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266 각론
폐 모형을 제작하게 하고, 병 속의 부피
와압력변화를설명하게한다.
호흡 운동을 하는 이유를 생각하게 하고,
호흡기관의구조와기능을이해하게한다.
들숨과 날숨이 일어날 때의 횡격막과 갈
비뼈의 변화 및 흉강의 부피와 압력 변화
를설명하게한다.
|̀ `학습전개|
•국가암정보센터
http://www.cancer.go.kr
•질병관리본부
http://www.cdc.go.kr
•인체(2010), 스티브 파커 외 1저, 박경환 외
4역, 사이언스북스
찾아보기
호흡 기관과호흡 운동의 원리
2-1
⑴몸을움직이는운동을할때숨이차는것
은호흡운동과관련이있음을이해한다.
⑵호흡기관은어떤구조로구성되어있으며,
각각어떤기능을하는지이해한다.
⑶폐 모형을 통해 호흡 운동의 원리를 이해
한다.
⑷들숨과날숨이일어날때갈비뼈와횡격막
의움직임, 흉강과폐의압력과부피변화
를이해한다.
|̀ `학습내용안내|
기침과가래
기관과기관지내벽의상피세포는섬모와점
액으로덮여있어폐로들어오는공기중의이
물질을걸러낸다. 기침과가래는걸러진이물
질을기관및기관지에서배출하는수단이다.
|̀ `관련지식|
사람의호흡기관
⑴코 우리가들이마신공기는먼저콧속의비강을지나들어오는데, 비강을지나는동안차
고건조한공기는적당히데워지고습해진상태가된다. 또 콧속의털은공기중에포함된
커다란먼지가들어오지못하도록차단한다. 그리고콧속점막은끈끈한점액으로덮인섬
모상피세포로되어있어먼지나세균, 이물질등의출
입을 차단하는 역할을 한다. 즉, 코는 들어오는 공기의
온도와습도를높여주고먼지나세균, 이물질등의출입
을차단하는기능을한다.
⑵인두와 후두 콧속의비강을통과한공기는인두와후
두를거쳐기관으로전해진다. 인두에는연구개가, 후두
에는 후두개가 있어 음식을 먹을 때에는 연구개가 비강
을 닫고 후두개가 후두를 덮어 음식물이 식도로만 내려
가도록하고, 호흡을할때에는연구개와후두개가열려
비강을통과한공기가기관으로들어가도록한다. 사람의호흡기관
비강
연구개
인두
후두개
후두
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:41 AM 페이지266 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 267
⑶기관, 기관지 및 세기관지 공기는후두를통과하여기관으로들어오는데, 기관은지름이
2.5 cm, 길이가 12 cm 정도의관이며, 그점막은비강에서와마찬가지로끈끈한점액으로
덮인섬모상피세포로이루어져있다. 따라서공기속에든먼지나세균및이물질은기관을
통과하면서다시한번걸러지고, 온도와습도가적당하게조절된다. 기관은좌우기관지로
갈라지고, 기관지는다시나뭇가지모양의무수히많은세기관지로갈라져그끝이폐포와
연결된다. 기관지의점막도끈끈한점액으로덮인섬모상피세포로이루어져있어이물질을
제거한다.
⑷폐 사람의폐는좌우한쌍으로, 오른쪽폐는세개, 왼쪽폐는두개의폐엽으로되어있
다. 폐는지름이 0.1~0̀.2 mm 정도인폐포가 3~4억개정도로이루어져있어서공기와
접하는면적이체표면적의 25~50배정도인데, 성인 남자의경우에는무려 100m¤ 정도
된다. 폐포의표면에는모세혈관이조밀하게분포하고있어서폐포속의공기와모세혈관
속의혈액사이에서산소와이산화탄소의교환이일어난다. 한편, 폐는가슴막과횡격막으
로이루어진흉강속에들어있으며, 척추에서뻗어나온갈비뼈에의해외부충격으로부터
보호를받는다.
섬모
사레
음식을 먹을 때 가끔 사레가 들려 기침을
하는 경우가있는데, 이는 음식물을 잘못 삼
켜공기의통로인기관을막게되었을때반
사적으로 기침이 나와 기관으로 들어가려던
음식물을밖으로내보내기위한것이다.
흡연자의기관
담배연기에의해기관의상피세포에있는
섬모가상하거나그수가감소하여미세한먼
지를제거하는능력이떨어진다.
|̀ `관련지식|
⑴피부 아메바, 짚신벌레 같은 단
세포 생물이나 플라나리아, 지렁이
와같은동물들은특별한호흡기관
이발달되어있지않고몸의표면에
서직접기체를교환한다.
⑵기관 곤충류, 다지류와 같은 절
지동물들은 가슴과 배에 있는 기문
을통하여기체교환을한다.
⑶아가미 연체동물, 절지동물의갑
각류, 어류, 올챙이는 물속에 녹아
있는 산소를 아가미를 통해 받아들
인다.
⑷폐 파충류, 조류, 포유류의 호흡
기관으로서, 호흡 기관 중 가장 발
달된구조를하고있다.
사람의호흡기관
✚참고 자료 동물의호흡기관의종류
기관
폐
횡격막
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:41 AM 페이지267 DK
268 각론
효과적인운영을위한Tip
1 폐 모형을 만들 때 필요한 준비물들
이실제호흡기관에서어떤것에해
당하는지 미리 생각해 보고 말하게
한다.
2 풍선을위로밀어올리거나밀어올렸
던 풍선을 놓았을 때 페트병 속의 작
은고무풍선이어떻게변하는지관찰
하게한다.
3 작은고무풍선의크기변화가일어나
는 이유를 호흡 운동의 원리와 연관
지어생각해보게한다.
해 보기
횡격막
인대와 근육으로 구성되어 있는 횡격막은
그릇을엎어놓은모양으로생겼다. 가슴의명
치 부분 정도에 배 근육과 갈비뼈 그리고 등
근육 등에 붙어 있으며, 몸체를 가슴과 배로
나누어주는아주중요한기관이다. 1차로호
흡에관여하고있는기관이며우리가직립보
행을해도심장과폐가밑으로떨어지지않게
해주는역할도한다.
늑간근
두갈비뼈사이를연결하는근육으로, 외늑
간근과 내늑간근의두 종류가 있다. 이들 두
늑간근이교대로수축하고이완할때갈비뼈
가올라가고내려간다. 일반적으로말하는늑
간근은외늑간근을의미한다.
천식
기관지나 세기관지가 부어오르고, 폐에서
분비물이 증가하며 기관지나 세기관지가 경
련을 일으키고, 기도의 과민반응에 의해 발
작적으로일어나는호흡곤란증세를천식이
라고 한다. 천식은 호흡기 알레르기질환 가
운데 가장 통증이 심하고, 심하면 목숨까지
잃을수있는병이다. 주로꽃가루, 먼지, 동
물의털, 곰팡이등과같은알레르기원인물
질이나폐나기관지의염증등의원인으로일
어난다.
|̀ `관련지식|
들숨과날숨시호흡기관의변화
구분
풍선을위로밀어올렸을때
페트병속의고무풍선의부피변화
부피가감소한다.
압력크기비교
페트병내부◯페트병외부
밀어올렸던풍선을놓았을때 부피가증가한다. 페트병내부◯페트병외부
만들기
해석
>
<
구분
외늑간근
내늑간근
갈비뼈
횡격막
들숨
수축
이완
상승
하강
날숨
이완
수축
하강
상승 폐의압력 대기압보다낮음 대기압보다높음
구분
흉강부피
흉강내압력
폐의부피
들숨
증가
감소
팽창
날숨
감소
증가
수축
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:41 AM 페이지268 DK
호흡운동
숨을들이마실때에는갈비뼈와횡격막의상하운동에의해흉강의부피가증가하면폐의부
피가증가하면서폐속의공기압이대기압보다낮아지게되어외부공기가들어오게된다. 반
대로숨을내쉴때에는흉강의부피가감소하면서폐속의공기압이대기압보다높아지게되어
폐속의공기가밖으로밀려나가게된다.
호흡운동의조절
일반적으로성인은 1분에 18회정도의호흡운동을한다. 이러한호흡운동의속도는자신의
의지로조절할수도있지만연수에의해자율적으로조절된다. 연수의호흡중추를자극하는
주요인은혈액중이산화탄소의농도이지만, 격렬한분노나슬픔등의정신적인충격도호흡
중추를자극하는요인이된다. 혈액속의이산화탄소농도가증가하면이것이연수로전달되
어교감신경을통해호흡운동을촉진시키고, 혈액속의이산화탄소농도가감소하면연수를
거쳐부교감신경을통해호흡운동을억제시킨다.
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 269
▶개념확인하기
❶코→기관→기관지→폐
❷표면적이매우넓어져서공기중의산
소를효과적으로흡수할수있다.
