32장 순환 - PDF 무료 다운로드

32 장순환 1

32.1 순환계의주요특징과 기능은무엇인가? 최초의세포 바다에서영양을공급받고그속에서진화 세포 : 영양분과노폐물은바다에서확산에의해획득, 배설 하등생물 ( 해면 ): 바다물을세포가까이순환시켜확산에의해영양분흡수, 노폐물배출 현존고등생물 진화된순환계 ( 몸속바다 ) 영양분과산소를세포가까이로수송하고세포의노폐물을처리함 3

순환계 : 3 가지주요부분으로구성 혈액 (blood): 수송을위한용매 ( 액체 ) 혈관 (blood vessel): 혈액을몸속으로보내는관계 심장 (heart): 혈액순환을유지하는펌프 4

동물순환계의 2 가지유형 개방순환계 (open circulatory system) 무척추동물 한개이상의심장과단순한혈관망 등쪽혈관이펌프 ( 심방 ): 혈강으로혈액이동 혈강 (hemocoel): 체내의공간 ( 동물전체부피의 20~40%) 혈강내의조직과내부기관은혈림프 (hemolymph 세포외액과혈액 ) 에의해접촉 폐쇄순환계 (closed circulatory system) 무척추동물의일부 ( 지렁이, 오징어, 문어 ), 척추동물 혈액 ( 몸부피의 5~10%) 은심장과혈관에국한 지렁이 : 등쪽에큰혈관 (5 개 ) 이수축성관역할 ( 심장 ) 개방혈관계에비해혈류가빠르고혈압이높아효율적으로물질수송 5

vessel heart heart valves vessels hemocoel openings with valves tubular hearts hemolymph in the hemocoel bathes the internal organs (a) Open circulatory system blood vessel heart hearts dorsal blood vessel extracellular fluid blood vessels branch in each organ (b) Closed circulatory system ventral blood vessel small blood vessels Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

척추동물순환계의기능 : 체내다른모든기관계지지 호흡계 : 혈액은산소와이산화탄소운반 소화계 : 혈액은영양분을체내모든세포로분배 배설계 : 혈액은노폐물과독성물질을간과신장으로운반 내분비계 : 혈액은내분비계로부터분비되는호르몬을표적조직으로운반 체온조절 : 부분적으로혈류를조절하여이루어짐 응고기작 : 혈액손실방지 면역기능 : 항체와백혈구를순환시켜몸을보호 7

32.2 척추동물의심장은 어떻게작동하는가? 척추동물은복잡하고효율적인심장형태로진화 척추동물의심장 : 강하게수축할수있는근육성방들로구성 심방 (artrium): 혈액을모아수축하여혈액을심실로보냄 심실 (ventricle): 심방의혈액을받아수축하여혈관으로혈액을보내전신을순환하게함 진화됨에따라혈액이분리됨 동맥, 정맥 8

어류의심장 ( 초기 )- 1 심방 1 심실 수축성있는 2 개의방 ( 심방, 심실한개씩 ) 심방 심실 아가미 ( 모세혈관 : 가스교환 ) 혈액을통해전신순환 양서, 파충류 - 2 심방 1 심실 3 개의방을가진심장으로진화 체내를순환한혈액 우심방으로들어감 폐에서나온혈액 좌심방으로 죄심방, 우심방 1 개의심실로혈액을보내고받음 심실의오른쪽에는정맥혈 우심방 폐로 왼쪽에는좌심방에서받은동맥혈이머물다가몸으로 파충류는불완전한벽으로심실이분리 조류, 포유류 - 2 심방 2 심실 4 개의방 동맥과정맥이분리된독립된좌, 우심실 9

gill capillaries lung capillaries lung capillaries ventricle atria atria atrium ventricle ventricles (a) Fish body capillaries Copyright 2011 Pearson Education, Inc. body capillaries (b) Amphibians and some reptiles body capillaries (c) Mammals, crocodiles, and birds

척추동물의심장 2 개의독립적인펌프를갖는근육성방 각펌프에서들어온혈액은심방에머물다가심실을거쳐온몸으로향함 우심방, 우심실펌프 : 정맥 온몸 2 개의큰정맥 ( 상대정맥, 하대정맥 ) 우심방 수축 우심실 폐동맥을통해나와 허파로 좌심방, 좌심실펌프 : 동맥 폐에서나온혈액 폐정맥 좌심방 좌심실 ( 심장구성근육중가장큰근육으로구성되어강력한수축력을가짐 ) 대동맥 온몸으로보냄 11

aorta superior vena cava pulmonary artery (to left lung) left atrium pulmonary artery (to right lung) pulmonary veins (from right lung) pulmonary veins (from left lung) atrioventricular valve right atrium atrioventricular valve inferior vena cava right ventricle descending aorta (to lower body) semilunar valves left ventricle thicker muscle of left ventricle Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

