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1부
기본 세포 과정: 통합과 조정
1장 생리학 소개 1
1. 생리학은 통합과학이다 2
2. 기능과 메커니즘 5
3. 생리학의 주제 8
3.1 주제 1: 구조와 기능은 밀접한 관계가 있다 8
3.2 주제 2: 생물체는 에너지를 필요로 한다 9
3.3 주제 3: 정보 흐름이 인체기능을 조절한다 9
3.4 주제 4: 항상성은 내부 안정성을 유지시킨다 9
4. 항상성 10
4.1 인체의 내부 환경이란 무엇인가? 10
4.2 항상성은 질량균형에 의존한다 12
4.3 배설은 체내의 물질을 제거하는 것이다 13
4.4 항상성은 평형을 의미하는 것이 아니다 14
5. 조절계와 항상성 14
5.1 국소조절은 조직에 한정된다 14
5.2 반사조절은 장거리 신호를 사용한다 15
5.3 응답 고리는 자극으로 시작된다 16
5.4 되먹임 고리는 응답 고리를 변화시킨다 17
5.5 음성되먹임 고리는 항상성을 나타낸다 17
5.6 양성되먹임 고리는 항상성을 나타내는 것이 아니다 18
5.7 예상조절은 인체로 하여금 변화에 참여하게 한다 19
5.8 생물학적 리듬은 한계점의 변화에 기인한다 19
6. 과학으로서의 생리학 20
6.1 훌륭한 과학 실험은 철저히 디자인되어야 한다 20
6.2 인간에 관한 실험의 결과는 해석하기 곤란한 점도 있다 21
6.3 인간에 관한 연구는 다양한 형태로 진행될 수 있다 25
2장 분자 상호작용 31
1. 분자와 결합 32
1.1 대부분의 생체분자들은 탄소, 수소 및 산소로 구성되어 있다 32
1.2 전자는 4가지 중요한 생물학적 역할을 지닌다 38
1.3 원자들 사이의 공유결합은 분자를 생성한다 38
1.4 비공유결합은 가역반응을 돕는다 39
2. 비공유결합 상호작용 43
2.1 친수성 상호작용은 생물학적 용액을 생성한다 43
2.2 분자 모양은 분자 기능과 관계가 있다 47
2.3 용액에서 형성되는 수소 이온은 분자 모양을 변화시킬 수 있다 47
3. 단백질 상호작용 49
3.1 단백질은 결합하는 분자에 대하여 선택적이다 50
3.2 단백질 결합반응은 가역적이다 50
3.3 결합반응은 질량작용의 법칙을 따른다 51
3.4 해리상수는 친화력을 나타낸다 52
3.5 여러 가지 인자들이 단백질의 결합을 변화시킨다 52
3.6 우리 몸은 세포에 존재하는 단백질의 양을 조절한다 55
3.7 반응속도는 최대한계치에 도달할 수 있다 55
3장 구획화: 세포와 조직 62
1. 몸의 기능적인 구획 63
1.1 일부 기관의 내강은 몸의 바깥 부분이다 65
1.2 몸은 기능적으로 다른 3개의 유동성 구획으로 되어 있다 65
2. 생체막 65
2.1 세포막은 세포를 환경으로부터 격리시킨다 65
2.2 막은 대부분 지질과 단백질로 되어 있다 66
2.3 막지질은 소수성 장벽을 형성한다 66
2.4 막단백질은 막에 느슨하거나 단단하게 결합되어 있다 68
2.5 막탄수화물은 지질과 단백질에 모두 결합되어 있다 68
3. 세포내 구획 69
3.1 세포는 여러 구획으로 나뉘어져 있다 69
3.2 세포질은 세포기질, 봉입체, 섬유, 세포소기관으로 구성되어
있다 72
3.3 봉입체는 세포기질과 직접 접촉하고 있다 72
3.4 세포질의 단백질섬유는 3가지 크기로 존재한다 72
3.5 미세소관으로부터 중심소체, 섬모, 편모가 형성된다 73
3.6 세포골격은 변화가능한 지지체이다 73
3.7 운동단백질은 이동성을 만들어낸다 74
3.8 세포소기관은 특수 기능을 유지하기 위해 구획을 만든다 75
3.9 핵은 세포의 조절중추이다 77
4. 몸의 조직 77
4.1 세포외기질은 여러 가지 기능을 가지고 있다 77
4.2 세포이음으로 세포가 연결되어 조직이 형성된다 79
4.3 상피는 보호기능을 제공하고 물질교환을 조절한다 81
4.4 결합조직은 지지와 장벽의 기능을 제공한다 86
4.5 근육과 신경조직은 흥분성이다 88
5. 조직의 재구성 90
5.1 세포자살은 세포죽음의 한 형태이다 90
5.2 줄기세포로 새롭게 특성화된 세포를 만들 수 있다 91
6. 기관 93
4장 에너지와 세포대사 98
1. 생물계에서의 에너지 99
1.1 에너지는 일을 하는 데 쓰인다 100
1.2 에너지에는 운동과 위치라는 2가지 형태가 있다 101
1.3 에너지는 하나의 형태에서 다른 형태로 전환될 수 있다 101
1.4 열역학은 에너지 이용에 대한 학문이다 102
2. 화학반응 102
2.1 반응이 일어나는 동안에 분자들 사이로 에너지가 전달된다 102
2.2 활성화 에너지는 반응을 개시한다 103
2.3 에너지는 반응이 진행되는 동안 축적되거나 방출된다 103
2.4 총 자유에너지 변화량은 반응의 가역성을 결정한다 104
3. 효소 105
3.1 효소는 단백질이다 105
3.2 반응속도는 변수이다 106
3.3 효소는 활성화 또는 불활성화되거나, 변형될 수 있다 106
3.4 효소는 반응의 활성화 에너지를 낮춘다 107
3.5 효소반응은 분류될 수 있다 107
4. 대사 109