▶과학과건강연관짓기
입으로숨을쉬는것보다코로숨을쉬
는것이건강에더좋다. 코는공기의출
입구역할을하며, 콧속에많은털과점액
이있어공기속의먼지와세균등을걸러
낼수있기때문이다.
자·기·주·도·학·습
구강호흡
코가아닌입으로호흡하면뇌에대한산소
공급부족, 호흡기질환, 얼굴모양변형, 충치
증가등이초래될수있다. 코점막에는호흡
에필요한상피세포가분포하고있어흡입한
공기가원활하게폐로들어가지만, 입에는이
런조직이없어서공기를폐로보내는작용이
효율적으로 이루어지지 않아 폐에서 흡수되
어혈액을따라온몸에공급되는산소의양이
적다. 또한코에는호흡할때공기속이물질
을걸러주는섬모와점막조직등이발달되어
있지만입에는이런장치가없어공기중이물
질이나세균등이몸속에들어오기쉽다.
폐활량
사람이최대한들이마셨다가내쉴수있는
공기의 양으로서, 성인 남자의 경우 약
3.5 L, 성인 여자의 경우 약 2.5 L이다. 한
편, 숨을 내쉬어도 폐에는 약 1.5 L의 공기
(최대로 배출할 때에는 약 0.5 L)가 남아 있
는데, 이를잔류공기라고한다. 따라서최대
한공기를들이마셨을때폐속의공기의양
은폐활량에잔류공기를합한양이된다. 폐
활량은폐의크기에좌우된다. 따라서폐활량
은 운동 여부보다는 키와 몸집의 영향을 더
많이 받는다. 하지만 운동을열심히 하면 산
소와이산화탄소의교환과근육에서산소가
소모되는효율을높일수있다.
혈중CO™농도증가: 연수→교감신경흥분→아드레날린분비→호흡운동촉진
혈중CO™농도감소: 연수→부교감신경흥분→아세틸콜린분비→호흡운동억제
270 각론
호흡과 에너지2-2
⑴외호흡, 내호흡, 세포 호흡의 의미와 차이
점을정확히이해한다.
⑵폐와조직에서일어나는기체교환은확산
에의해일어남을이해한다.
⑶세포호흡으로얻은에너지는다양한생명
활동에이용됨을이해한다.
|̀ `학습내용안내|
MBL 장치를 이용하여 들숨과 날숨에 포
함된이산화탄소의농도를비교하게한다.
외호흡, 내호흡, 세포 호흡의 차이점을 구
별할 수 있게 하고, 기체 교환이 일어나는
원리를설명하게한다.
세포 호흡을 통해 에너지가 생성되며, 이
에너지를 이용하여 다양한 생명 활동이 이
루어짐을설명하게한다.
|̀ `학습전개|
•인체(2010), 스티브파커외 1저, 박경환외
4역, 사이언스북스
•제주해녀박물관
http://www.haenyeo.go.kr
폐포의팽창유지
폐포의 지름은 완전히 팽창되었을 때 약
0.2mm이다. 폐포는 안쪽 면의 액체층으로
인해강력한표면장력이발생하여오그라들
기 쉽다. 그러나 세제와 비슷한계면 활성제
라는물질이분비되어폐포가오그라들지않
고 유지된다. 계면 활성제는폐포에 있는 세
포에의해만들어지며, 주성분은콜레스테롤,
인지질, 단백질등이다.
찾아보기
기체교환의원리
⑴분압 혼합기체에서한기체가차지하는압력으로서, 해당기체의양이많을수록분압이높다.
⑵확산 기체의경우기체분자가분압이높은곳에서낮은곳으로이동하는현상을말한다.
외호흡과내호흡
⑴외호흡 폐포와모세혈관사이의기체교환
⑵내호흡 모세혈관과조직세포사이의기체교환
기체
O™
분압크기
모세혈관>조직세포
확산방향
모세혈관→조직세포
CO™ 모세혈관<조직세포 조직세포→모세혈관
기체
O™
분압크기
폐포>모세혈관
확산방향
폐포→모세혈관
CO™ 폐포<모세혈관 모세혈관→폐포
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:41 AM 페이지270 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 271
세포호흡
세포내에서산소를이용하여영양소를분해하고에너지를합성하는과정이다. 따라서생활
에필요한에너지를합성하기위해서는산소가지속적으로공급되어야한다.
산소의운반
⑴적혈구의 헤모글로빈 폐에서혈액으로확산되어들어온산소는대부분적혈구속의헤
모글로빈(Hb)에 결합되어운반되며극히일부만혈장에녹는다. 산소가조직으로많이공
급되려면 헤모글로빈과 결합하고 있던 산소가 많이 해리되어야 한다. 헤모글로빈의 산소
해리도는산소분압이낮을수록, 이산화탄소분압이높을수록, pH가낮을수록, 온도가높
을수록증가하는데, 이것을보어효과라고한다.
⑵혈장과혈액에서의산소용해도차이
①혈장 100mL에산소 100mL를주입하면 0.3mL 정도만용해되지만, 혈액 100mL에산
소 100mL를주입하면 20mL정도가용해된다.
②혈장과혈액에서산소의용해도차이가나는것은산소가적혈구속에들어있는혈색소인
헤모글로빈과결합하여운반되기때문이다.
외호흡은 폐포와 모세 혈관 사이에서
일어나는 기체 교환이고, 내호흡은 조직
세포와 모세 혈관 사이에서 일어나는 기
체교환이다.
호흡은 생물이 물질을 산화하여 신
체에 필요한 에너지를 얻는 과정이다.
동물은 폐에서 흡수한 산소를 혈액의
헤모글로빈에 붙여 온몸의 세포로 전
달한다. 식물은잎에서기공을통해흡
수한산소를세포에전달한다.
한편, 미생물중에는산소없이호흡
할수있는것이있는데, 이를무기호
흡이라고 한다. 김치를 만드는 젖산균
이대표적인무산소균이다.
✚참고 자료 산소 없이 호흡하는 생
물이있을까?
일산화탄소(CO) 중독
무색, 무취의기체로서, 헤모글로빈에대한
결합력이 산소보다 230배 이상 강한 일산화
탄소는공기중에조금만포함되어있어도중
독현상이발생한다.
일단일산화탄소와결합한헤모글로빈은산
소와결합하기어려우므로일산화탄소에중독
된사람은심각한저산소증에빠지게된다. 일
산화 탄소에 중독되면 초기에는 경미한 두통
증세만나타나지만, 정도가심해지면혼수상
태에빠지고더심하면생명까지잃을수있다.
일산화탄소_̀ 연탄의연소가스나자동차의배기
가스, 담배연기에많이포함되어있으며, 큰산불이
일어날 때에도 주위에 산소가 부족하여 많은 양의
일산화탄소가발생되기도한다.
|̀ `관련지식|
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지271 DK
272 각론
효과적인운영을위한Tip
MBL 장치를통해얻어진자료를비
교하여 평상시와 운동을 한 후의 이산
화 탄소량의 변화를 비교해 보게 하고,
그렇게 차이가 나는 이유가 무엇인지
발표해 볼 수 있도록 하여 창의·인성
을기를수있도록지도한다. 평가문항점수( )
상 중 하
1. 이산화 탄소의 감지 구멍만 비닐봉지 안으로 들어가게 하여 이산화 탄소
량측정장치를만드는가?
2. 이산화 탄소 센서를 스탠드에 고정시키고, MBL 인터페이스 장치에 연
결하는가?
3. 컴퓨터에MBL 인터페이스장치를연결하고프로그램을실행시키는가?
1. 비닐봉지속으로숨을충분히불어넣고평상시의날숨속이산화탄소량
을측정하는가?
과정
2. 1분간제자리뛰기를하고난후날숨속이산화탄소량을측정하는가?
3. MBL 인터페이스에 나타나는 자료를 수집하여 이산화 탄소량을 비교하
는가?
4. 들숨과날숨의공기조성이다른이유에대해옳게설명하는가?
결과및
해석
실험탐구 활동
들숨과날숨속의이산화탄소량을측정할
수있다.
|̀ `목표|
세포호흡과정에서방출된이산화탄소는
혈액에 의해 운반되어 폐포로 이동한다. 그
결과날숨속에는들숨에비해이산화탄소의
양이증가하게된다. 또운동을하면세포호
흡이촉진되므로혈액속이산화탄소의농도
가 더 높아진다. 그러므로운동을 한 후에는
평상시보다날숨속에포함된이산화탄소의
농도가더높아지게된다.
|̀ `원리설명|
1 정확한 실험 결과를 얻기 위해서 실험이
진행될때마다비닐봉지속의공기를모두
빼고새로운실험을시작한다.
