피 - 산소와 영양소를 운반하는 피

피 - 산소와 영양소를 운반하는 피

 

 

 

피

⇒ 혈액 .
설명
동물 혈관 안을 순환하는 체액(體液). 그 흐름의 속도는 안정시에도 1분 동안 온몸을 한 바퀴 순환할 정도이며, 운동시에는 그 몇 배에 이른다. 혈액의 주요기능은 주로 물질 운반이며, 다음과 같은 역할을 담당한다. ①폐에서 받아들인 산소를 조직세포에 운반하고, 조직으로부터 이산화탄소를 폐로 운반하여 밖으로 방출시킨다. ②소화관에서 흡수된 영양소를 간으로 운반하고, 조직 세포로 운반한다. ③조직의 분해 산물로서 생체에 불필요한 물질을 신장으로 운반하여 몸밖으로 배출시킨다. ④내분비선에서 분비된 호르몬을 작용기관·조직까지 운반한다. ⑤체열을 균등하게 분산시켜 체온을 일정하게 유지한다. 그밖에 생체에 침입한 세균·이물질 등을 파괴·무독화(無毒化)시키는 등의 생체방어작용도 한다.

혈액의 성분
혈액을 시험관에 넣어 빛에 비춰보면 적혈구·백혈구·혈소판 등에 빛이 산란되어 불투명하고 탁해 보인다. 적혈구·백혈구·혈소판 등의 유형성분을 제외한 것을 혈장(血漿)이라 하며, 이 둘을 합쳐 전혈(全血)이라 한다. 전혈에 대한 유형성분의 백분율인 헤마토크릿(hematocrit)은 남자 45％, 여자 42％ 정도이다. 이 차이는 적혈구 차이에 의한다. 적혈구와 혈장의 비중은 1.1과 1.03, 전혈은 1.06 정도이다. 혈액량은 몸무게의 8％ 정도이다.

혈액의 작용
시험관 안에서 혈액의 점도(粘度)는 물의 약 4.5배이다. 그러나 생체에서는 혈액의 속도가 느릴수록 점도가 높아지고, 속도가 같은 경우 헤마토크릿값이 높을수록 점도가 높아진다. 점도의 크기에 따라 혈류의 저항이 좌우된다. 즉 혈류속도가 느리고 헤마토크릿값이 높을수록 혈류저항이 커지고 점도가 높아져 혈액은 더욱 흐르기 어렵게 된다. 이는 병세 말기 때 자주 볼 수 있는 현상이다. 또한 적혈구가 너무 많이 증가하면(多血症) 혈액이 흐르기 어려워져 오히려 조직의 영양장애가 일어나고, 반대로 너무 적으면 빈혈이 생기고 혈액저항도 감소되어 저혈압이 된다. 적혈구의 막(幕)이 파괴되어 헤모글로빈이 방출되는 것을 용혈(溶血)이라 한다. 혈액의 삼투압은 약 7.8atm으로서 0.9％ 생리식염수와 같으며, 대부분 혈액 중의 전해질(電解質)에 의해 유지된다. 혈액의 pH는 7.4 정도이며 하루의 변동 정도는 0.2 이내이므로, 생체는 pH 7.0 이하 및 7.6 이상에서 오래 생존할 수 없다. 생체에서 생성되는 이산화탄소·황산·인산 및 여러 가지 유기산 등 혈액의 pH를 감소시키는 물질에 대해 혈액 pH의 항상성이 유지되는 것은 다음 작용에 의한다. ①혈액에 함유된 헤모글로빈·혈장단백질·탄산수소이온·인산염 등에 의한 물리·화학적 완충작용. ②호흡에 의해 이산화탄소가 몸 밖으로 배출되고 탄산 이외의 산이 신장에서 오줌으로 배설되는 생리적 완충작용. 앞경우는 1노르말 농도의 산으로 하루에 십수 ℓ, 뒷경우는 70∼80㎖ 정도이다. 혈액은 모세혈관 벽을 통하여 혈액의 약 2배에 달하는 조직액, 다시 이 둘 합계의 2배 양이 되는 세포내액과 접하며 끊임없이 물질교환을 수행한다. 또 신장에서 배설되는 오줌 양은 혈액의 삼투압을 반영하여 혈액의 농축·희석을 방지하므로 출혈이 있거나 다량의 수분을 섭취해도 혈액량의 변화는 매우 적다.