4.1 세포는 대사경로를 조절한다 110
4.2 ATP는 반응 사이에서 에너지를 전달한다 111
4.3 이화경로에서 ATP가 생성된다 112
4.4 포도당 1분자로 30~32 ATP를 생산할 수 있다 112
4.5 무기성 대사로는 2 ATP가 생성된다 117
4.6 단백질은 세포의 기능을 위한 열쇠이다 118
4.7 DNA는 RNA 합성을 안내한다 119
4.8 선택적 이어맞추기는 하나의 DNA 서열로부터 여러 개의
단백질을 만들어낸다 122
4.9 mRNA의 번역으로 아미노산이 연결된다 123
4.10 단백질의 분류 과정으로 단백질의 최종 위치가 결정된다 124
4.11 단백질에 번역후 변형이 일어난다 125
5장 막의 역동성 131
항상성은 평형을 뜻하는 것이 아니다 132
1. 삼투작용과 긴장성 134
1.1 우리 몸의 대부분은 물이다 134
1.2 우리 몸은 삼투적 평형상태이다 134
1.3 삼투는 용액 속의 입자 수로 표시한다 135
1.4 긴장성은 세포의 부피 변화를 나타낸다 136
2. 수송 과정 141
2.1 세포막은 선택적으로 투과한다 142
3. 확산 143
3.1 친지질성 분자는 세포막을 단순확산으로 통과한다 144
4. 단백질 매개 수송 146
4.1 막단백질은 4가지의 주요한 기능을 한다 146
4.2 채널단백질은 물로 채워진, 열린 통로를 만든다 148
4.3 운반단백질은 분자를 이동하기 위하여 분자구조를 바꾼다 150
4.4 촉진확산은 운반단백질들을 이용한다 151
4.5 능동 수송은 농도기울기에 역행하여 물질을 이동한다 152
4.6 운반체 매개 수송은 특이성, 경쟁, 그리고 포화를 나타낸다 154
5. 소포 수송 157
5.1 식세포작용은 세포골격을 이용하여 소포를 만든다 157
5.2 세포내이입은 작은 소포를 만든다 157
5.3 세포외유출은 단백질로 수송하기에 너무 큰 분자를 방출한다 159
6. 상피 수송 159
6.1 상피 수송은 세포주변 수송이거나 세포관통 수송이다 160
6.2 포도당의 세포관통 수송은 막단백질을 이용한다 161
6.3 상피관통 수송은 상피세포를 통과하는 소포를 이용한다 162
7. 휴지막전위 163
7.1 전기에 대한 복습 163
7.2 세포막은 몸의 전하 분리를 가능하게 한다 164
7.3 휴지막전위는 대부분 칼륨에 의한 것이다 166
7.4 이온 투과성의 변화는 막전위를 변화시킨다 168
8. 통합적인 막 수송 과정: 인슐린 분비 169
6장 소통, 통합 및 항상성 176
1. 세포-세포 소통 177
1.1 틈새이음은 원형질을 연결하는 다리를 형성한다 177
1.2 접촉의존신호는 세포-세포 접촉이 필요하다 179
1.3 주변분비물질과 자가분비물질은 국소 소통을 수행한다 179
1.4 전기신호 혹은 화학물질은 장거리 소통을 수행한다 179
1.5 시토카인은 국소 신호와 장거리 신호로 작용한다 179
2. 신호경로 180
2.1 수용체 단백질은 세포 내부나 세포막에 존재한다 180
2.2 막 단백질은 신호전달을 촉진시킨다 182
2.3 수용체-효소는 단백질 인산화효소나 구아닐산 고리화효소의
활성을 가진다 185
2.4 대부분의 신호전달은 G 단백질을 이용한다 186
2.5 다수의 혐지질성 호르몬은 GPCR-cAMP 경로를 이용한다 186
2.6 G 단백질 연결 수용체는 또한 지질 유래의 2차 전령을 이용한다 186
2.7 인테그린 수용체는 세포외 기질의 정보를 운반한다 186
2.8 가장 빠른 신호경로는 채널을 통한 이온 흐름의 변화이다 186
3. 독특한 신호분자 190
3.1 칼슘은 중요한 세포 내부의 신호이다 190
3.2 기체는 순간적인 신호분자이다 190
3.3 지질도 중요한 주변분비물질 신호이다 191
4. 신호경로의 변형 193
4.1 하나의 리간드는 다수의 수용체를 가진다 193
4.2 수용체는 포화, 특이성 및 경쟁을 나타낸다 193
4.3 수용체의 상향조절과 하향조절은 세포의 응답을 변화시킨다 194
4.4 세포는 신호경로를 종결시킬 수 있어야 한다 195
4.5 많은 질병과 그 약제들은 그 표적이 신호전달 단백질이다 195
5. 항상성 반사경로 196
5.1 캐넌의 법칙은 조절변수와 생리조절계를 설명한다 196
5.2 장거리 경로가 항상성을 유지시킨다 198
5.3 조절계는 그 속도와 특이성이 변한다 200
5.4 복합반사조절 경로는 몇 개의 통합중추를 가지고 있다 202
2부
항상성과 조절
7장 내분비계 210
1. 호르몬 211
1.1 호르몬은 고대부터 알려져 왔다 211
1.2 화학물질이 어떻게 호르몬이 되는가? 212
1.3 호르몬은 수용체에 결합하여 작용한다 213
1.4 호르몬 작용은 마지막에 꼭 멈춰져야 한다 215
2. 호르몬의 종류 215
2.1 대부분의 호르몬은 펩티드 호르몬이다 216
2.2 스테로이드 호르몬은 콜레스테롤에서 만들어진다 218
2.3 어떤 호르몬은 단일 아미노산으로부터 만들어진다 220
3. 호르몬 방출의 조절 220
3.1 호르몬은 그 반사작용 회로에 따라 분류된다 221
3.2 내분비세포는 가장 간단한 내분비 반사작용의 감지 단위이다 221