2 날숨을불어넣을때에는입주변을비닐봉
지의입구로잘감싸고숨을불어넣는다.
|̀ `유의점|
조직세포에서산소를이용하여세포호흡
을하고이산화탄소를방출하기때문에들숨
과날숨의공기조성이다르다.
|̀ `해석| 창의·인성
|̀ `평가기준표|
236
|̀ `결과|
운동을한후
평상시
구분
0.03
대기중
이산화
탄소량(%)
4
6
날숨속
이산화
탄소량(%)
3.97
5.97
이산화
탄소의
변화량(%)
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지272 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 273
237
하임리히법
사람의목구멍에는기도와식도가모두연결되어있다. 호흡을할때에는기도가열리고음식
을삼킬때에는후두개가후두를덮어음식물이기도로들어가는것을막는다. 그런데음식을
먹다가크기가큰음식물이기도로들어가기도가막히면숨을쉬지못하여몇분내에목숨을
잃을수도있다. 이런경우에는‘복부밀어올리기(하임리히법)’라고하는응급처치법을실시
하여기도를막고있는물질을제거할수있다. 이응급처치의원리는횡격막을주먹으로밀어
올려흉강의압력을순간적으로높임으로써공기가폐에서기도로밀려나가면서이물질을밀
어내도록하는것이다.
풍선을많이불면왜어지러울까?
풍선을많이불면머리가어지럽다. 풍선을불때폐로들어오는들숨보다몸밖으로나가는
날숨의양이많기때문이다. 우리뇌는혈액을통해산소를공급받는데, 날숨의양이많아지면
혈액속의산소가줄어들게된다. 그러면뇌가산소를제대로공급받지못하여어지럼증이생긴
다. 이런상태가심각해지면저산소증이생길수도있다. 재채기를하거나휘파람을불때머리
가멍해지는것도들숨에비해날숨의양이많아서생기는증상이다.
코르셋은 가는 허리를 강조하기 위
해가슴아래부터허리부분까지를졸
라매어입었던속옷이다.
고대 크레타 시대부터 여성들이 신
체 곡선을 드러내는 실루엣의 유행으
로입었으나, 코르셋이라는말은 19세
기후부터쓰였다. 그러나중세에는이
처럼 가슴, 허리, 엉덩이의 윤곽을 뚜
렷이 드러나는 옷차림 때문에 코르셋
으로허리부분을졸라매어건강에심
각한 위협을 받았다. 외형적 아름다움
을위해허리를무리하게졸라맸던빅
토리아 시대 여성들도 기절하는 일이
잦았다고한다. 그러면사람들은“코르
셋 끈을 풀어 줘요!”하고 소리를 질렀
고, 코르셋 끈을 풀어 주면 기절한 여
성은 공기를 충분히 들이마시고 다시
정신을되찾곤하였다.
✚참고 자료 코르셋과호흡
인간의잠수능력
사람은 물속에서 숨을 쉴 수 없기 때문에
사람이 물속에 들어갈 때에는 숨을 참은 채
잠수를 해야 한다. 보통 사람은 물속에서 숨
을참고 1분을넘기기어렵지만해녀들의경
우 최대 20m까지 잠수하여 2~3분 정도 숨
을참을수있다고한다. 특별한장비도없이
바닷속에서오랜시간해산물을채취하는해
녀들의 잠수 능력은 생리학적·의학적 연구
과제로주목을받기도한다.
1995년 쿠바 태생의 피핀은 한 번의 호흡
으로 127 m까지 잠수하였고, 이때 소요된
시간은 2분 28초라고한다. 이론적으로는사
람이 50~60m 이하로 잠수할 경우 가슴이
찌그러지고생존하기힘들지만, 특별한능력
과훈련을받은사람들은맥박을 1분에 18회
까지떨어뜨리며아주깊은곳까지잠수할수
있다는것이다.
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지273 DK
274 각론
인공심폐기
심장의주요기능은산소가많은신선한혈
액을몸에공급하고혈액속에포함된이산화
탄소를몸밖으로내보내는일이다. 이때산소
와이산화탄소의교환은폐에서이루어진다.
만약심장이나폐를수술한다면그동안몸에
필요한산소는어떻게공급해야될까?
인공 심폐기는 바로 이런 상황에서 필요한
장치이다. 즉, 폐를대신하여혈액에산소를공
급하고이산화탄소를제거하는목적으로만들
어졌다. 인공심폐기는수술도중몸의각부분
에서돌아오는정맥혈을차단하여심장과폐로
혈액이유입되지않도록하고, 이정맥혈을인
공심폐기로유입시키게된다. 그후인공심폐
기는폐역할을대신하여정맥혈에포함된이
산화탄소를제거하고신선한산소를공급하여
동맥혈로바꿔준다. 또한심장역할을하는펌
프를이용하여일정한혈압을만들어동맥혈을
대동맥으로직접연결시켜동맥혈이온몸을순
환할수있도록한다.
인공심폐기의원리는인공콩팥과비슷하
다. 하지만 인공 콩팥의분리막이 액체 투과
형인데비해인공심폐기의경우기체투과
형이라는점이다르다. 초기에인공심폐기는
수술을 받는 환자에게만 사용되었지만 인공
심폐기의기술이점차발전함에따라폐렴과
같이일시적으로폐의기능이떨어졌을때에
사용되기도한다.
고산병
높은 지대에서 저산소 상태에 노출되었을
때 발생하는 환경 증후군을말한다. 흡입 산
소분압의저하에의한무산소혈증이원인으
로서, 증상이심하면뇌부종이나폐수종을일
으키기도 한다. 다른 이유로는 혈중 탄산염
저하에따른 pH 상승을들수있다. 적은산
소로인해뇌에서호흡량을증가시키라는명
령이떨어지면분당호흡수가증가하게된다.
이때이산화탄소가체내에서많이빠져나가
게되므로혈액의 pH가상승하고이에따라
고산병증상이생기기도한다.
헤모글로빈
⑴적혈구속에든색소단백질로서, 네개의글로빈단백
질에각각한개씩의헴(heme) 색소가결합된복합단
백질이다.
⑵헴은중심에철(Fe)을함유한화합물로서, 이철이직접
산소분자와결합한다. 따라서한분자의헤모글로빈은
최대네분자까지의산소와결합할수있다.
⑶헤모글로빈은산소의분압이높은폐에서는산소와쉽
게 결합하여 산소 헤모글로빈이 되고, 산소의 분압이
낮은조직에서는산소와쉽게해리하여다시헤모글로빈이된다. 헤모글로빈의이런가역반
응을통해헤모글로빈은폐포의산소를조직세포로운반한다.
⑷헤모글로빈분자를이루는각단위체에산소가결합하면다른단위체의구조까지도산소에
대한친화도가높은구조로조금씩바뀐다. 또한그반대로한단위체에서산소가빠져나가
면나머지세개의구조도산소에대한친화도가낮은구조로바뀌게된다.
b 사슬
헴
헴
철
a 사슬
헤모글로빈의구조
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지274 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 275
세포호흡
세포의미토콘드리아에서일어나며, 세포호흡으로생성되는에너지중약 40%는ATP에
화학에너지로저장되고, 나머지는열로방출되어체온유지에이용된다.
세포호흡과연소
⑴공통점 세포호흡과연소는모두산소와반응하여유기물을분해하는산화반응이며, 에
너지를방출하는발열반응이다.
⑵차이점 연소과정에서는한꺼번에다량의에너지가열과빛의형태로방출되고, 반응온
도는 400˘C 이상이며매우빠른속도로일어난다. 또한촉매가필요하지않다. 반면, 세포
호흡에서는소량의에너지가단계적으로방출되어ATP에저장된다. 38ATP를생성한후
필요할때마다생활에너지로전환하여사용하기때문에약 40%라는높은에너지효율을
갖고있다. 또한반응온도는연소보다훨씬낮은온도인 37˘C정도이며, 촉매(효소)가필요
하고, 반응이단계적으로일어나기때문에반응속도는일반적으로연소보다느리다.
포도당 CO™6O™6 H™O6 에너지 (38ATP+열에너지)+ + +
▶개념확인하기
공부와같은정신활동이나운동, 생장,
체온유지등의다양한생명활동에이용
된다.
▶과학과생활연관짓기
달리는 사람은 조직 세포에서 산소를
이용한 세포 호흡을 통해 영양소를 분해
하여 에너지를 얻는다. 달리는 자동차는
연소 기관에서 산소를 이용하여 연료를
산화시켜에너지를얻는다.
자·기·주·도·학·습
생물의 생명 활동에 직접 사용되는
에너지저장물질이다.
⑴구조 아데닌과 리보스가 결합한
아데노신에세분자의인산이결합
한화합물로, 인산과인산은고에너
지결합을하고있다.
⑵고에너지인산결합 대부분의화
학결합이 2~3kcal의화학에너지
를함유하는데비하여 ATP의끝
부분에결합된두개의인산은각각
7.3 kcal의에너지를함유하고있다.