혈류의방향 : 판막에의해유지 일방향성판막이혈류의방향유지 방실판 (atrioventricular valves) 심방 심실 반월판 (semilunar valves) 심실 동맥 ( 폐동맥, 대동맥 ) 13

심장근육은심장에만존재 작고분지되어있으며줄무늬모양의단백질섬유띠를가짐 세포간에띠모양의중첩판 ( 개재판 intercalated discs) 에의해연결 밀착연접 (desmosome) 근육세포들이함께수축할수있게함 간극연접 (gap junction) 근육세포사이의전기신호를전달하여동시에수축할수있게함 14

심장주기 (cardiac cycle): 심방, 심실의조화로운수축 사람의심장박동 : 1000,000 회 / 일 박동 2 개의심방 2 개의심실로 동맥 잠시이완후다시주기계속됨 ( 정상휴식시주기는약 1 초, 분당약 70 회 ) 혈압 수축기혈압 ( 높은쪽 ): 심실이수축할때측정된값 이완기혈압 ( 낮은쪽 ): 수축사이의심장안정시동맥에서의최저압력» 정상 120/80 이하» 고혈압 : 소동맥이좁아져형성, 140/90 16

Oxygenated blood is pumped to the body Deoxygenated blood is pumped to the lungs Deoxygenated blood from the body enters the right ventricle Oxygenated blood from the lungs enters the left ventricle Blood fills the atria and begins to flow passively into the ventricles 1 Atria contract, forcing blood into the ventricles 2 Then the ventricles contract, forcing blood through the arteries to the lungs and the rest of the body 3 The cycle ends as the heart relaxes Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

A tiny drill grinds away the plaque (c) or An artery is narrowed by plaque (a) A balloon is inflated, compressing the plaque (b) A wire mesh stent is placed in the opened artery (d) Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

동방결절은우심방과좌심방을스쳐지나가는수축파 ( 그림 32-7 ❶) 를일으키는데이것에의해심방이동시적으로수축한다 ( 그림 32-7 ❷). 그다음신호는심방과심실사이의전기적으로흥분되지않는장벽에다다른다. 여기서흥분은우심방의바닥에있는특수한근육세포덩어리인방실결절 (atrioventricular (AV) node) 을통해전달된다 ( 그림 32-7 ❸). 자극은방실결절에서느리게전도되며심실의수축이잠깐동안늦춰진다. 이로인해심방은심실이수축하기전에심방의혈액을심실로전달할수있다. 22

Step 2 1 An electrical signal from the sinoatrial (SA) node starts atrial contraction SA node AV node Inexcitable tissue separates the atria and ventricles AV bundle AV bundle branches Purkinje fibers Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

Step 3 1 An electrical signal from the sinoatrial (SA) node starts atrial contraction SA node 2 The electrical signal spreads through the atria, causing them to contract AV node AV bundle Inexcitable tissue separates the atria and ventricles AV bundle branches Purkinje fibers Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

Step 4 1 An electrical signal from the sinoatrial (SA) node starts atrial contraction SA node 2 The electrical signal spreads through the atria, causing them to contract 3 The signal enters the atrioventricular (AV) node, which transmits it to the AV bundle with a slight delay AV node AV bundle AV bundle branches Inexcitable tissue separates the atria and ventricles Purkinje fibers Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

방실결절로부터수축신호는신속한전도근육섬유인방실속 (atrioventricular bundle, AV bundle) 이라불리는두꺼운섬유집단에서시작하여양쪽심실의아래부분까지가지를보내는특수한길을따라전파된다 ( 그림 32-7 ❹). 여기서, 섬유속가지는푸르킨예섬유 (Purkinje fibers) 를형성하여전기신호를심근세포주위로전파하며심실의아래쪽에서심실벽위쪽으로수축파를보낸다 ( 그림 32-7 ❺). 이것이혈액을폐동맥과대동맥으로나아가게한다 박동원이작동하지않거나또는심장의다른부분이과도하게흥분되어박동원의역할을빼앗게되면세동 (fibrillation) 이라불리는빠르고, 조절되지않은약한수축이일어날수있다. 탈세동기에의해치료 26

