Physiology

• 학습목표


  • 생명체의 공통적 기본 특성을 이해할 수 있다.
  • Homeostasis과 Feedback에 대해 이해할 수 있다.
  • 생리학에 사용되는 주요 단위를 활용할 수 있다.
  • 몸을 구성하는 분자들의 기본 구조를 이해할 수 있다.
• 생리학(physiology)


  우리 몸이 세포로부터 조직, 조직으로부터 기관, 기관으로부터 계통에 걸쳐 어떻게 작용하는지, 그리고 생명체가 생명을 유지하기 위해 필수적인 활동을 어떻게 수행하는지를 연구하는 학문
• 생리학(physiology)


  라틴어에서 유래, 'physio'는 자연(nature), 'logy'는 학문(science)이라는 뜻으로 자연의 성질이나 그 기능을 연구하는 학문
• 생리학(physiology)


  생물의 기능이 발휘되는 과정이나 원인을 과학적으로 분석하고 규명하는 학문
• 과학적 방법(scientific method)


  합리적 능력, 정직성 및 겸손 등의 신뢰성에 기초를 두고 원인과 결과를 찾아가는 과정
• 과학적 방법(scientific method)


  1. 관찰

  2. 가설

  3. 실험

  4. 결과

  5. 재현

  6. 학설
• 생명체의 공통적 기본 특성은 성장, 생식, 반응, 움직임 및 대사이며, 호흡, 소화, 흡수, 배설 및 순환과 같은 특성이 추가됨
• Growth


  대사에 의해 만들어진 물질은 생명체의 구성요소로 쓰이고, 그 결과 생명체의 부피와 무게가 커지는 현상
• Differentiation


  다세포 생명체에서 개개의 세포들이 특정 기능을 수행하기 위해 특수화 되는 현상
• Reproduction


  자신의 유전자를 후세에 전달하려는 의지는 생명체의 가장 강한 본능으로, 대부분의 주요 동물은 Reproduction(생식) 과정을 거침
• Movement


  음식물, 혈액 등의 체내 이동을 위한 내적 움직임과 외부환경에 반응하는 외적 움직임
• Metabolism


  생명체가 자신을 둘러싸고 있는 주위 환경으로부터 물질을 얻어 몸속에서 분해(catabolism) 및 합성(anabolism) 과정을 거쳐 생명을 유지하는데 필요한 열과 에너지 및 부산물로 전환시키는 물리적, 화학적 반응
• 생명 유지


  생명체의 구조와 기능은 생명유지에 관여하며, 물, 음식물, 산소, 열, 압력이 필요하고 여러 계통이 외부환경에 대응해서 상호협력을 통해 항상성을 유지함
• Homeostasis


  생물이 나타내는 가장 중요한 특성으로 외부의 자극(stimulus)을 받아들이고 그에 반응(response)하여, 외부환경이 변하더라도 몸 내부의 상태를 일정하게 유지하려는 성질
• Homeostasis 조절 기전


  1. 신경 및 호르몬에 의한 신체기능의 조절

  2. 체액의 수송계통(transport system)인 확산, 여과, 삼투압 및 능동운반 등 체액의 순환을 통한 평형조절

  3. 호흡계통을 통한 O2의 흡입, 소화관에서의 영양물질의 흡수 및 배설, 간이나 그 외 장기의 대사 및 근육의 글리코겐 대사 등을 통한 조절

  4. 호흡계통을 통한 CO2의 배출, 피부에서의 땀 배출과 콩팥에서의 소변 배출 등 대사산물의 제거를 통한 조절

  5. Reproduction에 의한 조절
• Negative feedback mechanism


  내부환경의 항상성을 유지하기 위해 몸은 정상 생리와의 차이를 알아내는 감각기(sensor)와 그 차이를 조절하여 정상화할 수 있는 효과기(effector)가 있어야 하는 가역적인 내부환경 조절기전
• Negative feedback mechanism


  • 체온조절
  • 혈압조절
  • 혈당조절
• Positive feedback mechanism


  항상성 조절 중에서 몇 가지 정상적인 생리기능의 경우와 병적인 상태는 최초의 자극이 다음 자극을 더욱더 강화시키는 기전
• Positive feedback mechanism


  • 분만과정
  • 지혈작용
• 기본단위


  표준화하기 위해 국제단위(SI)가 채택됨 (1960년)
• 미터


  빛이 진공에서 1/299 792 458초 동안 진행한 경로의 길이
• 기본단위의 배수와 약수


  • 야르드(yd)
  • 헥타르(ha)
  • 평
• 면적 및 부피의 단위


  면적(m2), 부피(m3), 액체와 기체의 부피(L)
• 주파수, 속도 및 가속도의 단위


  주파수(Hz), 속도(m/s), 가속도(m/s2)
• 힘과 압력의 단위


  힘(N), 압력(Pa)
• 질량, 용량 및 농도의 단위


  질량(kg), 물질의 양(g, mol), 농도(분율농도)
• 온도의 단위


  켈빈(K), 섭씨(℃), 화씨(℉)