⑶에너지의방출 세포호흡을통해
합성된ATP는고에너지인산결합
을 풀고 ADP로 되면서 에너지를
방출하는데, 이에너지가다양한생
명활동에이용된다.
⑷세포 호흡의 에너지 효율 포도
당 1몰이 공기 중에서 연소되면
686 kcal가방출된다. 세포 호흡에
의해포도당이산화될때방출되는
에너지는 38몰의 ATP에 저장된
다. ATP는 1몰당 약 7.3 kcal의
저장에너지를가지므로세포호흡
의에너지효율은 40%정도이다.
⑷ _100?40%(38_7.3 kcal)
686 kcal
✚참고 자료 ATP (Adenosine Tri-
Phosphate )
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지275 DK
276 각론
노폐물의 배설2-3
⑴탄수화물, 지방, 단백질이분해되어생성되
는노폐물의종류를이해한다.
⑵이산화 탄소, 물, 요소가 배설되는 경로를
이해한다.
⑶콩팥의구조와기능에대하여이해한다.
⑷콩팥에서 여과, 재흡수, 분비를 통해 오줌
이생성되는과정을이해한다.
⑸배설을통해체액의농도를일정하게유지
하는것을이해한다.
|̀ `학습내용안내|
영양소에서 생성되는 노폐물의 종류를 이
해하고, 각각의 노폐물이 배설되는 경로를
설명하게한다.
배설 기관의 구조를 이해하고, 여과, 재흡
수, 분비를 통해 오줌이 생성되는 과정을
설명하게한다.
오줌의양을조절하여체액의농도를일정
하게유지하는원리를설명하게한다.
|̀ `학습전개|
•오줌의 진실(2008), 수잔 E. 굿맨, 엘우드
스미스저, 김신혜역, 파랑새
•인체(2010), 스티브파커외 1저, 박경환외
4역, 사이언스북스
•너무나정밀한인체(2009), 대한 과학진흥
회저, 스완미디어
•생명 과학 8판(2008), Campbell 저, 전상
학역, 바이오사이언스
•생물학(2010), 로버트 A. 윌리스 저, 이광
웅역, 을유문화사
찾아보기
노폐물의생성과배설
⑴노폐물의 생성 우리몸을구성하는세포들은생활에필요한에너지를얻기위해세포호
흡을통해쉴새없이영양소를분해하는데, 그과정에서노폐물이생성된다.
①탄수화물과지방: 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로구성되어있는탄수화물과지방은세포호흡
에의해분해되면, 이산화탄소(CO™)와물(H™O)이생성된다.
②단백질: 탄소(C), 수소(H), 산소(O) 외에질소(N)를포함하고있는단백질은세포호흡에의
해분해되면, 이산화탄소(CO™)와물(H™O) 외에암모니아(NH£)와같은질소성노폐물이생
성된다.
⑵노폐물의배설
①이산화탄소: 날숨을통해폐에서체외로배설된다.
②물: 다시흡수되어이용되거나오줌이나땀, 날숨으로배설된다.
③암모니아: 혈액에의해간으로운반되어요소로전환된후, 다시콩팥으로운반되어오줌으
로배설된다.
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지276 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 277
⑶오르니틴회로
①단백질의 분해 과정에서 생성된 암모니아는
혈액에의해간으로운반된다음오르니틴회
로를거쳐독성이거의없는요소로전환된다.
②간으로 운반된 암모니아는 이산화 탄소 및
오르니틴과 결합하여 시트룰린이 되고, 시
트룰린은다시암모니아와결합하여아르지
닌이된다.
③아르지닌은아르지네이스의작용에의해오
르니틴과요소로분해된다.
④재생된오르니틴은다시회로를돌수있다.
⑤요소가합성되는반응은에너지가요구되는
과정으로, 한분자의요소를합성하는데두분자의ATP가소비된다.
⑥오르니틴, 시트룰린, 아르지닌은요소를생성하는과정인오르니틴회로의중간산물로중
요한작용을하는데, 이들은모두-NH™(아미노기)를가진일종의아미노산이다.
단백질
“삼국지”의‘위지동이전’에는‘집집
마다오줌으로손을씻고세탁을했다.’
는기록이남아있다. 잿물또한오줌만
큼오랜시간동안세탁재료로사용되
어왔다. 잿물이란나무를태우고남은
재에물을부어우려낸물을말한다. 깨
끗하게만들려고사용하던것들이왜이
렇게깨끗함과는거리가먼재료들로만
들어졌을까?
그이유는바로오줌과잿물이가진염
기 성분 때문이다. 잿물은 탄산 칼륨을
다량함유한강한염기성분을지니고있
어때가묻은옷을담가두면옷감에붙
어있는단백질을녹여깨끗해지게하는
효과가나타난다. 오줌역시그속에들
어있는암모니아가세정작용을한다.
✚참고 자료 오줌으로세탁을한다고?
암모니아
시트룰린
오르니틴 아르지닌
요소
CO™
H™O
ADPADP
H™O
H™O
ATP
ATP
오르니틴회로
질소성노폐물의종류
단백질의분해로생긴질소성노폐물의배설
형태는서식환경과밀접한관련이있다. 암모
니아는물에잘녹고세포막을통해빠르게확
산되기때문에물이풍부한곳에사는동물들
은물속에그대로암모니아를배설한다.
반면, 물이적은환경에서생활하는동물들
은암모니아를빠르게확산시키지못하기때
문에독성이거의없는요소나요산으로전환
시켜배설한다.
서식환경에따른동물의노폐물배설
암모니아
노폐물
수용성,
독성강함
특징
수생무척추동물,
경골어류
요소수용성,
독성거의없음
양서류, 포유류,
연골어류
요산불용성,
독성거의없음
조류, 파충류,
곤충류
동물
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지277 DK
278 각론
사람의배설기관과콩팥의구조
⑴콩팥의 구조 콩팥은길이가 10 cm 정도이고, 강낭콩모양의암적색기관으로서, 횡격막
아래등쪽으로좌우한개씩있다. 각콩팥에는오줌이지나가는통로인오줌관이연결되어
있고, 오줌관의끝에는오줌을저장하는방광이있다. 방광에오줌이어느정도차면요도를
통해오줌을배설하게된다. 사람의콩팥단면을보면세부분, 즉콩팥겉질, 콩팥속질, 콩
팥 깔때기로 구성되어 있다. 콩팥 겉질에는 사구체와 보먼주머니로 구성된 말피기 소체가
분포해있고, 콩팥속질에는세뇨관과집합관이주로분포해있다.
⑵네프론 사구체와보먼주머니및세뇨관이합쳐져서콩팥의구조적·기능적단위인네프
론을구성하는데, 이곳에서오줌이생성된다.
①네프론=말피기소체(사구체`+보먼주머니)̀+세뇨관
②콩팥한개에는약 100만개의네프론이있다.
③사구체는콩팥동맥에서나온혈관들이실타래처럼뭉쳐진덩어리로보먼주머니에싸여있다.
④보먼주머니는가늘고긴세뇨관으로연결되어있고, 여러개의세뇨관은집합관으로합쳐진다.
배뇨충동은어떻게일어날까?
방광벽은수축성이있는근육질로되어있
다. 방광에오줌이차면수축성있는방광벽
이 팽창하게 된다. 방광은 일반적으로 약
0.8 L의오줌을저장할수있는데, 0.2 L 정
도의오줌이차게되면방광조직안에있는
감지 세포가 배뇨 충동을 일으킨다. 그러면
방광근육이수축하면서요도를막고있던괄
약근이 열려 소변이외부로 나가게 된다. 사
람은 본인의 의지에 따라 오줌을 몸 밖으로
배설할 수 있지만, 일단 배설이시작되면 반
사행동에의해진행된다.
소변을참으면병이된다.
우리는 어릴 때부터“소변을 참으면 병이
된다.”라는말을자주들었을것이다. 그런데
이말에는어느정도과학적근거가있다.
우리는보통방광에오줌이일정량차있을
때 소변이 마렵다고느낀다. 이때 소변을 참
게 되면 방광이 오랫동안 팽창 상태가 되어
소변을 보고 난 뒤 수축하는 능력이 저하된
다. 또한 소변이 방광에 오래 머물면서염증
이 생기기도 한다. 소변 기능이떨어진 노인
들은배뇨기관련질환이생길수도있다. 따
라서소변을참는것은몸에좋지않다.
콩팥질환을의심할수있는위험신호
⑴손발이붓는다.
⑵화장실을자주간다.
⑶배뇨시통증을느낀다.
⑷소변의색깔이붉거나검다.
⑸갈비뼈아래부위에통증을느낀다.
요소의재흡수
물이재흡수됨에따라세뇨관내요소의농
도가 크게 증가한다. 그 결과 상당량의요소
가세뇨관에서모세혈관쪽으로확산되어재
흡수된다.
