 한다. 겨울알은 이듬해 봄에 깨어나 단위생식을 하는 암컷이 된다. 이처럼 물벼룩은 알이 산란된 그 해에 부화하지 않고 월년하여 이듬해 봄에 부화한다."
1.2.4. 심박수의 개념
심박수는 1분 동안 심장이 뛰는 횟수를 의미한다. 안정 시 심박수는 움직임이 없는 상태에서 측정한 것으로, 건강한 성인의 안정 심박수는 분당 60~100회 정도이다. 심박수가 낮을수록 심장이 1회에 더 많은 양의 혈액을 신체에 공급할 수 있다.
심박수는 나이와 감정 상태, 복용하고 있는 약품 등의 요소들에 영향을 받는다. 예를 들어 스트레스를 받으면 교감신경이 흥분되어 심박수가 높아지며, 편안한 상태에서는 부교감신경이 활성화되어 심박수가 낮아진다.
심박수는 신체의 항상성 유지에 중요한 역할을 한다. 간뇌 시상하부에서 체온 변화를 감지하여 호르몬과 신경의 작용을 통해 체온을 일정하게 유지하는데, 이 과정에서 교감신경과 부교감신경의 길항작용으로 심박수가 조절된다. 즉, 체온이 높아지면 부교감신경이 활성화되어 심박수가 낮아지고, 체온이 낮아지면 교감신경이 활성화되어 심박수가 높아진다.""
1.2.5. 자율신경계
자율신경계는 체성신경계와 달리 의지적인 제어가 불가능한 말초신경계를 의미한다. 소화, 호흡, 땀 분비 등과 같은 신진대사 기능에 관여하는 자율신경계는 교감신경계와 부교감신경계로 구분된다. 교감신경계는 스트레스나 위험 상황에 처했을 때 활성화되어 몸을 각성시키고 에너지를 공급하는 역할을 한다. 즉, 교감신경계의 흥분은 심장박동수와 혈압을 높이고 동공을 확장시키는 등 위협에 대한 신체의 반응을 유발한다. 반면, 부교감신경계는 안정된 상황에서 활성화되어 심장박동수와 혈압을 낮출 뿐만 아니라 소화기관의 기능을 증진시킨다. 이처럼 교감신경계와 부교감신경계는 길항작용을 통해 자율신경계를 조절하여 신체의 항상성을 유지한다. 따라서 자율신경계는 의식적인 제어가 불가능한 생리적 기능을 조절함으로써 생명체의 생존과 건강 유지에 필수적인 역할을 수행한다고 볼 수 있다.
1.2.6. 호르몬이 심박수에 미치는 영향
호르몬이 심박수에 미치는 영향은 다음과 같다.
호르몬은 생체의 각종 샘에서 분비되어 순환계를 통해 이동되어 표적 장기로 수송되어 각종 생리현상과 행동까지도 조절할 수 있는 신호전달 분자이다. 특히 신체의 생리적 기능과 항상성 유지에 필수적인 것으로, 내분비샘에서 분비되어 표적장기의 기능을 조절할 수 있는 물질을 호르몬이라 한다.
자율신경계는 중추신경계와 이어져 있는 신경절이라는 뉴런의 집합체에서 출발한다. 신경절은 척수의 중추신경계와 많은 시냅스를 가지고 연결되어 있기 때문에 이 부분에서는 시냅스 간의 신경전달물질이 대단히 많이 오고 간다. 이때 분비되는 대표적인 신경전달물질이 아세틸콜린과 에피네프린이다.
아세틸콜린은 신경 말단에서 분비되며, 신경의 자극을 근육에 전달하는 화학 물질이다. 아세틸콜린이 분비되면 혈압강하, 심장박동 억제, 장관 수축, 골격근 수축 등의 생리 작용을 나타낸다. 즉, 아세틸콜린은 부교감신경의 신경전달물질로 작용하여 심장박동수를 감소시킨다.
에피네프린은 부신수질에서 분비되는 호르몬으로, 교감신경에서의 자극의 전달물질이라고 생각되고 있다. 중추로부터의 전기적인 자극에 의해 교감신경의 말단에서 분비되어 근육에 자극을 전달한다. 교감신경이 흥분하면 심장의 박동이 빨라지고 모세혈관이 수축하므로 혈압이 상승한다. 즉, 에피네프린은 교감신경을 자극하여 심장박동수를 증가시킨다.
따라서 호르몬 중 아세틸콜린은 부교감신경을 자극하여 심장박동수를 감소시키고, 에피네프린은 교감신경을 자극하여 심장박동수를 증가시킨다고 할 수 있다.
1.2.7. 온도가 심박수에 미치는 영향
온도가 심박수에 미치는 영향은 다음과 같다. 시상하부의 교감신경에 의해 체온 조절이 이루어지는데, 고온에서는 체온을 방출하기 위해 혈관이 확장되고 심장박동이 촉진된다. 반면 저온에서는 체온 손실을 방지하기 위해 혈관이 수축하고 심장박동이 억제된다. 이처럼 온도에 따라 교감신경계와 부교감신경계가 상반된 방향으로 작용하여 심박수를 조절하게 된다. 실제로 실험에서 4°C의 저온 조건에서는 물벼룩의 심박수가 32회 감소하였고, 37°C의 고온 조건에서는 24회 증가하였다. 따라서 온도가 올라갈수록 심장박동이 빨라지며, 온도가 낮아질수록 심장박동이 느려지는 것이 밝혀졌다."
1.2.8. 화학물질이 심박수에 미치는 영향
화학물질...
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12