개념 정리
소화·순환·호흡·배설계의 상호작용
단원 개요
고분자 영양소를 흡수 가능한 크기로 분해하는 소화계, 산소를 받아들이는 호흡계, 온몸을 잇는 순환계, 노폐물을 걸러내는 배설계가 세포 호흡을 위해 유기적으로 협력하는 과정을 배웁니다.선수 개념
필수 키워드:기관계(Organ system)3대 영양소(탄수화물, 단백질, 지방)소화계소화 효소탄수화물(녹말)아밀레이스포도당(Glucose)단백질펩신트립신
유물과 표본
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소화계와 순환계: 영양소의 소화·흡수와 혈액 순환
동물의 몸은 연관된 기능을 수행하는 여러 기관이 모인 기관계(Organ system) 단계를 가집니다. 우리가 먹은 음식물 속 3대 영양소(탄수화물, 단백질, 지방)는 크기가 커서 세포막을 통과할 수 없으므로, 소화계에서 소화 효소에 의해 작게 분해됩니다:
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탄수화물(녹말): 침(아밀레이스) 엿당 소장 소화 효소 최종 산물 포도당(Glucose)
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단백질: 위액(펩신, 염산의 도움) 소장의 이자액(트립신) 최종 산물 아미노산(Amino acid)
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지방: 간에서 생성된 쓸개즙(소화 효소 아님, 유화 작용)의 도움 이자액(라이페이스) 최종 산물 지방산과 모노글리세리드
소장 내벽의 융털(Villi)에서 수용성 영양소(포도당, 아미노산)는 모세혈관으로, 지용성 영양소(지방산, 모노글리세리드)는 암죽관으로 흡수된 뒤 순환계(심장, 동맥, 모세혈관, 정맥)를 통해 온몸으로 배달됩니다:
주의할 점
'동맥'이라고 모두 산소가 많은 동맥혈이 흐르는 것이 아닙니다! 심장에서 나가는 혈관이 동맥이므로, 폐로 나가는 '폐동맥'에는 산소가 적은 정맥혈이 흐르고, 폐에서 심장으로 들어오는 '폐정맥'에는 산소가 풍부한 동맥혈이 흐릅니다.2
호흡계·배설계의 작동 원리와 4대 기관계 통합 메커니즘
순환계를 중심으로 소화계, 호흡계, 배설계가 모두 연결되어야만 온몸의 조직세포가 세포 호흡을 통해 생명 활동 에너지를 얻을 수 있습니다:
| 기관계 명칭 | 핵심 구성 기관 | 주요 기능 및 물질 이동 |
|---|---|---|
| 소화계 | 입, 식도, 위, 간, 이자, 소장, 대장 | 고분자 영양소를 분해하여 소장 융털을 통해 혈액(순환계)으로 흡수, 흡수되지 않은 찌꺼기는 대변으로 배출 |
| 호흡계 | 코, 기관, 기관지, 폐(폐포) | 갈비뼈와 가로막 운동에 의한 압력 차로 호흡 운동 수행. 폐포와 모세혈관 사이의 분압 차에 의한 확산으로 흡수, 와 물 배출 |
| 순환계 | 심장(2심방 2심실), 혈관, 혈액 | 소화계(영양소)와 호흡계()에서 받은 물질을 조직세포에 공급하고, 노폐물과 를 배설계·호흡계로 운반 |
| 배설계 | 콩팥(네프론), 오줌관, 방광, 요도 | 단백질 분해 시 발생한 독성 암모니아를 간에서 무독성 '요소(Urea)'로 전환한 뒤, 콩팥의 사구체·보먼주머니·세뇨관을 통해 걸러 오줌으로 배설 |
풀이
1) 단백질: 입자 크기가 매우 큰 고분자 물질이므로 사구체에서 보먼주머니로 빠져나가지 못하고(여과 안 됨), 혈액에 그대로 남아 최종 오줌에 전혀 없습니다.
2) 포도당: 입자 크기가 작아 사구체에서 보먼주머니로 물, 요소와 함께 빠져나갑니다(여과됨). 하지만 우리 몸에 꼭 필요한 영양소이므로 세뇨관을 지날 때 모세혈관으로 '100% 재흡수'되어 정상인의 최종 오줌에는 포도당이 전혀 나오지 않습니다.
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호흡 운동 모형 실험과 자주 틀리는 오개념
폐는 근육이 없어 스스로 커지거나 작아지지 못하므로, 갈비뼈와 가로막(횡격막)의 상하 운동에 의해 흉강 부피와 압력이 변하면서 공기가 드나듭니다:
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들숨(흡기): 갈비뼈 올라감, 가로막 내려감(고무막을 아래로 당김) 흉강 부피 증가 흉강 및 폐 내부 압력 감소(대기압보다 낮아짐) 외부 공기가 폐로 유입되어 풍선이 부풀어 오름.
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날숨(호기): 갈비뼈 내려감, 가로막 올라감 흉강 부피 감소 압력 증가 공기 배출.
자주 틀리는 오개념 정리:
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"대변으로 나가는 것도 배설이다?" 오개념입니다! 대변은 소화관에서 세포 안으로 흡수되지도 못한 음식 찌꺼기를 내보내는 배출(Egestion)입니다. 진정한 배설(Excretion)은 세포 호흡 결과 생긴 노폐물(요소 등)을 콩팥이나 땀샘을 통해 몸 밖으로 내보내는 과정입니다.
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"요소는 콩팥에서 만들어진다?" 오개념입니다! 독성이 강한 암모니아를 독성이 약한 요소로 합성하는 기관은 '간(Liver)'이고, 콩팥은 이미 간에서 만들어진 요소를 혈액에서 걸러낼 뿐입니다.
핵심 원리
콩팥의 오줌 생성 3단계: ① 여과(사구체→보먼주머니, 크기 작은 물·포도당·아미노산·요소 이동) → ② 재흡수(세뇨관→모세혈관, 포도당·아미노산 100%, 물·무기염류 대부분) → ③ 분비(모세혈관→세뇨관, 덜 여과된 요소).핵심 요약
- ✓3대 영양소는 소화 효소에 의해 포도당(탄수화물), 아미노산(단백질), 지방산과 모노글리세리드(지방)로 최종 분해되어 소장 융털에서 흡수된다.
- ✓호흡계는 갈비뼈와 가로막 운동에 의한 압력 차로 공기를 출입시키고, 폐포에서 확산에 의해 산소를 흡수하고 이산화탄소를 내보낸다.
- ✓단백질이 분해될 때 생기는 암모니아는 '간'에서 요소로 바뀐 뒤, '콩팥'에서 여과·재흡수·분비를 거쳐 오줌으로 배설된다.
- ✓순환계는 소화계·호흡계·배설계를 하나로 연결하여 조직세포가 세포 호흡을 통해 에너지를 생성하도록 돕는다.