적혈구
사람의 적혈구는 가운데가 오목한 원판모양이며 핵이 없다. 지름은 약 8μ, 두께는 가운데 약 1㎛, 가장자리 약 2㎛ 정도이다. 적혈구는 동물의 종류에 따라 다르며, 조류·파충류·양서류·어류 등의 적혈구에는 핵이 있다. 사람의 적혈구 형태는 되도록 많은 헤모글로빈을 함유하여, 산소 출입에 편리하도록 진화한 것으로 생각된다. 적혈구 수는 혈액 1㎣당 성인남자는 500만 개, 여자는 450만 개 정도이다. 따라서 몸 전체의 적혈구 수는 25조 개이다. 1개의 적혈구 표면적은 약 100㎛²이므로 모두 합하면 3000㎡(체표면적의 약 1700배)쯤 된다. 적혈구의 넓은 표면적은 산소와 이산화탄소의 끊임없는 출입과 운반을 가능하게 한다. 적혈구는 태아 초기에 간과 지라에서 생성되고, 후반부터는 골수에서 생성된다. 출생 뒤에는 처음에 온몸의 골수에서 생성되지만, 성인이 되면서 차츰 짧은 뼈와 편평한 뼈의 골수에서만 생성된다. 조혈을 촉진하는 호르몬으로 에리트로포이에틴이 있다. 적혈구는 오래되면 주로 지라와 간에 있는 대식세포(macrophage)에 의해 파괴된다. 방출된 헤모글로빈은 간에서담즙 색소로 되어 십이지장으로 배출된다. 적혈구의 평균수명은 120일로, 매일 전체 적혈구의 0.8％가 파괴되며 그 양은 매초 200만 개 이상이다. 생체는 파괴된 만큼의 적혈구를 끊임없이 생성하여 전체 적혈구 수는 일정하게 유지된다.

헤모글로빈
적혈구의 약 35％를 차지하는 색소 단백질로, 혈색소(血色素)라고도 한다. 철을 포함한 포르피린 화합물인 헴과 단백질인 글로빈으로 이루어져 있다. 1개의 헤모글로빈분자는 α와 β사슬을 2개씩 포함하고 각 사슬은 각각 1개의 산소분자와 결합하므로, 헤모글로빈 1분자는 4분자의 산소를 운반한다. 헤모글로빈은 복잡한 입체구조를 가지며, α사슬과 β사슬이 조합된 구조는 산소·이산화탄소의 출입과 운반에 편리하도록 작용하고 있다. 헤모글로빈은 산소와의 결합·방출에 따라 선홍색에서 암적색으로 변화한다. 혈액 1ℓ에 의하여 운반 가능한 산소량은 약 0.21ℓ이다.

백혈구
백혈구는 혈액 1㎣당 6000∼8000개 있으며, 종류가 풍부하여 과립백혈구인 중성백혈구(neutrophile : 中性好性)·산성백혈구(eosinophile : 酸好性)·염기성백혈구(basophile : 鹽基好性) 외에 림프구·단핵구(單核球) 등이 있다. 이러한 백혈구 가운데 중요한 종류는 전체의 60％를 차지하는 중성백혈구와 30％를 차지하는 림프구이다. 백혈구는 생체 방어작용을 하며, 외부에서 침입한 세균·이물질 등을 직접 포식한다. 백혈구는 목적하는 장소까지 아메바 운동으로 움직이는데, 이 성질을 유주성(遊走性)이라 하며 특히 중성백혈구에 잘 발달되어 있다. 따라서 급성 감염되면 이 백혈구가 가장 먼저 증가한다. 한편 단핵구는 유주성은 낮으나 식균작용력이 중성백혈구의 10배나 되어 만성 감염증에는 이 백혈구가 증가한다. 림프구는 T림프구와 B림프구의 2종류가 있다. T림프구는 킬러세포로 직접·간접적으로 대식세포를 끌어당겨 외부에서 침입한 세균·이물질을 공격한다. 한편 B림프구는 면역글로불린(Ig)을 만들어 세균·독소 등을 무력화시킨다. 또한 알레르기·과민증 등에도 관여한다. 백혈구 수가 1㎣당 5000개 이하이면 백혈구 감소증이라 하며 위험한 상태이다. 특히 과립 백혈구 감소증의 경우, 그 수가 2000개 이하이면 신체 저항력이 극도로 감쇠하여 사망률이 매우 높아진다. 백혈구는 적혈구처럼 혈관에만 머물러 있지 않고 조직이나 림프 속으로 나가 그 수명을 정확히 측정하기 어렵지만, 일반적으로 과립백혈구 수명은 10일, 림프구 대부분 100∼200일, 일부는 3∼4일이다.