3.3 많은 내분비 반사작용은 신경계를 필요로 한다 223
3.4 신경호르몬은 신경세포에 의해 혈액 내로 분비된다 223
3.5 뇌하수체는 실제로는 2개의 내분비샘이 합쳐진 기관이다 223
3.6 뇌하수체 후엽은 두 종류의 신경호르몬을 저장하고 방출한다 225
3.7 뇌하수체 전엽은 여섯 종의 호르몬을 분비한다 227
3.8 문맥계는 시상하부로부터 뇌하수체 전엽까지 호르몬을
운반한다 227
3.9 뇌하수체 전엽호르몬은 성장, 대사, 생식을 조절한다 227
3.10 되먹임고리들은 시상하부-뇌하수체 회로에서 다르게 나타난다 228
4. 호르몬의 상호작용 230
4.1 협동작용으로 상호작용하는 호르몬의 효과는 두 호르몬의
합보다 크다 230
4.2 허용효과를 가진 호르몬은 다른 호르몬이 최대로 작용할 수
있도록 한다 231
4.3 길항적 호르몬은 반대효과를 보인다 231
5. 내분비 병리학 231
5.1 과다분비는 호르몬이 너무 큰 효과를 나타내게 한다 231
5.2 분비저하는 호르몬의 효과를 작게 하거나 없앤다 232
5.3 수용체나 2차 전령의 문제는 조직의 이상반응을 초래한다 232
5.4 내분비 병리학 진단은 반사반응의 복잡성에 의존한다 233
6. 호르몬의 진화 233
8장 뉴런: 세포와 네트워크의 특성 241
1. 신경계의 구성 242
2. 신경계의 세포 244
2.1 뉴런은 전기신호들을 전달한다 244
2.2 시냅스 형성은 화학적 신호에 의존한다 247
2.3 신경교세포는 뉴런들을 지지하는 역할을 한다 248
2.4 줄기세포가 손상된 뉴런들을 복구할 수 있을까? 249
3. 뉴런에서의 전기신호 252
3.1 네른스트 방정식은 한 가지 이온에 대한 세포막전위를 예측한다 252
3.2 GHK 방정식은 여러 이온에 대한 세포막전위를 예측한다 253
3.3 세포막을 통과하는 이온의 이동은 전기신호를 만들어낸다 254
3.4 작동채널은 뉴런의 이온 투과도를 조절한다 254
3.5 전류의 흐름은 옴의 법칙을 따른다 255
3.6 차등전위는 자극의 강도를 반영한다 256
3.7 활동전위는 먼 거리까지 이동할 수 있다 258
3.8 활동전위 동안 Na+와 K+는 세포막을 통과한다 259
3.9 하나의 활동전위는 이온 농도기울기를 바꾸지 못한다 261
3.10 축삭의 Na+ 채널에는 2개의 게이트가 있다 261
3.11 활동전위는 절대적 불응기 동안에는 생성되지 않는다 262
3.12 활동전위는 전도된다 263
3.13 뉴런의 크기가 클수록 활동전위가 더 빠르게 전도된다 265
3.14 유수축삭에서 신호의 전도가 더 빠르다 265
3.15 화학적 인자들은 전기 활성도를 변화시킨다 269
4. 신경계에서 세포 간의 신호전달 270
4.1 뉴런은 시냅스에서 서로 신호를 주고 받는다 270
4.2 뉴런은 화학적 신호물질들을 분비한다 271
4.3 신경전달물질들은 매우 다양하다 271
4.4 신경전달물질들은 시냅스 소포에서 분비된다 274
4.5 강한 자극일수록 많은 양의 신경전달물질을 분비시킨다 278
5. 신경 정보전달의 통합 279
5.1 뉴런의 시냅스 후 반응은 느릴 수도 또한 빠를 수도 있다 279
5.2 신경 경로에는 동시에 많은 뉴런이 참여한다 279
5.3 시냅스 활성도는 조절될 수 있다 283
5.4 장기 강화는 시냅스를 변화시킨다 285
5.5 시냅스 전달의 장애는 많은 질환의 원인이 된다 285
9장 중추신경계 294
1. 신경 네트워크의 창발성 295
2. 신경계의 진화 295
3. 중추신경계의 해부구조 297
3.1 중추신경계는 속이 빈 관에서부터 발생한다 297
3.2 중추신경계는 회색질과 백색질로 나뉜다 299
3.3 뼈와 결합조직이 중추신경계를 조정한다 299
3.4 두뇌는 뇌척수액 내에 떠 있다 301
3.5 혈뇌장벽은 혈액 내의 위험한 요소들로부터 뇌를 보호한다 301
3.6 신경조직은 특별한 대사작용이 필요하다 304
4. 척수 304
5. 뇌 307
5.1 뇌줄기는 뇌에서 가장 오래된 부위이다 308
5.2 소뇌는 움직임을 조절한다 309
5.3 간뇌는 항상성 중추를 포함한다 309
5.4 대뇌는 뇌의 고등기능이 수행되는 장소이다 310
6. 뇌의 기능 310
6.1 대뇌피질은 기능적 영역으로 구성되어 있다 312
6.2 척수와 뇌는 감각정보를 통합한다 314
6.3 감각정보는 지각으로 처리된다 314
6.4 운동계는 중추신경계에서 나오는 출력정보를 관리한다 314
6.5 행동상태계는 움직임에 대한 출력 정도를 조절한다 315
6.6 왜 우리는 잠을 잘까? 315
6.7 생리학적 기능은 하루주기리듬을 보인다 318
6.8 감정과 동기 부여는 복잡한 신경경로를 통해 나타난다 318
6.9 기분은 오랫동안 유지되는 감정 상태이다 320
6.10 학습과 기억은 뇌 안의 시냅스 연결을 변화시킨다 320
6.11 학습은 지식의 습득이다 320
6.12 기억은 정보를 보관하고 다시 생각해낼 수 있는 능력이다 321
6.13 언어는 가장 정교한 인지 행동이다 323
6.14 성격은 경험과 유전성의 조합이다 325
