인체 시스템 — 기관계와 항상성

1.기관계는 하나의 팀이다

몸을 이루는 수많은 세포는 살아가기 위해 양분과 산소가 필요하고, 활동하면서 이산화 탄소와 노폐물을 만듭니다. 소화계는 양분을 흡수하고, 호흡계는 산소를 들이고 이산화 탄소를 내보내며, 순환계는 이것들을 온몸으로 실어 나르고, 배설계는 혈액 속 노폐물을 걸러 내보냅니다.

이 강의는 몸의 구조와 원리를 이해하기 위한 일반적인 설명입니다. 개인의 증상이나 치료에 대한 판단은 이 내용으로 대신할 수 없으니, 몸에 이상이 있으면 의료진과 상담하시기 바랍니다.

2.소화계와 순환계

소화는 음식물 속 큰 분자를 몸이 흡수할 수 있는 작은 분자로 쪼개는 과정입니다. 입에서 씹고 침 속 효소가 녹말을 분해하기 시작하고, 위에서는 위액이 단백질 분해를 시작합니다. 소장에서는 이자액과 장액의 효소, 간에서 만들어 쓸개에 저장된 쓸개즙의 도움을 받아 소화가 마무리되고, 양분 대부분이 소장 안쪽 벽의 융털을 통해 흡수됩니다. 대장에서는 주로 물이 흡수됩니다.

순환계는 심장, 혈관, 혈액으로 이루어집니다. 심장은 2개의 심방과 2개의 심실로 된 펌프입니다. 혈액이 심장에서 폐를 거쳐 산소를 받고 돌아오는 길을 폐순환, 심장에서 온몸을 돌며 세포에 산소와 양분을 주고 돌아오는 길을 체순환이라고 합니다. 동맥은 심장에서 나가는 혈액, 정맥은 심장으로 들어오는 혈액이 흐르는 혈관이며, 실제 물질 교환은 아주 가는 모세 혈관에서 일어납니다.

3.혈액은 얼마나 빨리 돌까

성인의 몸에는 대략 4.5~5.5 L의 혈액이 있습니다. 심장이 한 번 수축할 때 왼쪽 심실이 내보내는 혈액의 양을 1회 박출량이라고 하는데, 쉬고 있는 성인에서 보통 70 mL 안팎입니다. 여기에 1분 동안의 심박수를 곱한 값이 1분에 심장이 내보내는 혈액의 양(심박출량)입니다.

계산해 보면 쉬고 있을 때도 온몸의 혈액과 비슷한 양이 1분 정도마다 심장을 지나갑니다. 운동을 하면 심박수와 1회 박출량이 함께 늘어 심박출량이 몇 배로 커지고, 근육에 산소를 더 많이 실어 나릅니다. 운동할 때 심장이 빨리 뛰는 것은 이 때문입니다.

흔한 오해 하나는 「정맥의 피는 파란색」이라는 생각입니다. 산소를 내준 정맥혈은 동맥혈보다 어두운 붉은색일 뿐 파랗지 않습니다. 피부 위로 정맥이 푸르게 보이는 것은 빛이 피부와 혈관을 지나며 흡수되고 흩어지는 방식 때문에 생기는 착시에 가깝습니다.

4.호흡계와 배설계

숨을 들이쉬면 공기가 코, 기관, 기관지를 지나 폐 속의 작은 공기주머니인 폐포에 이릅니다. 폐포는 모세 혈관으로 둘러싸여 있어서 산소는 혈액으로, 이산화 탄소는 폐포로 확산합니다. 폐는 스스로 움직이는 근육이 없고, 가로막(횡격막)과 갈비뼈 사이 근육이 가슴 공간을 넓히고 좁히면서 숨이 드나듭니다.