  
• 전기의 단위


  전류(A), 전압(V), 저항(Ω), 전기적 에너지(J, Ws), 일률(W)
• 용액


  용매(solvent)에 용해된 원자나 이온 또는 분자들인 용질(solute)로 구성
• 아보가드로의 법칙


  표준상태의 온도와 압력 조건에서 동일한 용적의 기체나 액체는 동일한 수의 분자로 구성된다
• 아보가드로수


  1 mole의 물질을 구성하는 입자의 개수(6.02 x 10^23)

  
• 몰농도 및 몰랄농도


  용액의 농도를 표시하는 방법

  
• 온도의 단위


  • 온도(temperature)의 기본단위는 Kelvin(K)
  • 0°K = 절대온도 0
  • 섭씨: 1기압 하에서 얼음의 녹는점을 0℃, 물의 끓는점을 100℃로 하여 그 사이를 100등분한 한 눈금의 온도차를 1℃
  • 화씨 : 물이 어는 온도와 끓는 온도 사이를 180 등분한 온도 단위. 당시 실험실 기술로 만들 수 있는 가장 낮은 온도인 소금물이 어는 온도를 0℉로 정함 (0℃=32℉)

  
• 100℉=37.78℃, 0℉=17.78℃, 104℉=40℃
• 전기의 단위


  • 전류(current); 전자(electron)나 이온의 움직임을 뜻함
  • 전류의 세기는 단위 시간당 어느 지점을 통해 지나가는 전자의 수에 의해 결정되며, 단위는 ampere(A)
  • 전압의 단위는 volt (V=W x A-1), 저항의 단위는 ohm (Ω), 전기적 에너지는 joule (J) 또는 watt seconds (Ws), 일률은 watts (W)
• 용액


  • 용액(solution)은 용매(solvent)에 용해된 원자나 이온 또는 분자들인 용질(solute)로 구성되는데, 수용액(aqueous solution)에서는 물이 용매
  • 아보가드로의 법칙: 표준상태의 온도와 압력 조건에서 동일한 용적의 기체나 액체는 동일한 수의 분자로 구성된다
• 아보가드로수


  • 어떤 물질 1 mole에 해당하는 양에 담겨 있는 그 물질을 구성하는 입자의 개수
  • 1 mole의 물질은 표준상태의 온도와 압력 조건에서 22.4 L의 용적을 가지며, 이 속에 6.02 x 1023의 분자수가 포함된다
  • 1 mole의 물질은 gram으로 표시했을 때 그 분자량(molecular weight)과 같다 (예: 1 mole NaCl = 58.4428 g Na 22.9898 + Cl 35.453)
• 몰농도 및 몰랄농도


  • 용액의 농도를 표시하는 방법에는 몰농도(molarity)와 몰랄농도(molality)의 두 가지가 있음
  • 노르말농도(규정 농도, 당량농도; N): 용액의 농도를 나타내는 방법의 하나로 용액 1ℓ 속에 녹아 있는 용질의 g당량수를 나타낸 농도
  • 산·알칼리의 중화반응 또는 산화제와 환원제의 산화환원반응의 계산 등에 널리 이용
  • 용액의 총괄성(속일성, colligative properties)에 의하면 용액은 그 용질의 화학적 특성과 상관없이 용질의 수(농도)에 의해 변화

  
• 산과 염기


  • 몸 안의 수분, 전해질, 산과 염기는 항상 일정한 양과 농도로 유지되어야 하며, 이들의 균형이 깨지면 모든 세포 기능에 전반적인 이상을 초래 함
  • 산-염기평형(acid-base balance)
  • 산 (물에 녹아 수소이온을 내놓는 물질)
  • 염기 (물에 녹아 수산화이온을 내놓는 물질)
  • 산과 염기의 중화: 산과 염기가 섞일 때 산의 H+ 는 염기의 OH– 와 결합하여 물을 형성
• pH지수


  • 산도(pH, potential hydrogen)는 수소이온(H+)이 얼마나 많이 용해되어 있는지를 가리키는 측정 단위
  • pH 지수(pH scale)는 0에서 14까지의 범위
  • pH 지수의 해석: 각 pH 단위는 수소이온 농도의 10배의 변화
  • 체액의 pH: 위액은 pH가 1~4인 강한 산성, 소변의 pH는 5~8 범위의 일반적인 산성, 창자액은 pH 8~10인 알칼리성, 혈액의 pH는 약한 알칼리성인 7.35~7.45의 좁은 범위에서 유지됨