10장 감각생리학 331
1. 감각계의 일반적인 특징 332
1.1 수용기는 특정 에너지 형태에 민감하다 333
1.2 감각변환은 자극을 차등전위로 전환시킨다 334
1.3 하나의 감각뉴런은 하나의 수용야를 가진다 334
1.4 중추신경계는 감각정보를 통합한다 335
1.5 신호화와 처리 과정은 자극 특성을 구별한다 336
2. 체성감각 340
2.1 체성지각 경로는 체성감각피질과 소뇌로 뻗어 있다 341
2.2 촉각수용기는 여러 가지 다른 자극들과 반응한다 341
2.3 온도수용기는 자유신경종말이다 343
2.4 통각수용기는 보호반응을 개시한다 343
2.5 통증과 가려움은 통각수용기에 의해 전달된다 344
3. 화학수용: 냄새와 맛 347
3.1 후각은 가장 오래된 감각 중 하나이다 347
3.2 맛은 5가지 기본 감각들의 조합이다 350
3.3 맛 변환은 수용체와 채널을 이용한다 350
4. 귀: 듣기 352
4.1 듣기는 소리에 대한 지각이다 353
4.2 소리 변환은 다단계 과정이다 354
4.3 달팽이는 체액으로 채워져 있다 355
4.4 소리는 먼저 달팽이에서 처리된다 357
4.5 청각 경로는 청각피질로 뻗어 있다 357
4.6 청각은 물리적 손상이나 신경 손상으로 소실된다 359
5. 귀: 평형 360
5.1 전정기관은 움직임과 위치에 대한 정보를 제공한다 361
5.2 반고리관은 회전 가속을 감지한다 361
5.3 이석기관은 직선 가속과 머리 위치를 감지한다 361
5.4 평형 경로는 주로 소뇌로 뻗어 있다 361
6. 눈과 시각 363
6.1 두개골은 눈을 보호한다 364
6.2 빛은 동공을 통해 눈으로 들어간다 365
6.3 수정체는 망막 위에 빛을 모은다 366
6.4 광변환은 망막에서 일어난다 369
6.5 광수용기는 빛을 전기신호로 변환시킨다 373
6.6 신호 처리는 망막에서 시작된다 375
11장 원심신경계: 자율신경과 체성운동신경 조절 383
1. 자율신경계 384
1.1 자율신경반사는 항상성을 위해 중요하다 385
1.2 길항적 제어는 자율신경계의 특징이다 386
1.3 자율신경 경로는 연속하여 2개의 원심성 뉴런을 가지고 있다 386
1.4 교감신경가지와 부교감신경가지는 다른 부위에서 나온다 387
1.5 자율신경계는 다양한 화학적 신호들을 이용한다 387
1.6 자율신경 경로는 평활근, 심근, 분비샘들을 제어한다 389
1.7 자율신경의 신경전달물질은 축삭에서 합성된다 391
1.8 자율신경의 수용체는 다수의 아형을 가진다 391
1.9 부신수질은 카테콜아민을 분비한다 392
1.10 자율신경의 작용제와 길항제는 연구와 의약에서 중요한 도구이다 392
1.11 자율신경계의 1차 장애는 비교적 드물다 394
1.12 교감신경가지와 부교감신경가지의 요약 395
2. 체성운동신경계 395
2.1 체성운동신경 경로는 하나의 뉴런으로 되어 있다 395
2.2 신경근육이음부는 니코틴성 수용체를 가진다 398
12장 근 육 402
1. 골격근 404
1.1 골격근은 근섬유로 이루어져 있다 404
1.2 근원섬유는 근섬유의 수축성 구조이다 405
1.3 근육수축은 힘을 만든다 410
1.4 수축하는 동안 액틴과 미오신은 서로 미끄러진다 410
1.5 미오신 교차다리는 액틴 필라멘트를 움직이게 한다 411
1.6 수축은 칼슘 신호로 시작한다 411
1.7 미오신 머리는 액틴 필라멘트를 따라서 전진한다 412
1.8 아세틸콜린은 흥분-수축 짝물림을 시작하게 한다 414
1.9 골격근 수축에 지속적인 ATP가 필요하다 417
1.10 근육피로의 원인은 다양하다 418
1.11 골격근섬유는 수축 속도와 피로 저항성에 따라 분류된다
419
1.12 쉬고 있는 섬유의 길이는 장력에 영향을 준다 421
1.13 수축력은 가중에 비례한다 422
1.14 하나의 운동단위는 하나의 체성운동뉴런과 여러 근섬유로
구성된다 423
1.15 근육수축은 운동단위의 종류와 숫자에 의해서 결정된다 424
2. 몸 운동의 역학 425
2.1 등력수축은 부하를 이동시키나 제길이수축은 부하의 이동 없이 힘을 만든다 425
2.2 관절 주변의 뼈와 근육은 각각 지렛대와 받침점에 해당한다 426
2.3 근육질환은 여러 원인을 가진다 429
3. 평활근 430
3.1 평활근은 골격근보다 더 다양하다 432
3.2 평활근에는 근절이 없다 433
3.3 미오신의 인산화는 수축을 조절한다 434
3.4 MLCP는 Ca2+ 민감성을 조절한다 434
3.5 칼슘은 평활근 수축을 시작하게 한다 436
3.6 어떤 평활근은 불안정한 막전위를 가진다 437
3.7 화학신호는 평활근의 활성에 영향을 준다 438
4. 심근 439
13장 통합적 생리학 I: 몸 운동의 조절 445
1. 신경반사 446
1.1 신경반사 경로는 다양한 방법으로 분류된다 446
2. 자율반사 447
3. 골격근반사 449
3.1 근방추는 근육신장에 반응한다 449
3.2 골지힘줄기관은 근육장력에 반응한다 453
3.3 신장반사와 상호억제는 관절 주변의 움직임을 조절한다 454
