목차 인체생리학의 개요 인체의 구성체계 세포의 구조와 기능 세포막을 통한 물질이동 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

병태생리학 (pathophysiology) 인체생리학 (human physiology) 인체 생리학의 개요 Ⅰ 생리학의 주요 개념 ▶원인과 결과 (cause & effect) ▶조화와 균형 (harmony & balance) 생리학 (physiology) 생물체의 생명현상 탐구 세포, 조직, 기관, 기관계의 작용과 통합 규명 생물학, 물리학, 화학, 생화학, 분자생물학, 유전체학의 영역 포함 병태생리학 (pathophysiology) 질병 또는 상해 시의 생리적 변화 규명 인체생리학 (human physiology) 인체의 생리 규명

Ⅱ 인체의 구성 인체 다세포, 다조직, 다기관, 다기관계 200여종 4개 주요세포 인체 다세포, 다조직, 다기관, 다기관계 세포 (primary cells) 200여종 4개 주요세포 : 상피세포, 결합조직세포, 근육세포, 신경세포 4개 주요조직 : 상피조직, 결합조직, 근육조직, 신경조직 10개 기관계 ▶ 알아두기 : 줄기세포 조직 (primary tissues) 기관 (organs) 기관계 (organ systems)

Ⅱ 인체의 구성 근육세포와 근육조직 (muscle) 특화된 수축기능으로 기계적인 힘 생산 (11장 참조) 특화된 수축기능으로 기계적인 힘 생산 근육세포로 이루어진 근육조직은 골격에 부착 유형 : 세포의 모양에 따라 골격근 (skeletal) 심장근 (cardiac) 평활근 (smooth) 기능 골격근은 뼈에 부착되어 수축으로 신체 운동 가능 걷기, 말하기, 글쓰기 심장근과 평활근의 수축으로 내장기관 운동 가능 직경이나 길이 변화 ▶ 골격근 ▶ 평활근 ▶ 심장근

Ⅱ 인체의 구성 신경세포와 신경조직 (nervous) 특화된 전기적 신호 발생 기능으로 체내 정보전달 (3장 참조) 특화된 전기적 신호 발생 기능으로 체내 정보전달 활동전위 전도 (action potential conduction) 유형: 세포의 기능에 따라 신경원세포 (neuron) 지지세포 (neuroglia) 신경조직의 기능적, 해부학적 지지 신경세포의 구성: 수상돌기 (dendrites): 정보수용 세포체 (cell body): 핵 (nucleus) 존재, 대사가 일어나는 장소 축삭돌기 (axon): 신경흥분 전도 수상돌기 축삭돌기 핵 세포체 수초 축삭말단 랑비에마디

상피세포와 상피조직 (epithelial) 인체의 구성 Ⅱ 상피세포와 상피조직 (epithelial) 특화된 물질이동(흡수or분비) 기능으로 신체와 기관 보호 신체나 기관의 표면에 위치해 외부환경과 방어벽 형성 피부, 내장기관의 내.외 벽, 내 . 외분비샘 유형 : 세포의 모양에 따라 편평 (squamous) 세포 원주 (columnar) 세포 입방 (cuboidal) 세포 유형 : 세포층 수에 따라 Simple membrane (단순 막): 단일 층, 수송에 특화 Stratified membranes (중층 막): 복수 층, 방어에 특화 ▶ 상피세포의 유형

결합조직세포와 결합조직 (connective) 인체의 구성 Ⅱ 결합조직세포와 결합조직 (connective) 신체 구조를 연결, 지지, 고정 결합조직의 세포 사이에는 다량의 세포외 물질 존재 유형 : 세포외 물질의 종류와 배열에 따라 고유결합조직 (connective tissue proper) 소성 결합조직 : 진피, 지방조직 밀집 결합조직 : 기관의 피막, 건 연골 (cartilage) 경골 (bone) 혈액 (blood) ▶ 연골조직

