생리학이란

1. 생리학이란

 생리학은 고대 그리스어로부터 기원하는 용어로써 ‘본질’ 혹은 ‘자연’을 뜻하는 ‘physis’와 ‘학문’을 뜻하는 ‘logos’의 합성어이다. 생리학은 생물학으로부터 파생된 학문으로서 생물을 구성하는 생체물질, 세포, 조직, 기관, 기관계 등이 생물의 기능을 수행하기 위하여 어떻게 작용하는지에 대해 연구하는 학문이다. 그러므로 생리학을 제대로 공부하기 위해서는 해부학, 화학, 물리학과 생화학에 대한 지식이 필요하다. 생리학은 정상인의 생리에 대해 연구하는 정상생리학 분야와 질병 상태에서 변화하는 생리에 대해 연구하는 병태생리학으로 나누어 볼 수 있다. 사람이 정상 생리에서 벗어나게 되면 질병이 생기게 되어 병태생리학의 대상이 되듯이 정상생리학과 병태생리학은 깊은 연관성을 가져 각각의 연구 결과들은 학문의 상호 발전에 도움이 되어 왔다. 생물종에 따른 생리의 차이를 비교한 비교생리학은 무척추동물과 척추동물의 생리를 비교함으로써 서로 간의 발전에 도움을 줄 수 있었으며 인체생리학의 상당 부분이 동물실험을 통하여 정립되었다. 

 외부의 환경 변화에 대하여 반응이 일어나는 것은 인체 내부의 어떠한 변화에 의한 것인지를 알게 되며 인체의 기능과 시스템은 밀접한 연관성을 가지고 있음을 알게 될 것이다. 따라서 생리학 분야에서 인간 생활에 중요한 많은 발견이 이루어졌고, 의학의 기초가 되어 인간의 삶을 보다 편하게 개선할 수 있었던 학문 분야이기 때문에 노벨상 수상자들도 이 분야에서 많이 배출되었다. 

 모든 생리학 이론이 가설에서 시작하여 과학적인 근거를 확보하면서 정립되었듯이 생리학은 과학의 발달과 함께 발전하게 된다. 인체가 감염과 스트레스에 시달리게 되면서 발전이 시작한 방어생리학이나 인간 유전체의 암호가 해독되면서 파생된 생리유전체학 등이 그 예이다.

 

2. 인체의 구성 - 세포

 생명의 기본단위인 세포는 생명현상을 유지하기 위한 최소한의 기능을 모두 수행하고 있다. 생명현상의 기본적인 기능은 외부와의 물질교환, 세포의 기능에 필요한 물질의 합성, 기능을 유지하고 물질을 합성하는 데 필요한 에너지 생성, 자기 복제, 신호의 감지 및 물질 인식 등이다. 단세포 생물도 최소한 이러한 기능은 수행하여야 생명체로서 의의를 갖게 되며, 다세포로 구성된 생물에서는 각 세포가 이러한 기본 기능을 가지고 보다 높은 수준의 기능을 수행하기 위하여 분화된 기능을 가지게 된다는 점에서 차이가 날 뿐이다.

 인체를 구성하고 있는 세포는 수조 개에 이르나 모두 하나의 세포인 수정란으로부터 분열하여 각기 특수한 기능을 갖는 서로 다른 세포가 된다. 이렇게 세포가 분열, 증식하여 성장하는 동안에 각각의 구조나 기능이 특수화되는 현상을 세포분화라 한다. 오늘날 생물학자들은 질병 치료의 목적으로 줄기세포에 대해 끊임없이 연구하고 있다. 하나의 세포에서 어떻게 기능이 다른 여러 종류의 세포로 분화될 수 있는가를 알아내고 어떻게 원하는 세포로 분화시킬 수 있는지를 알아내기 위해서이다. 