3.4 굽힘 반사는 팔다리를 고통스러운 자극으로부터 멀리하게 한다 454
4. 몸 운동의 통합적 조절 456
4.1 운동은 반사적, 수의적, 율동적으로 분류된다 457
4.2 중추신경계는 운동을 통합한다 458
4.3 파킨슨병의 증상은 기저신경절의 기능을 반영한다 461
5. 내장근에서 운동의 조절 462
3부
기능의 통합
14장 심혈관계 생리학 466
1. 심혈관계 개요 467
1.1 심혈관계는 체내에서 물질을 수송한다 468
1.2 심혈관계는 심장과 혈관, 혈액으로 이루어져 있다 468
2. 압력, 부피, 유동과 저항 470
2.1 이동하는 유체의 압력은 거리에 따라 감소한다 470
2.2 액체의 압력은 부피 변화 없이도 변한다 471
2.3 혈액은 고혈압 부위에서 저혈압 부위로 흐른다 471
2.4 저항은 유동에 대한 항력이다 473
2.5 유속은 유량과 단면적에 따라 변한다 474
3. 심근과 심장 475
3.1 심장은 4개의 방이 있다 475
3.2 심장판막은 심장에서 일어나는 유동을 한 방향으로 진행시킨다 478
3.3 심근세포는 신경자극 없이 수축한다 479
3.4 칼슘유입은 심장의 흥분-수축 짝물림의 특징이다 481
3.5 심근 수축은 차등 변화가 가능하다 483
3.6 심근의 활동전위는 변한다 483
4. 펌프로서의 심장 486
4.1 심장의 전기 전도는 수축을 조정한다 487
4.2 박동원은 심장박동수를 결정한다 489
4.3 심전도는 전기적 활동을 반영한다 490
4.4 심장주기 동안 심장은 수축과 이완을 진행한다 491
4.5 압력-부피 곡선은 1회의 심장주기를 나타낸다 497
4.6 박출량은 1회 수축 시 분출하는 혈액량이다 497
4.7 심박출량은 심장 기능의 척도이다 499
4.8 자율신경계가 심장박동수를 조절한다 499
4.9 다중인자가 1회 박출량에 영향을 미친다 501
4.10 수축성은 신경계와 내분비계가 조절한다 502
4.11 확장기말 부피(EDV)와 동맥혈압은 후부하를 결정한다 504
15장 혈류와 혈압 조절 512
1. 혈관 514
1.1 혈관은 혈관평활근을 갖고 있다 514
1.2 동맥과 세동맥은 혈액을 심장으로부터 멀리 운반한다 515
1.3 혈액과 간질액 사이의 교환은 모세혈관에서 일어난다 516
1.4 혈류는 세정맥과 정맥으로 합류한다 516
1.5 혈관형성은 새로운 혈관을 형성한다 516
2. 혈압 517
2.1 혈압은 동맥에서 가장 높고 정맥에서 가장 낮다 518
2.2 동맥혈압은 혈류의 추진압을 반영한다 519
2.3 혈압은 혈압계로 측정한다 519
2.4 심박출량과 말초 저항은 평균 동맥압을 결정한다 520
2.5 혈액량의 변화는 혈압에 영향을 미친다 522
3. 세동맥의 저항 523
3.1 근원성 자동조절은 혈류를 자율적으로 조절한다 523
3.2 주변분비는 혈관평활근 수축을 변하게 한다 524
3.3 교감신경은 대부분의 혈관평활근을 조절한다 526
4. 조직으로의 혈액 분배 526
5. 심혈관 기능의 조절 528
5.1 압력수용기 반사는 혈압을 조절한다 529
5.2 기립성 저혈압은 압력수용기 반사를 일으킨다 529
5.3 다른 기관계도 심혈관 기능에 관여한다 531
6. 모세혈관에서 일어나는 물질교환 532
6.1 혈류의 속도는 모세혈관에서 가장 느리다 533
6.2 대부분의 모세혈관 교환은 확산과 세포관통 수송에 의하여
일어난다 533
6.3 모세혈관 여과나 흡수는 부피유동에 의하여 일어난다 533
7. 림프계 535
7.1 부종은 모세혈관 교환 변화의 결과이다 537
8. 심혈관질환 537
8.1 심혈관질환의 위험 인자에는 흡연과 비만이 있다 538
8.2 죽상동맥경화는 하나의 염증 과정이다 538
8.3 고혈압은 항상성 기능의 실패를 나타낸다 539
16장 혈 액 548
1. 혈액 속의 혈장과 세포성분 549
1.1 혈장은 세포외 기질이다 549
1.2 혈액의 세포성분에는 적혈구, 백혈구 그리고 혈소판이 있다 551
2. 혈액세포의 형성 551
2.1 혈액세포들은 골수에서 형성된다 553
2.2 조혈 과정은 사이토카인에 의해 조절된다 553
2.3 집락-자극 인자들은 백혈구 생성을 조절한다 553
2.4 혈소판생성소는 혈소판 생산을 조절한다 555
2.5 적혈구생성소는 적혈구 생산을 조절한다 555
3. 적혈구 555
3.1 성숙한 적혈구는 핵이 없다 555
3.2 헤모글로빈의 생산에는 철이 필요하다 558
3.3 적혈구는 약 4개월 정도 생존한다 558
3.4 적혈구 이상은 산소 운반 능력을 감소시킨다 560
4. 혈소판과 혈액응고 561
4.1 혈소판은 세포의 작은 조각이다 561
4.2 지혈은 손상된 혈관으로부터의 혈액 유출을 방지한다 562
4.3 혈액응고 과정은 혈소판 활성화에서 시작된다 564
4.4 응고반응은 혈소판 마개를 더욱 단단한 혈병으로 만든다 565
4.5 항응고제는 혈액응고를 방지한다 567
17장 호흡역학 572
1. 호흡계 574
1.1 흉곽의 뼈와 근육은 폐를 둘러싸고 있다 574
1.2 흉막낭은 폐를 감싸고 있다 575
1.3 기도는 폐를 외부 환경과 연결한다 575