Step 5 1 An electrical signal from the sinoatrial (SA) node starts atrial contraction SA node 2 The electrical signal spreads through the atria, causing them to contract 3 The signal enters the atrioventricular (AV) node, which transmits it to the AV bundle with a slight delay 4 The signal travels through the AV bundle branches to the base of the ventricles AV node AV bundle AV bundle branches Inexcitable tissue separates the atria and ventricles Purkinje fibers Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

Step 6 1 An electrical signal from the sinoatrial (SA) node starts atrial contraction SA node 2 The electrical signal spreads through the atria, causing them to contract 3 The signal enters the atrioventricular (AV) node, which transmits it to the AV bundle with a slight delay 4 The signal travels through the AV bundle branches to the base of the ventricles 5 Purkinje fibers transmit the signal to ventricular cardiac muscle cells, causing contraction from the base upwards Copyright 2011 Pearson Education, Inc. AV node AV bundle AV bundle branches Inexcitable tissue separates the atria and ventricles Purkinje fibers

심박수 : 신경계, 호르몬에의해영향 동방결절 : 100 회 / 분 휴식시 부교감신경의활동으로 70 회 / 분 운동, 긴장시 교감신경, 에피네프린의영향으로심박수증가 29

32.3 혈액이란무엇인가? 혈액 : 생명의강 전신을통해용해된영양분, 가스, 노폐물, 호르몬수송 혈장 : 액체 (55~60%) 적혈구, 백혈구, 혈소판 : 세포유래분획 (40, 여 ~45, 남 %) 사람의혈액 체중의 8% 로 5~6 리터정도 30

혈장 : 담황색, 90% 가물, 100 여종류의분자함유 호르몬, 영양분, 이산화탄소등의세포노폐물운반 이온 : 혈액의 ph 를조절하고일부는신경및근육세포또는효소의기능에필수적이다. 용해물질중혈장단백질이가장많다 알부민 : 혈액의삼투압유지 글로불린 : 영양분수송과면역계의중요역할 피브리노겐 : 혈액응고 31

혈액의세포 - 유래구성성분들은골수에서생성된다 세종류의세포 - 유래구성성분 : 적혈구, 백혈구와혈소판 백혈구세포만이완전하고기능적인세포이다 성숙한적혈구세포는발생과정중핵이소실되어없기때문에기술적으로는세포가아니다. 혈소판은실제적으로는세포의작은파편이다. 세종류의세포는모두혈액줄기세포로부터유래한다. 줄기세포 (stem cells) 는미분화된세포로분열하여하나또는그이상의특수화된세포유형으로성숙할수있는집단을만들어낸다. 32

적혈구 (erythrocytes): 산소를폐에서조직으로운반 혈액 1mm 당 500 만개 전체혈액세포의 99%, 혈액부피의 40%( 여성 ), 45%( 남성 ) 납작한도넛모양 발생과정에서핵이없어지면서생긴모양» 구형보다표면적이넓어서원형질막을통한가스교환극대화 헤모글로빈 ( 붉은색 ) 철분을함유하는커다란단백질 각적혈구의 1/3 을차지 4 개의산소결합자리» 동맥 - 밝은앵두색» 정맥 - 짙은붉은색 산소농도가높은허파에서산소와결합한후조직에방출하고조직내의이산화탄소와결합하여허파로수송 33

수명 골수에서생성 ( 가슴, 상박, 대퇴부, 둔부 ) 짧다 (4 개월정도 ) 핵이없으므로분열하거나다른물질들을합성하지못함 생성, 소멸을반복 죽은적혈구는간, 비장에서제거분해되어철분방출» 방출된철분은골수로전달되어새적혈구형성에재사용» 소량은배설되므로음식물을통해섭취해야함 음성되먹임조절 : 적혈구수조절 적혈구생성소 (erythropoietin ): 일종의호르몬» 신장에서생성 산소결핍시 ( 혈액부족, 헤모글로빈생산부족, 높은고도, 폐질환등 ) 혈액으로방출» 골수를자극하여새로운적혈구생성촉진» 산소가회복되면적혈구생성소의생산감소 36

Oxygen deficiency stimulates inhibits Erythropoietin production by the kidneys stimulates Restored oxygen level Red blood cell production in the bone marrow causes Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

백혈구 (leucocyte): 질병에대항하여몸을방어 호중구, 호산구, 호염구, 림프구, 단핵구의 5 종류 전체혈액세포의 1% 미만 수명 : 몇시간 ~ 몇년 골수에서생성, 순환계를통해침입부위로이동 단핵구 모세혈관을통해세균이침투한상처부위로이동 조직으로스며나옴 ( 대식세포, Macrophage 로발달 ) - 외래입자포식, - 상처부위에서세균과세포부스러기섭취, - 비장과간에서죽은적혈구포식 ) 38