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:43 AM 페이지278 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 279
오줌의생성
⑴여과 혈액이사구체를지나는동안혈액성분의일부가사구체에서보먼주머니로빠져
나가는데, 이러한작용을여과라고한다.
①여과는사구체로들어가는동맥쪽모세혈관이사구체로부터나오는정맥쪽모세혈관보
다굵어서사구체내부의혈압이높아져일어난다.
②혈구, 단백질, 지방과같이분자량이큰물질은여과되지않으며, 분자량이작은물, 무기염
류, 아미노산, 포도당, 요소와같은물질들만여과된다.
③여과된액체성분을원뇨라고하는데, 원뇨의성분은혈장성분과유사하다.
⑵재흡수 원뇨가세뇨관을지나는동안여과된물질중우리몸에필요한성분인포도당,
아미노산, 무기염류, 물등은모세혈관으로다시흡수되는데, 이를재흡수라고한다.
①포도당과아미노산은 100%, 물은 99% 정도, 무기염류는거의대부분재흡수되며, 요소
도 50 %정도재흡수된다.
②포도당, 아미노산, 무기염류는능동수송, 물은삼투현상, 요소는확산에의해재흡수된다.
⑶분비 사구체에서 나온 혈액이 모세 혈관을 흐르는 동안 요산, 크레아틴 등의 노폐물은
모세혈관에서세뇨관으로능동적으로수송되는데, 이를분비라고한다.
여과의원동력
사구체로 들어오는 혈관이 사구체에서 나
가는혈관보다굵어서사구체내부의혈압은
보먼주머니의압력보다높다. 따라서이압력
차에의해혈액성분의일부가보먼주머니로
여과된다.
주머니나관의내부에들어있는유체가주
머니나관의벽에미치는압력을유체정압이
라고하는데, 혈압은혈액이혈관벽에미치는
유체 정압을 뜻한다. 사구체의 혈압이 혈관
벽에미치는유체정압은 60mmHg이고, 원
뇨가보먼주머니의벽에미치는유체정압은
15mmHg이다. 그리고 사구체 혈장의 농도
가보먼주머니의원뇨농도보다높아생기는
삼투압이 28mmHg라고하면, 순여과압력
은 60-(15+28)=17mmHg가된다.
오줌량조절
뇌의한가운데시상하부라는부위에서분
비되는항이뇨호르몬은콩팥에작용하여배
설되는 물을 체내로 재흡수시킴으로써 소변
의양을줄인다. 일반적으로항이뇨호르몬의
분비는혈액의삼투압과혈압에의하여조절
된다. 예를들어땀을많이흘려서탈수가되
면삼투압이증가하여항이뇨호르몬의분비
량이 증가된다. 또한 출혈이 심하여 혈압이
떨어지면 항이뇨 호르몬의 분비량이 증가되
어물을재흡수하도록한다.
항이뇨호르몬이몸속에서제대로작용하지
못할경우요붕증에걸리는경우가많다. 질병
은아니지만항이뇨호르몬이정상기능을하
지못하여나타나는신체적변화도있다. 술에
들어있는에탄올이나커피에있는카페인은
항이뇨호르몬분비량을줄이는효과를가져
오는데, 술을 먹은 다음 목이 마르고 오줌이
자주마려운것은이러한이유때문이다.
|̀ `관련지식|
사람의 배설 기관은 ( ), 오줌관, 방광,
요도로이루어져있다.
콩팥
스스로해결하기
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지279 DK
280 각론
물의 섭취량이 증가하고, 오줌의 양이
줄어들어 몸에서 물이 빠져나가는 양을
줄인다.
▶개념확인하기
❶물, 요소
❷여과기능
▶과학과생활연관짓기
❶오줌의양은감소하고농도는증가한다.
❷여름철은겨울철보다땀을더많이흘
리므로, 땀을통한물의배출량이많아
져 체내 물의 양이 부족해지기 쉽다.
따라서오줌을통해배설하는물의양
이줄어든다.
자·기·주·도·학·습
땀샘과땀
땀샘은피부의진피속에있으며, 땀샘주변
을모세혈관이둘러싸고있어모세혈관에서
땀샘으로물과노폐물이여과되면서땀이생
성된다.
땀은 99 %가 물이고, 여기에 염분, 요소,
요산, 무기염류등이녹아있어서오줌의성
분과비슷하다.
우리몸은하루에약 0.5 L의땀을분비한
다. 땀샘에는오줌의생성과정에서볼수있
는재흡수과정이없으므로땀을지나치게많
이흘리면탈수증이나타난다.
땀샘은노폐물을분비하는배설기능이외
에도 체온 조절 기능을 가지고 있다. 따라서
체내에서열이많이발생되면땀을내어체온
의상승을막는다.
땀샘은온몸에 200`~400만개정도가분포
하며특히손바닥, 콧등, 이마, 겨드랑이등에
많다. 일반적으로추운지방보다더운지방에
사는사람들에게땀샘이많으며개와조류는
땀샘이없다.
|̀ `관련지식|
호르몬에의한오줌량조절기능
체내수분량은콩팥에서재흡수되는물의양에따라달라지며, 이에따라오줌량도달라진다.
조절중추는간뇌의시상하부이며, 항이뇨호르몬과무기질코르티코이드에의해조절된다.
⑴항이뇨호르몬(ADH, 바소프레신) 시상하부에서만들어져뇌하수체후엽에저장되었다
가분비되는호르몬으로서, 집합관에서물의재흡수를촉진한다.
①체내 수분량이 적을 때(삼투압이 높을 때): 항이뇨호르몬분비촉진→오줌량감소, 체내
수분량증가
②체내 수분량이 많을 때(삼투압이 낮을 때): 항이뇨호르몬분비억제→오줌량증가, 체내
수분량감소
⑵무기질 코르티코이드(알도스테론) 부신겉질에서분비되는호르몬으로서, 세뇨관에서나
트륨(Na)의재흡수와칼륨(K)의분비를촉진한다.
①삼투압이높을때: 무기질코르티코이드분비억제→Na재흡수억제→혈장삼투압감소
②삼투압이낮을때: 무기질코르티코이드분비촉진→Na재흡수촉진→혈장삼투압증가
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지280 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 281
콩팥질병의원인과증상
콩팥이손상되었을때발생하는병은그원인과증상이다양하며치료방법도각기다르다.
특히콩팥질환은초기에는증상이나타나지않다가그증세가상당부분진행되어서야자각증
상이나타나는특징이있어서적절한치료를하기가매우어렵다.
콩팥에흔히발생하는질병에는요도가감염되어나타나는요도염이있다. 요도염은방광염,
콩팥염으로이어질수있는데, 특히콩팥염이심해지면결국에는사구체가손상된다. 그결과
혈액에섞여있는노폐물이보먼주머니로여과되지못하고혈액에축적되어요독증을일으키
거나사구체의투과성이커져서단백질이나혈구등이오줌에섞여배출될수있기때문에심하
면생명을잃을수도있다.
일반적으로콩팥질환은콩팥에서의노폐물여과및배설기능이만성적으로악화되는증상이
다. 여러가지원인에의해콩팥의기능이비정상적으로진행되다가결국에는그기능이마비되는
콩팥질환을콩팥기능상실증이라고한다. 콩팥기능상실증은회복이안되며, 방치하면사망에
이르기도한다. 따라서콩팥기능상실증에걸리면콩팥의기능이가능한정도로단백질의섭취량
을제한하면서칼로리는충분히공급해줄수있는식사를하고짠음식을피해야한다.
보충·심화
효과적인운영을위한Tip
1 소변검사를통해알수있는질병에
는어떠한것들이있는지조사해보
게한다.
2 소변 검사를 할 때에 진지한 태도
로임해야함을일깨워준다.
인공콩팥기
인공콩팥기는작은분자나이온은투과
시키고단백질과같은큰분자는투과시키
지 않는 반투과성 막의 성질을 이용하여
만든 것이다. 반투과성 막인 인공막을 경
계로한쪽으로는환자의혈액이흐르게하
고, 다른 쪽으로는 인공으로 만든 투석액
이흐르게하여혈액으로부터요소와같은
노폐물을 걸러 내는 장치이다. 인공 콩팥
기는환자가병이회복될때까지일시적으
로 사용하는 방법이며, 약물 치료가 어려
울정도로심각한환자는콩팥이식수술
을받는것이좋다.
인공콩팥기
소변검사와아침소변
보통 소변 검사는 아침 소변으로 하는
것이 좋다. 아침 소변에는 단백질이 섞여
나오지 않는다. 따라서 아침 소변에 단백
질이섞여나오면콩팥기능에이상이있
다고판단할수있다. 마지막으로아침소
변은 산성이기 때문에 소변에 섞여 나오
는여러가지세포나결정체를정확히관
찰할수있다.