1.4 기도는 흡입된 공기를 가온하고, 습윤하며, 여과한다 575
1.5 폐포는 기체교환이 일어나는 장소이다 578
1.6 폐순환은 고유속, 저압력이다 580
2. 기체법칙 580
2.1 공기는 기체의 혼합물이다 582
2.2 기체는 압력 차 아래로 이동한다 582
2.3 보일의 법칙은 압력과 부피와의 상관관계를 나타낸다 582
3. 환기 582
3.1 폐부피는 환기 중 변화한다 583
3.2 환기 중 공기는 압력 차 때문에 흐른다 583
3.3 흡식은 폐포압이 감소할 때 일어난다 585
3.4 호식은 폐포압이 증가할 때 일어난다 586
3.5 흉막강내압은 환기 중 변화한다 588
3.6 폐의 신전성과 탄성은 질병 상태에서 변할 수 있다 589
3.7 표면활성제는 호흡부하를 감소시킨다 590
3.8 기도 직경은 기도 저항을 결정한다 592
3.9 호흡률과 깊이는 호흡의 효율을 결정한다 593
3.10 폐포 내 기체 조성은 정상 호흡 동안 거의 변하지 않는다 593
3.11 환기와 폐포의 혈류는 조화의 일치를 이룬다 595
3.12 청진과 폐활량 측정은 폐 기능을 평가한다 596
18장 기체교환과 기체운반 603
1. 폐와 조직에서의 기체교환 605
1.1 보다 낮은 폐포 산소분압(PO2)은 산소흡수를 감소시킨다 606
1.2 확산문제는 저산소증을 유발한다 608
1.3 기체 용해도는 확산에 영향을 준다 609
2. 혈액 내 기체운반 610
2.1 헤모글로빈은 산소와 결합한다 612
2.2 산소결합은 질량작용의 법칙을 따른다 612
2.3 헤모글로빈은 조직에 대부분의 산소를 운반한다 612
2.4 산소분압은 산소-헤모글로빈 결합을 결정한다 614
2.5 산소결합은 백분율로 나타낸다 614
2.6 다수의 인자들이 산소-헤모글로빈 결합에 영향을 준다 615
2.7 이산화탄소는 3가지 방식으로 운반된다 617
3. 환기의 조절 620
3.1 연수의 신경세포가 호흡을 조절한다 621
3.2 이산화탄소, 산소 및 pH는 환기에 영향을 준다 623
3.3 방어반사는 폐를 보호한다 625
3.4 고위대뇌중추는 환기양식에 영향을 준다 626
19장 신 장 632
1. 신장의 기능 633
2. 비뇨기계의 해부학적 구조 634
2.1 비뇨기계는 신장, 요관, 방광, 요도로 이루어져 있다 634
2.2 네프론은 신장의 기능적 단위이다 634
3. 신장 기능의 개관 635
3.1 신장은 여과, 재흡수 그리고 분비한다 635
3.2 네프론은 여과액의 부피와 삼투압을 변환시킨다 639
4. 여과 640
4.1 신소체는 여과 장벽으로 구성되어 있다 640
4.2 모세혈관 내 정수압은 여과를 유발한다 642
4.3 사구체 여과율은 상대적으로 일정하다 642
4.4 사구체 여과율은 신경의 자동조절 지배를 받는다 644
4.5 호르몬과 자율신경은 사구체 여과율에 영향을 미친다 644
5. 재흡수 646
5.1 재흡수는 능동적이거나 수동적이다 646
5.2 신수송은 포화된다 648
5.3 세뇨관 주위 모세혈관의 압력이 재흡수를 촉진시킨다 650
6. 분비 650
6.1 경쟁은 페니실린 분비를 감소시킨다 652
7. 배설 652
7.1 청소율은 사구체 여과율을 측정하는 비침입적인 방법이다 653
7.2 청소율은 신장에서의 용질 처리를 이해하는 데 도움이 된다 655
8. 배뇨 657
20장 통합생리학 II: 수분과 전해질 균형 663
1. 수분과 전해질의 항상성 664
1.1 세포외액의 오스몰농도는 세포 부피에 영향을 미친다 664
1.2 여러 시스템이 수분과 전해질 균형을 통합적으로 조절한다 664
2. 수분 균형 666
2.1 수분 섭취와 배설은 균형을 이룬다 666
2.2 신장은 수분을 보존한다 667
2.3 신장의 수질은 오줌을 농축한다 667
2.4 바소프레신은 수분 재흡수를 조절한다 669
2.5 혈액 부피와 오스몰농도는 삼투수용기를 활성화한다 669
2.6 헨레고리는 역류증폭기이다 672
3. Na+ 균형과 세포외액의 부피 674
3.1 알도스테론은 Na+ 균형을 조절한다 675
3.2 낮은 혈압은 알도스테론 분비를 자극한다 677
3.3 안지오텐신 II는 다양한 효과를 나타낸다 677
3.4 심방나트륨이뇨 펩티드는 Na+와 수분 분비를 촉진시킨다 679
4. K+ 균형 681
5. 수분과 염분 균형에서의 행동적 메커니즘 681
5.1 물을 마시는 것은 수분 손실을 보충한다 682
5.2 낮은 Na+는 짠맛에 대한 식욕을 자극한다 682
5.3 기피 행동은 탈수를 방지한다 682
6. 부피와 오스몰농도의 통합적 조절 682
6.1 오스몰농도와 세포외액의 부피는 독립적으로 변할 수 있다 683
6.2 탈수는 신장과 항상성 반응을 유도한다 684
7. 산-염기 평형 687
7.1 pH 변화는 단백질을 변성시킬 수 있다 687
7.2 몸에서 산과 염기는 다양한 원천에서 온다 687
7.3 pH 항상성은 완충제, 폐 및 신장에 의존한다 688
7.4 완충계는 단백질, 인산 이온, HCO3-를 포함한다 688
7.5 환기는 pH 불균형을 보상할 수 있다 689