Ⅱ 인체의 구성 기관과 기관계 기관 기관계 적어도 2개 이상의 다른 조직으로 형성 수많은 기능적 단위로 구성 적어도 2개 이상의 다른 조직으로 형성 수많은 기능적 단위로 구성 각 기관은 각기 다른 기능 수행 신장, 심장, 폐, 위 기관계 서로 떨어져 있는 공통 기능을 수행하는 여러 기관으로 구성 비뇨기계, 순환기계, 호흡기계, 소화기계 등 10개 기관계 네프론 : 신장의 기능단위 관 : 한 층의 상피세포 혈관 : 근육 + 결합조직 신경조직 세포외액과 기질

신체의 기관계와 주요 기능

Ⅱ 인체의 구성 인체 구성체계의 기능적 통합 세포 자체의 기본 활동 유기체를 위한 특별 활동 세포 자체의 생존을 위한 활동 물질교환, 에너지 방출, 단백질 합성 유기체를 위한 특별 활동 유기체의 생존을 위한 활동 소화기계 구성 세포 : 영양물질 흡수 등 호흡기계 구성 세포 : 기체교환 등 생식기계 구성 세포 : 정자 또는 난자 생산 등 조직, 기관, 기관계의 대사적 협조 체계 (특이성, 분담성, 협동성) 요소는 간세포에서 합성되고 신장에서 배설 신경계와 내분비계에 의해 통합 조절

기관계의 유기적 상호관계

Ⅲ 세포의 구조와 기능 세포 독립된 단일 생명체 모든 생명체의 구조적, 기능적 기본 구조 세포막에 의해 외부환경과 구분 물질교환, 에너지 획득과 이용, 생식과 성장, 자극에 반응 세포의 일반 구조 200여종, 크기, 모양, 조성, 기능 등 다양 크기: 10 - 20 (2 – 400) μm 세포막, 핵, 세포질 (세포소기관 + 세포기질) 세포소기관 막성 소기관 : 미토콘드리아, 소포체, 골지체, 리소좀, 퍼옥시좀 비막성 소기관 : 세포골격, 중심체, 섬모, 편모, 리보솜 등 ▶ 적색 : 세포막 ▶ 녹색 : DNA

인체 세포의 유형 ▶ 알아두기 : 현미경의 발달과 세포구조의 발견

세포의 일반적 구조

Ⅲ 세포의 구조와 기능 세포막의 구조 두께 : 6–10 nm 구성 : 인지질의 이중층 + 단백질 + 당피 인지질의 이중층: 바깥쪽 : 극성(친수성) 부분 안쪽 : 비극성(소수성) 부분 단백질: 내재성 막단백질 주변부 막단백질 당피 (glycocalyx): 세포외쪽에 존재 당단백질, 당지질, 뮤코다당류 새포 인식, 음전하 기능 : 물질교환, 정보감지, 신호전달 모델 : 유동성 모자이크 모델 ▶ 알아두기 : 세포막의 화학조성

세포막의 구조

Ⅲ 세포의 구조와 기능 인접세포(막)의 접착구조 밀착이음 (tight junction) ▶ 부착연접 밀착이음 (tight junction) 세포(막)와 세포(막) 접착 물질이동 통로 차단 예: 소화기관 상피세포 부착연접 (anchoring junction, 예: hemidesmosome) 필라멘트가 세포(막)와 세포(막)를 연결 예: 피부 틈새이음 (간극접합, gap junction) 세포(막)와 세포(막) 사이에 단백질 터널 예: 대부분의 조직 ▶ 밀착이음 ▶ 틈새이음

Ⅲ 세포의 구조와 기능 핵 (nucleus) 구성 기능 : 유전정보 전달 핵막 (nuclear envelope) 이중층 핵공 : 핵과 세포질 간 물질이동 유전자 조절물질, RNA, 전령물질 등 염색질 (chromatin) DNA + 단백질 세포분열 시에 응축  염색체 (chromosome) 형성 핵인 (핵소체) (nucleolus) 1–2개 DNA + RNA + 단백질 기능 : 유전정보 전달 유전체 (genome) 생물체의 DNA에 들어있는 총체적 유전정보 인간의 유전체 32,000-39,000 유전자 포함