배설은 세포 활동으로 생긴 노폐물을 몸 밖으로 내보내는 일입니다. 단백질이 분해될 때 생기는 질소 노폐물은 간에서 비교적 독성이 낮은 요소로 바뀌고, 콩팥(신장)이 혈액에서 요소와 여분의 물, 염분을 걸러 오줌을 만듭니다. 콩팥은 몸속 물과 염분의 양을 조절하는 일도 맡습니다. 이산화 탄소는 폐로, 일부 노폐물은 땀으로도 나갑니다. 대변은 소화되지 않고 남은 찌꺼기라서 엄밀히는 배설이 아니라 배출로 구분합니다.

5.신경계와 내분비계 — 몸의 두 조절 장치

신경계는 뇌와 척수로 된 중추 신경계와, 온몸으로 뻗은 말초 신경계로 이루어집니다. 감각 기관이 받은 자극이 신경을 따라 전기 신호로 빠르게 전달되고, 중추 신경계가 판단해 근육에 명령을 보냅니다.

뜨거운 냄비에 손이 닿으면 생각하기도 전에 손을 뗍니다. 이런 무조건 반사는 뇌를 거치지 않고 척수에서 바로 명령을 내리기 때문에(척수 반사) 매우 빠릅니다. 재채기나 동공 반사처럼 연수·중간뇌가 중추인 무조건 반사도 있습니다. 뜨겁다는 느낌은 그다음에 뇌에 도착합니다.

내분비계는 호르몬을 혈액에 분비해 신호를 보냅니다. 신경보다 느리지만 효과가 넓고 오래갑니다. 이자에서 나오는 인슐린은 혈당을 낮추고, 글루카곤은 혈당을 높입니다.

흔히 알려진 「혀 지도」, 즉 단맛은 혀끝, 쓴맛은 혀뿌리에서만 느낀다는 그림은 잘못 퍼진 오해입니다. 맛을 느끼는 맛봉오리는 혀 곳곳에 퍼져 있고, 각 부위가 여러 맛을 느낄 수 있습니다.

6.면역계 — 몸을 지키는 방어선

피부와 점막, 콧물과 위산은 병원체가 몸 안으로 들어오는 것을 막는 첫 방어선입니다. 병원체가 들어오면 백혈구의 일부가 그것을 삼켜 없애는 등, 침입자의 종류를 가리지 않는 방어가 먼저 일어납니다. 염증 부위가 붓고 열이 나는 것은 이 과정의 일부입니다.

그다음에는 특정 병원체만 골라 공격하는 방어가 일어납니다. 림프구가 병원체의 특징(항원)을 알아보고 그에 딱 맞는 항체를 만들거나 감염된 세포를 제거합니다. 한 번 싸운 병원체는 기억 세포가 기억하기 때문에, 다시 들어오면 더 빠르고 강하게 대응합니다. 백신은 병을 일으키지 않도록 처리한 항원이나 그 정보를 미리 보여 주어 이 기억을 만들게 하는 원리입니다.

감기는 대부분 바이러스가 일으킵니다. 세균을 겨냥하는 항생제는 바이러스에는 효과가 없습니다. 어떤 약이 필요한지는 의료진이 판단하며, 증상이 심하거나 오래가면 진료를 받는 것이 좋습니다.

7.항상성 — 몸 안을 일정하게

바깥 날씨가 영하이든 30 °C가 넘든 사람의 체온은 대략 36.5~37 °C 범위에서 크게 벗어나지 않습니다. 이처럼 몸 밖 환경이 바뀌어도 체온, 혈당, 체액의 농도 같은 몸 안 상태를 일정하게 유지하려는 성질을 항상성이라고 합니다.

항상성은 주로 되먹임(피드백)으로 작동합니다. 더우면 피부 혈관이 넓어지고 땀이 나서 열을 내보내고, 추우면 피부 혈관이 좁아지고 몸이 떨리면서 열을 냅니다. 식사 후 혈당이 오르면 인슐린이 분비되어 혈당을 낮추고, 혈당이 내려가면 인슐린 분비가 줄어듭니다. 온도가 올라가면 끄고 내려가면 켜는 보일러 온도 조절기와 비슷한 방식입니다.