7.6 신장은 암모니아와 인산 이온 완충제를 이용한다 691
7.7 근위세뇨관은 H+를 분비하고 HCO3-를 재흡수한다 692
7.8 원위세뇨관은 산 분비를 조절한다 692
7.9 산-염기 불균형은 호흡적 또는 대사적 원인을 가진다 694
4부
대사, 성장 그리고 노화
21장 소화계 702
1. 소화계의 기능과 과정 703
2. 소화계의 해부 705
2.1 소화계는 관으로 이루어져 있다 705
2.2 위장관은 4개의 층으로 구성된다 708
3. 운동 709
3.1 위장관의 평활근은 다양한 형태로 수축한다 709
3.2 위장관의 평활근은 자발적으로 수축한다 709
4. 분비 711
4.1 소화계는 이온과 물을 분비한다 711
4.2 소화효소는 내강으로 분비된다 713
4.3 특수하게 분화된 세포들은 점액을 분비한다 714
4.4 침은 외분비성 분비물이다 714
4.5 간은 담즙을 분비한다 714
5. 소화와 흡수 716
5.1 탄수화물은 단당류 형태로 흡수된다 716
5.2 단백질은 짧은 펩티드와 아미노산으로 분해된다 718
5.3 일부 큰 펩티드는 분해되지 않고 흡수될 수 있다 718
5.4 담즙산염은 지방 분해를 돕는다 718
5.5 핵산은 염기와 단당류로 분해된다 719
5.6 창자는 비타민과 무기질을 흡수한다 719
5.7 창자는 이온과 물을 흡수한다 721
6. 위장관 기능의 조절 722
6.1 내장신경계는 독자적으로 작용할 수 있다 723
6.2 위장관 펩티드에는 호르몬, 신경분비물질, 사이토카인이 있다 724
7. 통합 기능: 뇌상 725
7.1 화학적, 기계적 소화는 입에서 시작한다 725
7.2 연하작용으로 음식물이 입에서 위로 이동된다 726
8. 통합 기능: 위상 728
8.1 위는 음식물을 저장한다 728
8.2 위는 산과 효소를 분비한다 728
8.3 위는 소화와 보호의 균형을 조절한다 731
9. 통합 기능: 창자상 731
9.1 중탄산염은 위산을 중화시킨다 731
9.2 대부분의 용액은 소장에서 흡수된다 733
9.3 대부분의 소화는 소장에서 일어난다 733
9.4 대장에서 배변물을 농축시켜 배설한다 734
9.5 설사는 탈수를 유발할 수 있다 735
10. 위장관의 면역 기능 736
10.1 M 세포는 창자의 내용물을 조사한다 736
10.2 구토는 보호반사의 일종이다 736
22장 물질대사와 에너지 균형 742
1. 식욕과 포만감 743
2. 에너지 균형 745
2.1 에너지 유입은 에너지 유출과 같다 745
2.2 산소 소비는 에너지 사용을 반영한다 746
2.3 많은 인자들이 물질대사 속도에 영향을 미친다 747
2.4 에너지는 지방과 글리코겐으로 저장된다 748
3. 물질대사 748
3.1 영양소 섭취로 얻은 에너지는 사용되거나 저장된다 749
3.2 효소들이 물질대사의 방향을 조절한다 750
4. 포만 상태 물질대사 751
4.1 탄수화물은 ATP 생산에 사용된다 751
4.2 아미노산으로 단백질이 만들어진다 751
4.3 지방은 에너지를 저장한다 752
4.4 혈장 콜레스테롤 정도로 관상심장질환을 예측할 수 있다 752
5. 절식 상태 물질대사 755
5.1 글리코겐은 포도당으로 전환된다 756
5.2 단백질은 ATP를 만드는 데 사용될 수 있다 756
5.3 지질은 포도당이나 단백질보다 더 많은 에너지를 저장하고 있다 758
6. 물질대사의 항상성 조절 759
6.1 이자에서 인슐린과 글루카곤이 분비된다 759
6.2 인슐린과 글루카곤의 비율이 물질대사를 조절한다 760
6.3 인슐린은 포만 상태에서 우세한 호르몬이다 761
6.4 인슐린은 동화작용을 촉진한다 763
6.5 글루카곤은 절식 상태에서 우세하다 765
6.6 당뇨병은 물질대사질환의 일종이다 766
6.7 제1형 당뇨병은 케톤산증 관련 질환이다 768
6.8 제2형 당뇨병의 경우, 대부분 높은 인슐린 수치를 나타낸다 770
6.9 물질대사 증후군에서는 당뇨병이 심혈관질환과 연결된다 770
7. 체온 조절 772
7.1 체온은 열발생, 열획득 및 열손실에 의해 균형을 이룬다 772
7.2 체온은 항상성을 가지고 조절된다 773
7.3 운동과 물질대사는 열을 발생시킨다 774
7.4 몸의 온도조절장치는 재조정될 수 있다 775
23장 성장과 대사작용에 대한 내분비 조절 781
1. 내분비의 원리 복습 782
2. 부신 당질코르티코이드 783
2.1 부신피질이 스테로이드 호르몬을 분비한다 783
2.2 코르티솔 분비는 ACTH가 조절한다 783
2.3 코르티솔은 생명 유지를 위한 필수성분이다 786
2.4 코르티솔은 좋은 치료 의약품이다 786
2.5 코르티솔 병리현상은 호르몬 과다나 결핍에 의해 야기된다 787
2.6 CRH와 ACTH는 부가적인 생리기능이 있다 788
3. 갑상샘 호르몬 789
3.1 갑상샘 호르몬은 요오드를 포함한다 789
3.2 TSH는 갑상샘 호르몬을 조절한다 789
3.3 갑상샘 호르몬은 생활수준에 영향을 미친다 792
4. 성장호르몬 794
4.1 성장호르몬은 동화작용을 일으킨다 794
4.2 성장호르몬은 정상적인 성장에 필수적이다 795