혈소판 (platelets) 골수에머무는거핵세포의조각 혈액내로들어가혈액응고의중심역할 핵이없고수명은 10~12 일 혈액응고 (blood clotting) 과정 외상, 출혈로부터신체보호 혈액유출 ( 조직상처 ) 조직의콜라겐단백질이노출되어혈소판이들러붙음 파열된조직은콜라겐단백질을노출시켜혈소판이달라붙도록해개구를부분적으로막는혈소판마개를형성한다 ( 그림 32-12 ❶). 41

부착하는혈소판과파열된세포모두는다양한물질을방출하여순환하는혈장단백질중에서일련의복잡한반응을개시한다. 이러한반응중중요한하나가불활성형인프로트롬빈으로부터트롬빈 (thrombin) 의생성이다 ( 그림 32-12 ❷). 트롬빈은용해성혈장단백질인피브리노겐 (fibrinogen) 을피브린 (fibrin) 이라불리는불용성단백질가닥으로의전환을촉매한다. 피브린가닥은서로달라붙어덩어리진혈소판주위에섬유성망을형성한다 ( 그림 32-12 ❸). 적혈구와혈소판을이단백질망안에가두어응고된혈액의밀도를높임 혈소판은수축하여딱지형성 44

Step 4 1 Damaged cells expose 2 Both damaged cells 3 Thrombin catalyzes the collagen, which activates and activated platelets conversion of fibrinogen platelets, causing them to release chemicals that into protein fibers called stick and form a plug convert prothrombin fibrin, which forms a into the enzyme thrombin meshwork around the platelets and traps red collagen blood cells fibers platelets platelet plug fibrin red blood cells prothrombin thrombin fibrinogen thrombin blood vessel Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

32.4 혈관의종류와 기능은무엇인가? 혈액은혈관을통해이동 심장 동맥 소동맥 모세혈관 소정맥 정맥 심장으로순환 모든혈관 ( 모세혈관제외 ) 은 3 개의세포층으로구성 내피세포, 평활근세포, 결합조직 모세혈관 : 단일내피세포층으로만구성 동맥, 소동맥 심장에서나가는혈관 평활근과탄력있는두꺼운벽 심장박동에의한혈류는동맥에서소동맥으로흐름 48

jugular vein aorta superior vena cava carotid artery pulmonary artery lung capillaries heart liver inferior vena cava intestine kidney femoral artery femoral vein Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

precapillary sphincter capillary network within body tissues arteriole venule capillary artery from heart valve endothelium smooth muscle connective tissue to heart vein Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

모세혈관 (carpillaries) 현미경적혈관 혈액과체세포사의의영양분과노폐물교환 좁고긴모세혈관망으로구성 혈압, 혈류속도감소 - 확산에의해물질교환가능 간질액 : 소동맥으로부터오는혈압으로인해혈액의혈장에서액체가혈관과조직사이의공간으로계속유출됨 세포외액 (extracellular fluid) 형성 용해된영양분, 호르몬, 가스, 세포노폐물및일부단백질을함유한물 ( 혈장단백질을제외하면혈장과유사 ) 세포에영양분제공, 노폐물제거 51

모세혈관벽을통한물질의이동 가스, 물, 지용성호르몬, 지방산 세포막을통해직접확산 염류, 포도당, 아미노산등의작은수용성영양분, 백혈구 인접모세혈관사이의세포외액으로보내짐 큰단백질 소낭을이용 53

세포외액과혈액의조성이다름 이온, 포도당농도는비슷하나, 세포외액은적혈구, 혈소판, 단백질등이혈장보다적다 혈압은소정맥쪽으로갈수록떨어지고삼투압은모세혈관안쪽 ( 단백질풍부 ) 이높다 혈액이모세혈관정맥쪽말단으로가면삼투압에의해수분흡수, 혈액이희석되면세포외액에용해된물질이모세혈관속으로확산 세포외액의 85% 정도는다시모세혈관으로되돌려짐 나머지액체 - 림프계로 54

정맥, 소정맥 : 이산화탄소및세포노폐물을회수 혈관벽은동맥에비해얇고근육층이적고확장된다 운동, 호흡시골격근의수축이정맥의흐름을도움 오랫동안활동하지않으면혈액이정맥에축적되어붓는다 ( 장기간여행시 ) 일방향성판막존재 - 혈액이심장방향으로흐르게한다 과다한출혈같은상황에서혈압이떨어지면정맥이이를복원할수있다. 이러한경우, 교감신경계 ( 신체의비상행동준비 ) 는자동으로정맥벽내의평활근수축을자극한다. 이것에의해정맥의내부부피가줄어들고혈압을상승시켜혈액이심장으로되돌아오는속도를높인다 55