정맥
동맥 혈액 펌프
신선한 투석액
압축된
CO™와 공기
사용된 투석액
혈액
투석액
항온기
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지281 DK
282 각론
세포 호흡에 필요한 물질과 호흡 결과 생
성된 물질에는 무엇이 있는지 토의하게 하
고, 이러한 물질이 어떤 과정을 거쳐 이동
하는지생각하게한다.
도입 글을 읽고 근육 활동에 필요한 에너
지를얻는방법을생각하게한다.
생명 활동에 필요한 에너지를 얻는 과정
에서 어떤 기관계가 관여하고, 이들이 어
떻게 유기적으로 관련을 맺고 있는지 발
표하게한다.
|̀ `학습전개|
•인체의 신비(2005), 윈저 철튼 저, 넥서스
BOOKS
•생명 과학(현재와 미래)(2008), Cecie
Starr 외, 홍영남역, 라이프사이언스
찾아보기
우리 몸에서일어나는 일
2-4
⑴세포 호흡을 통해 각종 활동에 필요한 에
너지가공급된다는것을이해한다.
⑵에너지 생산과 관련하여 소화계, 순환계,
호흡계, 배설계가서로유기적으로관련되
어있음을이해한다.
|̀ `학습내용안내|
암벽등반
암벽등반은자연암벽혹은인공적으로만
들어진 벽을 오르는 행위를 말하며, 힘과 지
구력, 민첩성뿐만아니라정신력까지도요구
되는운동이다. 암벽등반에서손뿐만아니라
강한다리근육을사용하여위쪽으로이동하
면등반능력을향상시킬수있다.
세포호흡
생물은살아가는데필요한에너지
를세포호흡을통해얻는다. 세포호
흡은 세포질과 미토콘드리아에서 이
루어진다. 세포호흡에서는포도당을
여러단계에걸쳐산화함으로써에너
지를 조금씩 방출시켜 ATP의 형태
로 저장한다. ATP에 저장된 에너지
는여러가지생명활동에이용된다.
호흡기질과포도당
세포호흡의재료가되는유기영양소를호흡기질이라고한다. 음식물속에들어있는영양소
는소화과정을거쳐작은단위로분해되고, 세포로흡수되어호흡기질로이용되거나다른물질
의합성에이용된다. 호흡기질로가장많이소모되는영양소는포도당이다. 포도당을완전히분
해하려면산소가필요하며, 그과정에서이산화탄소와물이생기면서에너지가방출된다.
세포 호흡 연소
O™
O™
CO™ CO™H™O
H™O
ATP
H
포도당 화학 에너지
에너지를 단계적으로 방출
열과 빛 대량 방출
세포호흡과연소
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Ⅳ소화·순환·호흡·배설 283
세포호흡의과정
세포로들어간포도당은해당작용→TCA 회로→전자전달계의 3단계를거치면서물과
이산화탄소로완전히분해된다. 포도당은세포질에서해당작용을거친다음에미토콘드리아
로들어가TCA 회로와전자전달계를거쳐완전히산화된다. 해당작용은산소없이포도당
을분해하는과정이고, TCA회로와전자전달계는산소가필요한과정으로서, 이때포도당이
완전히산화되면많은에너지가발생한다.
세포호흡의전과정
ATPATP ATP
NADH
NADH와
FADH™
TCA 회로
CO™ CO™ H™O
O™
전자 전달계
세포
세포질
미토콘드리아
포도당 피루브산 해당 작용
▶개념확인하기
❶혈액_̀ 소화계를 통해 들어온 각종 영
양소는 순환계를 통해 온몸의 세포로
운반된다. 산소는호흡계인폐를통해
들어와 순환계인 혈액에 의해 온몸의
세포로운반된다.
❷세포 호흡_̀ 세포로 들어온 영양소는
산소와반응하여분해되면서에너지를
방출하고, 방출된에너지의일부가생
물체의생활에너지로사용된다. 이와
같이 세포에서 에너지를 만드는 과정
을세포호흡이라고한다.
▶과학과생활연관짓기
42.195 km의 마라톤 코스를 완주하기
위해서는 많은 양의 에너지가 필요하다.
포도당과 근육에 저장된 글리코젠 등의
탄수화물이먼저사용되고이후에는지방
과단백질이사용되어체중이감소한다.
자·기·주·도·학·습
기관계의유기적구성
사람의여러가지기관계는서로관련을맺
고작용한다. 예를들어음식물이위에들어오
면신경계에자극을주어호르몬이분비되고
이것이순환계를통해위벽에도달하여위액
의분비를촉진한다. 또소화계와호흡계는영
양분과산소를각각섭취하고이들은순환계
에의해서모든체세포에분배된다. 그리고세
포의대사노폐물은배설계에의해몸밖으로
배설된다.
기관계의유기적구성
세포 심장
혈액
항문
외부 환경
흡수되지 않은 물질(대변)
음식물 입
영양분
CO™O™
호흡계
소화계
배설계
순환계
대사 노폐물 (소변)
|̀ `관련지식|
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지283 DK
개념 정리하기
[가로열쇠정답]
❷헤모글로빈, ❹포도당, ❻혈소판, ❼십
이지장, 횡격막, 암죽관, 재흡수,
세포호흡, 좌심실, 폐포, (21)확산
[세로열쇠정답]
❶엿당, ❸빈혈, ❺혈장, ❽이자, ❾판막,
❿콩팥, 기관계, 필수아미노산, 외
호흡, 우심방
284 각론
대단원 마무리Ⅳ. 소화·순환·호흡·배설
유기호흡과무기호흡
생물이살아가는데필요한에너지를얻는방법에는두가지가있다. 하나는산소를이용하여
유기물을산화시키는방법이고, 다른하나는산소없이유기물을분해하여에너지를얻는방법
이다. 전자를유기호흡이라하고, 후자를무기호흡이라고한다. 유기호흡은분해과정이무기
호흡보다복잡하지만유기물을 100% 분해시켜많은에너지를얻을수있는장점이있고, 무
기호흡은분해과정이간단한대신발생하는에너지의양이적다. 따라서생활에너지가많이
필요한고등생물은유기호흡을해야하지만생활에너지가적게필요한단순한생물들은무기
호흡으로도살아갈수있다.
척추동물소화계의진화적적응은식성과연관된다?
포유동물의치열은일반적으로음식물과상관관계가있다. 특히포유동물은음식물을섭취하
기위한최적의치열을가지고있다. 또한초식동물은일반적으로육식동물보다긴소화관을가
지고있다. 이것은초식동물이식물을소화시키는데오랜시간이걸리기때문이며, 많은초식동
물은발효방을가지고있어, 이곳에서공생관계에있는미생물에의해셀룰로스가분해된다.
심화학습 몸을썩게하는병
여러가지질병중몸의조직이썩어
가는 병이 있다. 썩은 조직은 혈액으
로부터산소를공급받지못하므로병
원균은무산소상태에서생활하며독
소를 만든다. 나폴레옹 전쟁 시절에
많은군인들이테타니병으로죽어갔
다는 기록이 있다. 그 병은 클로스트
리듐테타니라는세균이분비하는독
성물질에의해근육이경직되어조직
이썩어가는병으로, 테타니병을일
으키는세균은죽은조직에서산소공
급을 받지 않고도 잘 번식할 수 있기
때문에군인들은손상되는조직이점
점 넓어져 죽게 된 것이다. 파상풍도
이와유사한질병이다. 상처로들어간
파상풍균은 무산소 상태에서 증식하
면서 독소를 만들어 내는데, 이것은
말초신경계에영향을미쳐전신근육
에강직성경련을일으킨다.
테타니균
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지284 DK
1 ⑴㉢ ⑵㉣ ⑶㉡ ⑷㉠ ⑸㉥ ⑹㉤
2 섭취량이 소비량보다 220 kcal 더 많
아체중이증가한다.
[해설]섭취한열량 :
(75g_4kcal)+(80g_4kcal)
+(200g_9kcal)=2420kcal
즉, 섭취한열량`-소비한열량
=2,420kcal-2,200kcal
=220kcal
5 ⑴A<B
[해설] B는 간문맥으로 소장에 있는 융털의 모세
혈관으로흡수된수용성영양소가이동한다.
⑵C>D
[해설]콩팥동맥(C)을 통해콩팥으로들어온혈액
은 콩팥에서 노폐물이 걸러져 깨끗한 상태
로콩팥정맥(D)을 통해나간다.
⑶산소: E>F, 이산화탄소: E<F
[해설]동맥(E)을 통해 모세 혈관으로 이동한 혈
액은 조직 세포에 산소와 영양소를 공급하
고이산화탄소와노폐물을받아정맥(F)으
로나간다.
4 ⑤
[해설]혈액을 원심 분리하면 혈장과 혈구로 분리
된다. A는 혈장, B는 백혈구와 혈소판, C
는 적혈구이며, 혈장은 혈액 성분 중 55%
를차지하고, 혈구는 45%를차지한다.