Ⅲ 세포의 구조와 기능 미토콘드리아 및 소포체 미토콘드리아 (mitochondria) 원형 or 타원형 이중막: 외막과 내막 (크리스테) ATP 생산 – 세포 내 발전소 소포체 (encoplasmic reticulum: ER) 편평한 주머니 모양의 망상구조 유형 : 조면소포체 (RER) : 리보솜이 있어 거친 과립상, 단백질 합성 활면소포체 (SER) : 리보솜이 없어 매끈, 지질 합성 핵 외막의 연장으로 형성되어 세포질에 넓게 분포 단백질, 지질 운반 – 세포 내 순환계

Ⅲ 세포의 구조와 기능 리보솜, 골지체 및 리소좀 리보솜 (ribosome) 골지체 (golgi apparatus) 입자, 직경 20 nm 조면소포체 및 세포질에 존재 단백질 합성 – 세포 내 단백질 공장 골지체 (golgi apparatus) 납작하고 오목 볼록한 주머니 모양의 중첩된 막 구조 볼록한 부분 – 조면소포체로부터 단백질을 받아들임 표면에 수많은 소낭 존재 단백질의 농축 or 변형 or 포장 → 소낭을 통해 분비 리소좀 (lysosome) 구형 or 타원형 산성 용액 + 가수분해 효소 세포의 파편 or 세포소기관 분해 세포 내 소화기관, 자살주머니 자살주머니: 리소좀막이 파괴되면 리소좀 내 가수분해 효소가 세포질로 유출 되어 세포를 파괴함

세포소기관의 구조적 특성과 기능

Ⅳ 세포막을 통한 물질이동 세포막을 비롯해 생체막을 가로지르는 물질의 운반 기체, 이온, 분자물질 물질이동 기전 산소, 이산화탄소 전해질 영양물질, 노폐물질, 호르몬, 신경전달물질 물질이동 기전 수동수송 : 확산, 촉진확산, 여과 능동수송 음세포작용 or 토세포작용 운반체 이용기전 능동수송 촉진확산

Ⅳ 세포막을 통한 물질이동 확산 (diffusion) 물질분자의 무질서한 브라운 운동에 의한 이동 확산 속도 물질이동의 원동력 물질 농도 : 높을수록 온도 : 높을수록 확산 면적 : 넓을수록 물질의 투과도 : 높을수록 비전해질 : 지방용해도가 클수록, 분자량이 작을수록 전해질 : 수화된 이온의 크기가 작을수록 물질이동의 원동력 농도차 : 용질과 용매 모두 막 투과성이 있는 분자의 경우 전위차 : 이온의 경우 분압차 : 기체물질의 경우

촉진확산 (facilitated diffusion) 세포막을 통한 물질이동 Ⅳ 촉진확산 (facilitated diffusion) 확산과 동일 원리 매개수송 체계 세포막 운반체 이용 확산보다 운반 속도 빠름 특이성 경쟁성: 경쟁적 저해 포화 현상

Ⅳ 세포막을 통한 물질이동 삼투 (osmosis) 확산과 동일 원리 용질은 투과성이 없고 용매만 투과하는 경우 : 반투막을 통한 물 분자의 확산 물의 농도가 높은 구획에서 낮은 구획으로 물 분자 이동 삼투압이 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 물 분자 이동

능동수송 (active transport) 세포막을 통한 물질이동 Ⅳ 능동수송 (active transport) 에너지 사용 : 농도차 또는 전위차에 역행 매개수송 체계 세포막 운반체 이용 특이성 경쟁성: 경쟁적 저해 포화 현상

운반체를 통한 물질이동 모델

음(토)세포작용 (pinocytosis) 세포막을 통한 물질이동 Ⅳ 음(토)세포작용 (pinocytosis) 세포막을 투과하지 못하는 물질 세포막이 함몰하거나 융기해 조그만 주머니 형성 → 일부의 세포질과 함께 물질분자 이동 흡착 세포내섭취 or 액체 세포내섭취 흡착 세포외배출 or 액체 세포외배출 에너지 사용 식세포작용 박테리아 or 손상된 세포 파편의 섭취 백혈구 등 탐식세포

음세포작용