 또한 분화된 세포들은 동종의 세포들끼리 모여 조직을 이루게 되는데 조직 내의 세포들은 서로를 인식하여 동종의 세포들은 접합이 가능하지만 이종의 세포들은 밀어내게 된다. 이는 세포막의 표면에 존재하는 인식 기능 덕분으로 조직을 형성하게도 하지만 생체를 외부의 침입자로부터 보호하기 위한 장치이기도 하다. 회복이 불가능할 정도로 조직이 손상되어 장기이식을 해야 할 경우 다른 사람의 조직을 이식하게 되면 생체는 타 조직을 인식하여 밀어내려고 한다. 따라서 가장 근접한 조직을 이식해야 하며 이식 후에는 면역억제제를 처방하여야 한다.

세포들이 모여서 신경이나 근육 등의 조직을 만들고 조직들이 모여 뇌, 심장, 간 등의 기관을 형성하게 된다. 다시 동종의 일을 하는 기관들이 모여 호흡계나 소화기계 등의 기관계를 형성한다. 인체의 세포는 200여 종이 존재한다. 그러나 기능에 따라 크게 분류하여 신경세포, 근육세포, 결합조직세포, 상피세포 등으로 나눌 수 있다.

 신경세포는 인체의 자극 전달 중 가장 빠른 전기적 신호 전달을 담당하는 세포이다. 신경세포끼리는 전기적 신호의 자극을 전달하고 받을 수 있으며 최종적으로 근육세포나 분비선 세포 혹은 뇌세포에 전달할 수 있다. 신경세포는 자극을 전달받으면 세포막의 이온 투과성이 변화하면서 전위차가 변하여 자극을 계속 전달하게 된다. 따라서 신경세포막 내외부의 전해질 농도는 잘 유지되어야 하며 신경세포막의 건강은 신경의 자극 전달에 절대적으로 중요하다. 신경세포 중 자극 전달 속도가 빠른 세포의 표면에는 미엘린 수초가 말려 있어 전기적 자극이 효율적으로 전달될 수 있도록 해준다. 이는 마치 전선에 피막이 있어 전자의 이탈을 막는 것과 같은 이치이다. 인체의 각 부분에 있는 신경세포들은 자극을 전달하기 위하여 존재하지만 뇌 속의 신경세포들은 자극의 전달 외에도 인지기능, 정신적 기능의 연합, 판단과 기억 등 수많은 기능을 수행한다.

 근육세포는 인체의 운동을 수행하도록 분화된 세포이다. 팔과 다리의 뼈에 부착되어 사지를 움직이게 하며 물건을 들거나 이동시키는 운동도 수행하게 한다. 얼굴에도 근육이 있어 모든 근육의 긴장 강도가 잘 유지되어야 얼굴 근육이 한 쪽으로 돌아가는 일이 없게 되며, 턱의 근육이 잘 움직여야 저작기능이 원활하게 일어난다. 또한 근육은 소화기관이나 혈관과 같이 긴 관의 형태로 되어 있는 기관의 벽에도 존재하여 관의 내경이나 길이를 조정하여 소화 운동을 일으키거나 혈압을 조절한다. 심장이나 기타 장기에 존재하는 근육세포는 특수한 기전으로 각 장기의 기능을 수행하게 된다. 하나의 장기에 존재하는 근육세포는 한 종류로만 이루어지지는 않으며 서로 다른 기능을 수행하는 세포들이 모여 한 장기를 형성하게 된다.

1. 생리학이란

 생리학은 고대 그리스어로부터 기원하는 용어로써 ‘본질’ 혹은 ‘자연’을 뜻하는 ‘physis’와 ‘학문’을 뜻하는 ‘logos’의 합성어이다. 생리학은 생물학으로부터 파생된 학문으로서 생물을 구성하는 생체물질, 세포, 조직, 기관, 기관계 등이 생물의 기능을 수행하기 위하여 어떻게 작용하는지에 대해 연구하는 학문이다. 그러므로 생리학을 제대로 공부하기 위해서는 해부학, 화학, 물리학과 생화학에 대한 지식이 필요하다. 생리학은 정상인의 생리에 대해 연구하는 정상생리학 분야와 질병 상태에서 변화하는 생리에 대해 연구하는 병태생리학으로 나누어 볼 수 있다. 사람이 정상 생리에서 벗어나게 되면 질병이 생기게 되어 병태생리학의 대상이 되듯이 정상생리학과 병태생리학은 깊은 연관성을 가져 각각의 연구 결과들은 학문의 상호 발전에 도움이 되어 왔다. 생물종에 따른 생리의 차이를 비교한 비교생리학은 무척추동물과 척추동물의 생리를 비교함으로써 서로 간의 발전에 도움을 줄 수 있었으며 인체생리학의 상당 부분이 동물실험을 통하여 정립되었다. 