3 ⑴입, 위, 십이지장
[해설] (가)는 기계적 소화를 나타내며, 이로 씹는
과정과 위의 근육에 의한 소화 과정, 지방
의유화가이에해당한다.
⑵(나)̀
[해설]소화 효소에 의한 소화 과정으로 큰 영양
소가작은영양소로분해된다.
⑶②, ④
[해설]탄수화물은 포도당으로 분해되어 흡수되
고, 단백질은 아미노산으로 분해되어 흡수
되며 지방은 지방산과 글리세롤로 분해되
어흡수된다.
개념 적용하기
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 285
⑴지방을분해하는음식들
양파에는케르세틴이라는성분이있어지방소화효소의작용을억제하여지방흡수
를줄여준다. 또한양파는혈중콜레스테롤수치를낮추어주기도한다. 마늘도혈액속
의지방함유량을낮춰주는식품이다. 또파나고추는지방을분해하는데도움을주며,
고추는지방분해를도울뿐만아니라엔도르핀생성을촉진시킨다.
⑵바이타민 C의파괴
우리가즐겨먹는채소나과일에는바이타민 C가풍부하게들어있는데, 갈아마시면
대부분의바이타민C가파괴된다. 채소에는바이타민C의산화를촉진하는산화효소가
들어있는데, 금속과접촉하는조리과정에서활발하게작용하여바이타민 C를파괴한
다. 또채소와과일에들어있는바이타민 C는열에약하므로, 바이타민 C를온전히섭
취하기위해서는조리하지않고날것으로먹는것이좋다.
✚참고 자료 여러종류의음식물
286 각론
개념 적용하기
6 ④
[해설]갈비뼈가 올라가고 횡격막이 내려가면 흉
강의부피가증가하고압력이낮아진다. 그
러므로공기가들어오는들숨이나타난다.
7 ④
[해설]암모니아는 독성이 강하기 때문에 그 상태
로 운반, 배설되면 세포가 손상될 수 있어
서 간에서 암모니아를 독성이 약한 요소로
바꾼다.
8 확산
[해설]폐와 조직 세포에서 산소와 이산화 탄소는
모두 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 확
산에의해이동한다.
9 ㄷ, ㄹ
[해설]콩팥은횡격막아래등쪽에좌우 1개씩있
으며, 오줌관은 콩팥과 방광을 연결하고,
오줌이이동하는통로이다.
10 ②
[해설] A는 여과된 후 재흡수되는 물질, B는 여
과·재흡수·분비가전혀이루어지지않는
물질, C는여과된후농축되는물질이다.
심화학습 과로를하면?
과로를하거나심한운동을하면혈
중이산화탄소의농도가높아져 pH
가 일시적으로 낮아질 수 있다. 이는
과격한운동으로근육에만들어진젖
산이 분해되기 위해 간으로 이동할
때, 혈액을산성화시키기때문이다.
그러나 혈액의 pH는 생명에 지장
을 줄 정도로 낮아지지는 않는다. 왜
냐하면혈액에는산성물질이들어와
도급격하게 pH가변하지않도록하
는 조절 장치가 있기 때문이다. 따라
서적혈구와혈장에있는 pH조절장
치때문에과로를하더라도혈액의산
성도가급격하게변하지않게되어우
리 몸은 피로감을 느낄 뿐 생명이 위
독해지지는않는다.
과식을하면숨이가쁜까닭
우리가숨을들이마실때에는배가앞으로나오게되는데, 이것은횡격막이밑으로내려가복
강이압력을받기때문이다. 그런데과식을하면복강속의위가늘어나복강의부피가감소하
므로압력은증가하게된다. 따라서횡격막이복강쪽으로내려갈때평소보다힘이더들게되
므로, 음식을많이먹으면호흡이어려워져숨이가빠지는것이다.
콩팥이식
콩팥의기능이나빠져서약물이나식이요법만으로는더이상건강관리가어려울때, 자신의
콩팥대신다른사람의콩팥을제공받는수술을콩팥이식이라고한다. 콩팥제공자는이식을
받는환자와혈액형이같으면서고혈압, 당뇨병, 콩팥질환등의질환이없어야하며환자와조
직이적합하여야한다. 때로는뇌사자로부터콩팥을제공받기도한다. 하지만이식후우리몸
의면역체계가이식받은장기를이물질로인식해이를공격하는이식거부반응이일어나게된
다. 이를억제하기위해사이클로스포린과같은면역억제제를사용하며, 점차용량을줄여가
면서평생동안복용하게된다.
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지286 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 287
1) 지방이적게들어간식단을제공한다.
[해설]쓸개는 간에서 분비된 쓸개즙을 저장하는
주머니이다. 쓸개즙은 지방을 유화시켜 라
이페이스에 의한 지방 소화를 돕는 역할을
하기 때문에 쓸개를 떼어 낸 사람에게는
지방이적게들어간식단을제공해야한다.
2) 먼지제거솔은여러가닥의섬유를묶
어먼지가닿는표면적을넓게하여효
율적으로먼지를제거할수있다. 이와
마찬가지로 소장에는 융털이 있어 음
식물이 닿는 표면적이 넓어져 영양소
를효율적으로흡수할수있다.
3) 우리몸은세포로이루어져있고세포
의생명활동을위해서는산소와영양
소가필요하다. 따라서조직세포에필
요한산소와영양소를공급하고, 세포
의생명활동결과생긴이산화탄소와
노폐물을신속하게배출하기위해서는
혈액순환이필요하다.
4) 심장에서 멀리 떨어진 정맥은 혈압이
낮기때문에정맥주위의근육운동을
통해혈액을이동시킨다. 따라서오랜
시간동안움직이지않으면혈액순환
이잘이루어지지않고뇌로공급되는
혈액량이줄어든다. 따라서뇌로공급
되는 산소량이 부족해져 의식을 잃을
수도있다.
5) ⑴근육세포는수축에필요한에너지
를얻기위해양분과산소를지속적
으로 공급받고 노폐물을 지속적으
로 내보내야 한다. 양분 흡수를 위
해소화기관, 기체교환을위해호
흡 기관, 물질의 운반을 위해 순환
기관, 노폐물의 배설을 위해 배설
기관이동시에활동해야한다.
⑵세포 호흡. 세포 호흡이 일어나기
위해서는 소화계, 호흡계, 배설계,
순환계가 유기적으로 연관되어야
한다.
개념 응용하기
다크서클이생기는이유
다크서클은눈아랫부분이거무스름하게그늘져보이는현상이다. 다크서클이생기는원인중하
나는혈액순환장애이다. 눈아래에는정맥이있어피곤하면혈관이수축하고혈액이제대로순환
하지못해검게보인다. 눈아래피부두께는 0.5mm정도로 1.5mm두께의얼굴피부보다얇아
혈관이더잘보인다. 눈가의피부에멜라닌색소가과다하게축적될때에도다크서클이생긴다.
암모니아나요소가우리몸에많이쌓이면?
콩팥에서질소화합물이소변을통해배출되지못하여암모니아나요소의혈중농도가비정
상적으로높아지면요독증이라는증세가나타난다. 단백질대사의최종노폐물은혈액에축적
되지만정상적인경우혈액이콩팥을통과하면서걸러진다. 요독증은콩팥기능의이상이나소
변의체외배출이방해받는질환때문에생긴다. 요독증의증상은다양하나피로, 권태, 정신집
중감퇴가첫번째신호이다. 지속적으로가려움증을느끼기도하고근육경련이일어나기도한
다. 피부는건조해지고벗겨지기쉬우며황색에서황갈색으로변한다. 그리고보통식욕감퇴와
구토, 설사, 변비가번갈아가며계속된다.
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지287 DK
288 각론
대단원평가문항예시
이영양소를검출하는방법은?
①뷰렛용액사용
②수단Ⅲ용액사용
③베네딕트용액 사용
④메틸렌블루용액사용
⑤아이오딘-아이오딘화칼륨용액사용
02
<보기>에제시된내용을모두포함하는것은?03
E와가장관련이적은것은?
①부패 ②박테리아
③수분흡수 ④기계적소화
⑤화학적소화
06
<보기>는 혈구를 관찰하기 위한 실험 과정의 일부이다.
이과정을거치면잘보이는것은?
08
그림은사람의혈액을현미경으로관찰한것이다. 07
이영양소의이름으로옳은것은?
①지방 ②단백질 ③탄수화물
④바이타민 ⑤무기염류
01
[01~02] <보기>의설명은어떤영양소에관한것이다.
A
B
C
D
A B C D E
항문
간
위
이자
받침 유리 위의 혈액에 김사액을 한 방울 떨어뜨
리고덮개유리를덮어현미경으로관찰한다.
보기
①적혈구 ②혈소판
③헤모글로빈 ④백혈구의핵
⑤혈장의단백질
•음식물을작은덩어리로쪼갠다.