혈소판
혈소판은 골수의 다형핵거대세포(多形核巨大細胞)의 지름 35∼160㎛의 세포원형질에서 만들어져, 이 세포 붕괴와 함께 혈액 속으로 방출된다. 무색이며 지름 2∼4㎛의 공·달걀·막대 모양 등 여러 가지 형태가 있고, 핵이 없다. 전자현미경으로 관찰하면 미토콘드리아·리보솜 등이 있고, 그 밖에 지름 0.2∼0.3μ의 과립이 가득 차 있다. 이 과립에는 세로토닌과 아데노신2인산(ADP)을 포함하는 것과, 가수분해효소와 칼슘을 함유하는 것이 있다. 혈액 1㎣속에 25만∼35만 개 정도 함유되어 있다. 혈소판은 혈관이 손상된 곳에 노출된 교원섬유(膠原纖維)에 점착한다. 세로토닌은 손상된 혈관을 수축시키고, ADP는 다른 혈소판을 모아 혈소판 덩어리(백색 혈전)를 만드는 데 이용된다. 또 혈소판 중 제3인자는 혈액응고에 작용하는 트롬보플라스틴 형성에 이용되어 출혈을 막는 데 중요한 구실을 한다.

혈장
혈구 이외의 혈액 성분을 혈장이라 하며, 그 중 91％ 정도가 수분이다. 주요 무기성분으로는 나트륨·칼륨·칼슘·염소·인산·탄산수소이온 등이 있다. 이들 농도는 혈액의 삼투압을 조절하는 데 중요하다. 유기성분으로는 포도당이 혈장 100㎖당 70∼90㎎ 함유되어 있다. 포도당은 세포의 가장 중요한 에너지원이며 혈당의 농도는 인슐린·글루카곤·성장호르몬·카테콜아민 등 여러 호르몬의 균형으로 조절된다. 다음으로 중요한 유기성분은 알부민·글로불린 등의 혈장단백질이며, 혈장 중에 6.5∼8.0％ 함유된다. 혈장단백질은 영양소와 여러 가지 기능성 단백질 운반, 삼투압에 의한 혈액·조직액의 양적 균형 유지 외에 완충작용으로 혈액 pH의 항상성을 유지하고, 혈액응고에 필요한 단백질을 공급하며, 면역글로불린을 포함하여 생체 방어작용에 참여하는 등의 중요한 역할을 한다. 한편 혈청은 혈액 응고가 완료된 뒤 남은 투명한 노란색 액체를 말하며, 그 성분은 혈장성분 중 피브리노겐을 제외한 것이다.

혈액가스
혈액에 의하여 운반되는 산소·이산화탄소, 그것들에 의하여 결정되는 혈액 pH의 총칭이다. 안정시에도 생체는 세포의 대사활동을 위하여 매분 약 250㎖의 산소를 필요로 한다. 그러나 혈액에 의하여 운반 가능한 산소 용량은 최대 약 1ℓ에 불과하므로 몇 분 동안만 혈액의 흐름이 멈추어도 생체는 곧 산소결핍에 빠지게 된다. 한편 이산화탄소는 물과 반응하여 탄산이 되어 산으로서 작용한다. 그 양은 하루 1노르말 농도의 산으로 쳐서 십여 ℓ에 이르므로 혈액에 의하여 운반되어 폐로부터 방출되지 않으면 혈액의 pH가 낮아져 심한 산독증(酸毒症)이 된다. 〔그림 1〕·〔그림 2〕에 이들 혈액가스가 운반되는 순환경로와 적혈구의 가스 출입을 나타내었다. 이 구조는 인체 혈액순환의 가장 큰 특징이다.