4.3 유전공학기법에 의해 만들어진 인간 성장호르몬은 윤리적인
문제를 야기한다 796
5. 조직과 뼈의 성장 796
5.1 조직 성장은 호르몬과 주변분비 인자가 필요하다 796
5.2 뼈의 성장은 적당한 양의 칼슘 섭취가 필요하다 796
6. 칼슘의 균형 797
6.1 혈장의 칼슘 농도는 엄격하게 조절된다 799
6.2 3가지 호르몬이 칼슘의 균형을 조절한다 800
6.3 칼슘과 인산의 항상성은 연결되어 있다 803
6.4 골다공증은 뼈의 상실로 인한 병이다 803
24장 면역계 807
1. 면역계의 기능에 대한 개괄 808
2. 인간에 영향을 미치는 병원체들 808
2.1 세균과 바이러스는 서로 다른 방어 메커니즘이 필요하다 809
2.2 바이러스 증식을 위해서는 반드시 숙주세포가 필요하다 809
3. 면역반응 809
4. 면역계의 해부학적 특성 812
4.1 림프조직은 온몸에 분포한다 812
4.2 면역반응은 백혈구에 의해 일어난다 812
5. 선천성 면역: 비특이적 반응 817
5.1 물리적, 화학적 장벽이 몸의 1차 방어선을 구축한다 817
5.2 식세포는 외부물질을 섭취한다 817
5.3 NK 세포는 감염된 세포와 암세포를 제거한다 818
5.4 사이토카인들이 염증반응을 만든다 818
6. 후천성 면역: 항원 특이적 반응 820
6.1 후천성 면역반응은 림프구에 의해 일어난다 821
6.2 B 세포는 형질세포와 기억세포로 분화한다 821
6.3 항체는 형질세포에서 분비되는 단백질이다 823
6.4 T 세포는 접촉-의존적 신호전달계를 사용한다 825
7. 면역반응의 경로 826
7.1 세균 침입은 염증반응을 유도한다 826
7.2 바이러스 감염과 싸우기 위해서는 세포 내부의 방어 메커니즘이 필요하다 829
7.3 특정 항원들은 알레르기 반응을 유발한다 831
7.4 MHC 단백질은 타인에서 유래된 조직을 구분할 수 있게 한다 832
7.5 면역계는 반드시 ‘자기’를 구분할 수 있어야 한다 834
7.6 면역감시는 비정상적인 세포들을 제거한다 834
8. 신경-내분비-면역계 간 상호작용 835
8.1 스트레스는 면역계의 기능을 변화시킨다 835
8.2 현대의학은 심신치료법을 이용한다 837
25장 통합 생리학 III: 운동 843
1. 물질대사와 운동 844
1.1 호르몬은 운동 시 물질대사를 조절한다 846
1.2 산소 소비는 운동의 강도와 관계가 있다 846
1.3 몇 가지 요인들이 운동을 제한한다 847
2. 운동 시 환기적 반응 847
3. 운동 시 심혈관 반응 848
3.1 운동 시 심박출량은 증가한다 848
3.2 운동 시 근육 혈류는 증가한다 849
3.3 운동 시 혈압은 약간 올라간다 849
3.4 압력수용기 반사는 운동에 맞게 조절된다 850
4. 운동 시 예측 반응 851
5. 운동 시 온도 조절 852
6. 운동과 건강 852
6.1 운동은 심혈관병의 위험을 낮춰준다 852
6.2 제2형 당뇨병은 운동으로 호전될 수 있다 853
6.3 스트레스와 면역계는 운동에 의해 영향을 받는다 854
26장 생식과 발달 858
1. 성의 결정 859
1.1 성염색체는 유전적 성을 결정한다 860
1.2 성의 분화는 발달 초기에 일어난다 860
2. 생식의 기본 양상 865
2.1 배우자발생은 자궁에서 시작된다 865
2.2 대뇌는 생식을 통제한다 867
2.3 환경적 인자들은 생식에 영향을 미친다 869
3. 남성생식 869
3.1 정소는 정자와 호르몬을 생산한다 872
3.2 정자형성은 생식샘 자극호르몬과 테스토스테론을 필요로 한다 874
3.3 남성 부속샘은 정액에 분비물을 제공한다 874
3.4 안드로겐은 제2차 성징에 영향을 준다 875
4. 여성생식 875
4.1 여성은 하나의 내부자궁을 가진다 875
4.2 난소는 난자와 호르몬을 생산한다 875
4.3 생리주기는 약 한 달간 지속된다 875
4.4 호르몬에 의한 생리주기의 조절은 복잡하다 879
4.5 호르몬은 여성의 제2차 성징에 영향을 미친다 882
5. 생식 883
5.1 인간의 성적반응은 4단계를 가진다 883
5.2 남성의 성행위는 발기와 사정을 포함한다 883
5.3 성기능장애는 남성과 여성에게 영향을 미친다 884
5.4 피임제는 임신을 막기 위해 고안된다 885
5.5 불임은 임신을 할 수 없는 것이다 886
6. 임신과 출산 887
6.1 수정은 수정능획득을 필요로 한다 887
6.2 발달하는 배아는 자궁내막에 착상한다 887
6.3 태반은 임신 중 호르몬을 분비한다 889
6.4 임신은 산통과 분만으로 끝난다 890
6.5 젖샘은 수유 동안 젖을 분비한다 891
6.6 프로락틴은 다른 생리적 역할을 가진다 891
7. 성장과 노화 894
7.1 사춘기는 생식연령의 시작을 표시한다 894
7.2 폐경기와 갱년기는 노화의 결과이다 894
부록 A 각 장 끝부분의 문제 해답 900
부록 B 물리학과 수학 917
부록 C 유전학 921
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