•음식물과소화액을혼합한다.
•음식물을이동시킨다.
보기
①화학적소화 ②기계적소화
③영양소검출 ④영양소흡수
⑤접촉면적확대
<보기>에서 설명하고 있는 혈액 성분의 기호와 이름이
옳게짝지어진것은?
•1g이분해되면 4 kcal가생성된다.
•세포의주구성물질이다.
•효소나일부호르몬의성분이된다.
보기
소화관에서 점액이 분비되지 않는 곳을 있는 대로 고른
것은?
①A, B ②B, C ③C, D
④D, E ⑤없다
04
[04~06] 그림은소화기관을나타낸것이다.
단백질의 화학적 소화가 일어나는 곳을 있는 대로 고른
것은?
①A, B ②B, C ③C, D
④D, E ⑤A, C, D
05
네팔의히말라야지역에살면서등반대원들의짐
을 운반하고 길을 안내해 주는 셰르파들은 해안 지
역에사는사람에비해혈액속에이성분이많아산
소마스크를쓰지않고도 8,000m이상의고산을오
르기도한다.
보기
①A - 백혈구 ②A - 적혈구
③B - 혈장 ④C - 혈소판
⑤D - 헤모글로빈
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지288 DK
Ⅳ소화·순환·호흡·배설 289
그림은사람의혈관을나타낸것이다.
A~D에대한설명으로옳은것은?
①A는동맥으로서, B보다두께가얇다.
②B는모세혈관으로서, 혈액의흐름이매우빠르다.
③C는정맥으로서, B보다혈압이높다.
④D는판막으로서, 혈액의역류를방지한다.
⑤A~D중물질교환이이루어지는곳은D이다.
CA
B
D
09 그림은 사람의 심장 구조를 나
타낸 것이다. A~D에 대한 설
명으로옳은것은?
①A와 C는 혈액을 혈관으로
내보내는곳이다.
②B와 D에 있는 혈액은 산소
를풍부하게포함하고있다.
③A와B는동맥과연결되며압력이높다.
④C와D는정맥과연결되며압력이낮다.
⑤D는심장에서벽의두께가가장두껍다.
12
그림은각혈관에서측정되는혈압을나타낸것이다.
혈압이 A와같을때일어나는현상은?
①혈액이대동맥으로나간다.
②혈액이폐정맥으로나간다.
③혈액이우심실로들어온다.
④혈액이좌심실로들어온다.
⑤혈액이심실에서심방으로이동한다.
동맥 모세 혈관
정맥
120
80
40
0
mmHg
혈압(
)
A
10
그림은사람의혈액순
환경로를나타낸것이
다. A~D 중에서동맥
혈이 흐르는 곳으로만
짝지어진것은?
①A, B ②B, C ③C, D
④A, D ⑤B, D
11
그림은 혈관벽에 콜레스테롤이
축적되어 좁아진 혈관의 단면
모습이다. 이에 대한 설명으로
옳은것은?
①빈혈의주된원인이된다.
②주로모세혈관에서발견된다.
③혈액의흐름이원활하지않게된다.
④혈관의통로가좁아져혈압이떨어진다.
⑤혈관벽이두꺼워혈관의탄력성이강해진다.
13
그림과 같이 상자 오르내리기를 반
복하면 심장 박동이 빨라지면서 심
장이 두근거리는 것을 느낄 수 있
다. 그이유로옳은것은?
①심한 운동으로 판막이 손상되기
때문이다.
②심한운동은인체에해롭다는신
호이다.
③심방에있던혈액이심실로역류하기때문이다.
④심한운동으로혈관의탄력성이약해졌기때문이다.
⑤운동을할때근육에많은산소와양분이필요하기때
문이다.
14
A
B D
C
Ⅳ단원 | 소화·순환·호흡·배설
머리
A
BC
D
팔
간
콩팥
폐
다리
#지도서(266~291) ok 2012.8.21 11:44 AM 페이지289 DK
290 각론
사람의호흡기관에대한설명으로옳은것은?
①폐는속이꽉차있는풍선같은모양이다.
②폐에는융털이있어표면적을넓게해준다.
③폐에는근육이있어부풀었다줄어들었다한다.
④폐포는대동맥과대정맥으로둘러싸여있다.
⑤코의점액과털, 기관지의털에의해먼지나이물질이
걸러진다.
15
그림은사람의호흡기관의일부를나타낸것이다.
호흡기관에대한설명으로옳지않은것은?
①A는기관으로섬모가있어서먼지를걸러낸다.
②B는왼쪽이오른쪽보다조금작다.
③B는갈비뼈와횡격막으로둘러싸여있다.
④C는폐포로여러층의세포로되어있다.
⑤C는표면적을넓게하여기체교환을효율적으로할
수있도록하는구조이다.
A
C
B
16
그림은들숨과날숨의성분을비교하는것이다.
(가) (나)
실험 결과 먼저 뿌옇게 흐려지는 플라스크는 어느 것이
며, 뿌옇게흐려지게한원인이된물질은?
①(가) 산소 ②(가) 이산화탄소
③(나) 산소 ④(나) 이산화탄소
⑤(가) 질소
날숨 들숨
석회수 석회수
외부 공기
17
그림은 폐포와 폐포를 둘러
싸고있는모세혈관을나타
낸 것이다. 설명으로 옳은
것은?
①A는 폐동맥으로 산소가
많은혈액이흐른다.
②B는산소가많은혈액이흐른다.
③C는날숨으로들어오는산소이다.
④D는날숨으로들어오는이산화탄소이다.
⑤폐포에서의기체교환은삼투압에의해이루어진다.
18
세포 호흡과 연소를 비교하여 나타낸 것으로 옳지 않은
것은?
20
폐포
A
C D
B
그래프는 호흡이 한 번 일어나는 동안 폐 내부의 압력
변화를나타낸것이다.
A 지점에서일어나는변화를바르게연결한것은?
횡격막 갈비뼈 호흡
①올라간다 내려간다 들이쉰다
②올라간다 내려간다 내쉰다
③내려간다 올라간다 들이쉰다
④내려간다 올라간다 내쉰다
⑤올라간다 올라간다 내쉰다
시간
대기압
A폐
내부
압력(
상대값)
19
①
②
③
④
⑤
구분
반응물질
생성물질
반응온도
반응속도
에너지방출
세포호흡
영양소, 산소
물, 이산화탄소, 에너지
고온
천천히일어남.
단계적으로방출
연소
물질(연료), 산소
저온
빠르게일어남.
한꺼번에방출
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Ⅳ소화·순환·호흡·배설 291
Ⅳ단원 | 소화·순환·호흡·배설
배설에해당되지않는현상은?
①여분의물을오줌으로내보낸다.
②몸안의요소를땀으로내보낸다.
③쓰고남은염분을땀으로내보낸다.
④운동을할때체내의물을땀으로내보낸다.
⑤소화되지않은음식찌꺼기를대변으로내보낸다.
21
그림은콩팥의일부를나타낸것이다.
A~̀E 중에서 혈액 속의 노폐물을 걸러 내는 네프론을
나타낸것은?
①A, B, C ②A, B, E ③B, C, D
④B, C, E ⑤C, D, E
A
D
B
CE
22
정상인의오줌생성과정에서 (나)와 (다)에 포함되어있
는물질이옳게연결된것은?
(나) (다)
① 포도당, 요소 포도당
② 무기염류, 단백질 포도당, 요소
③ 요소, 단백질 요소
④ 포도당, 요소, 무기염류 요소, 무기염류
⑤ 포도당, 요소, 무기염류 포도당
25
건강한 사람의 오줌관에서 시료를 채취하여 <보기>의
용액으로영양소검출반응을실시했을때, 색깔의변화
가나타나지않는경우를있는대로고른것은?
26
표는 건강한 사람의 혈장과 오줌의 성분 A~̀E를 나타
낸것이다. 이중요소에해당하는것은?
23
(가)에서일어나는작용으로옳은것은?
①물질의농도차에의한여과작용
②물질의확산에의한재흡수작용
③혈액의확산에의한재분비작용
④혈액의농도차에의한여과작용
⑤사구체의높은압력에의한여과작용
24
[24~25] 그림은 오줌의 생성 과정을 모식도로 나타낸 것
이다.
모세 혈관
정맥
동맥 ㈎
㈏ ㈐
①A ②B ③C
④D ⑤E
ㄱ. 아이오딘- 아이오딘화칼륨용액
ㄴ. 뷰렛용액
ㄷ. 베네딕트용액
ㄹ. 수단Ⅲ용액
보기
①ㄱ, ㄴ ②ㄴ, ㄷ ③ㄱ, ㄴ ,ㄷ
④ㄴ, ㄷ, ㄹ ⑤ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
성분
혈장(%)
오줌(%)
A
8.0
0
B
0.05
0
C
0.1
0
D
0.03
2
E
91.1
96.5
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