동물계의 혈액 계통발생
무척추동물은 일반적으로 개방혈관계, 척추동물은 폐쇄혈관계를 가지고 있다. 척추동물의 혈색소는 적혈구, 무척추동물의 혈색소는 대부분 혈장 속에 있다. 혈색소 중 적혈구 속에 있는 것은 헤모글로빈과 헤모에리트린뿐이며, 척추동물은 대부분 헤모글로빈을 가지나 무척추동물은 헤모글로빈 분포와 계통수 사이에 일정한 법칙이 없다. 헤모글로빈을 가진 곤충은 각다귀·말파리의 유충뿐이다. 환형동물 중에는 헤모글로빈이 혈구와 혈장 양쪽에 존재하는 것도 있다. 연체동물에는 헤모글로빈과 헤모시아닌이 있는데, 헤모글로빈이 혈장 안에 있는 것(물달팽이)과 혈구 안에 있는 것(피안다미조개)이 있다. 원생동물 가운데 짚신벌레와 테트라히메나는 헤모글로빈이 있다. 갑각류의 물벼룩은 산소농도가 정상적인 물속에서는 헤모글로빈이 생기지 않지만, 산소량이 약 1/3로 감소하면 헤모글로빈이 생성되어 몸색깔이 붉어진다. 이같은 개체가 대량 증식하면 적조(赤潮)현상이 나타난다. 헤모에리트린은 헤모글로빈처럼 철을 함유한 호흡단백질로서 산화하면 적자색, 산소를 방출하면 무색이 된다. 성구(星口)동물인 별벌레류, 강장동물인 개맛 등의 혈구 속에 존재한다. 클로로크루오린도 철을 포함하며, 무척추동물 혈장 속에 녹색 색소로 존재한다. 헤모시아닌은 연체동물(복족류·두족류)·절지동물(갑각류·거미류·곤충류)의 혈(血)림프액 중에 있으며, 구리를 함유한 호흡단백질로 산소와 결합하면 2가(價) 구리가 되어 청색을 띠지만 산소를 방출하면 1가 구리가 되어 무색으로 되돌아간다. 특이한 혈색소로 우렁쉥이 등의 혈구(바나드사이트)나 체포액(體胞液)에 있는 바나듐·크로모겐이 있다. 그러나 바나듐이 호흡색소로서 작용한다는 설은 확실하지 않다.

동물계의 혈구 계통발생
해면동물은 순환계가 없지만, 아메바처럼 운동하는 유리(遊離) 세포를 갖고 있다. 흡충류 이상의 동물에는 불완전한 순환계가 있고 백혈구가 존재한다. 무척추동물에는 여러 형태의 백혈구가 있는데, 림프구·대식세포 모양의 것은 하등생물에서도 볼 수 있고 고등생물이 될수록 과립이나 봉입체(封入體)를 가지게 되어 많은 종류로 분화된다. 무척추동물의 적혈구는 여러 형태로 세포질 안에 과립을 포함하고, 적색소(赤色素)도 과립에 포함되어 있다. 또한 무척추동물의 적혈구는 백혈구로서의 기능도 갖는다. 척추동물의 적혈구는 운동성이 없으며, 포유류의 경우 핵이 없고 소형이지만 다른 척추동물의 적혈구는 핵이 있고 양서류의 유미류(有尾類)는 거대한 적혈구를 갖는다. 혈구가 만들어지는 곳은 어류·양서류의 경우 지라 등의 간질(間質)·장·순환계 등이고, 파충류 이상에서는 골수이다. 한편 혈액을 ＜피＞라고도 하는데, 피에는 혈연 등 상징적 의미가 포함된다.

전혈·혈장·적혈구의 조성
 
성분 전혈 혈장 적혈구 단위
 
물 78 90.7 65.4 g/100㎖
 
총(總)고형 성분 22 9.3 34.6
 
무기성분 0.8 0.9 0.7
 
유기성분 21.2 8.4 33.9
 
총(總)단백질 19.5 7.4 33
 
총(總)질소 3.3 1.2 5.3
 
비(非)단백 질소 33 25 44 ㎎/100㎖
 
요소(尿素)질소 12 12 11
 
아미노질소 5.6 4.5 7.4
 
글루코오스 70 80 65
 
총(總)지방산 360 370 340
 
레시틴 300 200 400
 
콜레스테롤 200 180 200
 
총(總)인 45 10 75
 
무기인 5 3.5 6
 
나트륨(Na) 190 330 45
 
칼륨(K) 200 17 410
 
칼슘(Ca) 5.6 10 1
 
마그네슘(Mg) 3 3 4
 
염소(Ci) 280 365 185
 
철(Fe) 50 0.1 100
 

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피 - 산소와 영양소를 운반하는 피