소동맥 : 혈류배급조절 혈액을모세혈관으로운반 혈관근육은신경, 호르몬, 인접조직에서만들어진화학물의영향을받아수축, 이완함 위협적인상황 : 교감신경계가소동맥을수축하도록자극하여활동이활발한심장, 근육으로혈류가흐르고말초부 ( 피부 ) 는혈류공급감소 무더울때 : 피부는혈액공급이증가 ( 소동맥이완 ) 하여과도한열을발산 추울때 : 중요한심장, 뇌에혈액공급, 말초부의소동맥은수축 ( 동상 ) 하여혈류를최소화함으로써몸은열을보존함 57

전모세혈관괄약근 (precapillary sphincters) 소동맥과모세혈관사이의평활근고리 혈류조절 : 조직근처의화학신호에반응» 예 ) 이산화탄소, 노폐물, 젖산의증가 조직으로의혈류증가요구신호 평활근이완 모세혈관으로혈류증가 58

32.5 림프계는순환계와어떻게작용하는가? 림프계 (lymphatic system) 구성 : 모세림프관과일부기관 모세림프관과굵은림프관 림프조직 ( 결합조직 ): 림프구가풍부한조직 기능 예 ) 편도선 림프기관 : 흉선, 비장 과잉의간질액을혈류로되돌림 지방을소장에서혈류로수송 늙은혈액세포여과, 혈액으로부터노폐물여과 세균과바이러스를백혈구에노출시켜신체를방어 59

모세림프관 : 혈액모세혈관과유사 림프모세혈관은혈액모세혈관보다투과성이훨씬크다 뼈와중추신경계에는존재하지않는다. 맹관 ( 체조직속에서말단부가막힌상태 ) 반면에모세혈관은혈관들이서로연결되어있는연속적연결망 림프관으로림프액을보냄 ( 정맥과유사 ) 림프는림프관의평활근수축작용에의해수송 움직일때의근육의수축작용에의한압력으로이동 일방향성판막에의해혈류방향조절 61

lymph capillary 3 Lymph is transported into larger lymph vessels and back to the bloodstream arteriole capillary venule 1 Pressure forces fluid from the plasma at the arteriole end of the capillary network extracellular fluid 2 Extracellular fluid enters lymph vessels and the venous ends of capillaries Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

림프계 : 액체를혈액으로돌려보낸다 용해된물질들은모세혈관의혈장에서유출된용액과거의모든신체세포를씻어낸간질액에의해모세혈관과체세포사이에서교환 유출양 > 흡수량 : 3~4 리터 / 일 여분의액체와용해분자들을혈액으로회수 - 림프계의역할 세포외액축적 모세림프관과모세혈관망으로액체이동 - 세포외액이축적됨에따라높아진압력은림프모세혈관벽세포들사이의깃발모양의개구에힘을가하게된다. 일방향성문의작용처럼, 이들판막은물질의유입은가능하게하나유출은가능하지않게한다 64

림프계 : 림프관에들어온뒤에는림프 (lymph) 라불리는이체액을순환계로되돌려수송한다. 가장큰림프관 ( 흉관같은 ) 은목아래부위에존재 - 정맥으로체액을보내며이것은다시심장으로향하는상대정맥으로모아진다 ( 그림 32-18).» 상피증 : 선충의기생으로림프관차단 65

림프계는지방을수송 소장에모세림프관 ( 유미관 ) 이다량분포 지방흡수 장세포는지방입자를간질액으로보냄 모세림프관사이의통로를통해이동 ( 분자가커서모세혈관을통과할수없음 ) 림프액으로 상대정맥 ( 혈류와합류 ) 67

림프계는질병으로부터신체방어 외부침입자 ( 세균, 바이러스 ) 로부터신체방어 편도선, 흉선, 비장, 림프절 림프절 : 림프관이규칙적으로확장된곳 2.5cm의강낭콩모양 림프액이여과되는장소» 대식세포와림프구존재 68

흉선 (thymus) 흉골아래, 심장위쪽에위치 유아, 어린아이시기에활동적, 성인이되면크기가감소하고기능이줄어든다 ( 사춘기시기에최대크기 ) 미성숙림프구성숙장소 (T 림프구 ) 비장 (spleen) 복강왼쪽, 위와횡격막사이에위치 혈액을여과하여대식세포와림프구에의해외래입자, 늙은적혈구파괴 69