 외부의 환경 변화에 대하여 반응이 일어나는 것은 인체 내부의 어떠한 변화에 의한 것인지를 알게 되며 인체의 기능과 시스템은 밀접한 연관성을 가지고 있음을 알게 될 것이다. 따라서 생리학 분야에서 인간 생활에 중요한 많은 발견이 이루어졌고, 의학의 기초가 되어 인간의 삶을 보다 편하게 개선할 수 있었던 학문 분야이기 때문에 노벨상 수상자들도 이 분야에서 많이 배출되었다. 

 모든 생리학 이론이 가설에서 시작하여 과학적인 근거를 확보하면서 정립되었듯이 생리학은 과학의 발달과 함께 발전하게 된다. 인체가 감염과 스트레스에 시달리게 되면서 발전이 시작한 방어생리학이나 인간 유전체의 암호가 해독되면서 파생된 생리유전체학 등이 그 예이다.

 

2. 인체의 구성 - 세포

 생명의 기본단위인 세포는 생명현상을 유지하기 위한 최소한의 기능을 모두 수행하고 있다. 생명현상의 기본적인 기능은 외부와의 물질교환, 세포의 기능에 필요한 물질의 합성, 기능을 유지하고 물질을 합성하는 데 필요한 에너지 생성, 자기 복제, 신호의 감지 및 물질 인식 등이다. 단세포 생물도 최소한 이러한 기능은 수행하여야 생명체로서 의의를 갖게 되며, 다세포로 구성된 생물에서는 각 세포가 이러한 기본 기능을 가지고 보다 높은 수준의 기능을 수행하기 위하여 분화된 기능을 가지게 된다는 점에서 차이가 날 뿐이다.

 인체를 구성하고 있는 세포는 수조 개에 이르나 모두 하나의 세포인 수정란으로부터 분열하여 각기 특수한 기능을 갖는 서로 다른 세포가 된다. 이렇게 세포가 분열, 증식하여 성장하는 동안에 각각의 구조나 기능이 특수화되는 현상을 세포분화라 한다. 오늘날 생물학자들은 질병 치료의 목적으로 줄기세포에 대해 끊임없이 연구하고 있다. 하나의 세포에서 어떻게 기능이 다른 여러 종류의 세포로 분화될 수 있는가를 알아내고 어떻게 원하는 세포로 분화시킬 수 있는지를 알아내기 위해서이다. 

 또한 분화된 세포들은 동종의 세포들끼리 모여 조직을 이루게 되는데 조직 내의 세포들은 서로를 인식하여 동종의 세포들은 접합이 가능하지만 이종의 세포들은 밀어내게 된다. 이는 세포막의 표면에 존재하는 인식 기능 덕분으로 조직을 형성하게도 하지만 생체를 외부의 침입자로부터 보호하기 위한 장치이기도 하다. 회복이 불가능할 정도로 조직이 손상되어 장기이식을 해야 할 경우 다른 사람의 조직을 이식하게 되면 생체는 타 조직을 인식하여 밀어내려고 한다. 따라서 가장 근접한 조직을 이식해야 하며 이식 후에는 면역억제제를 처방하여야 한다.

세포들이 모여서 신경이나 근육 등의 조직을 만들고 조직들이 모여 뇌, 심장, 간 등의 기관을 형성하게 된다. 다시 동종의 일을 하는 기관들이 모여 호흡계나 소화기계 등의 기관계를 형성한다. 인체의 세포는 200여 종이 존재한다. 그러나 기능에 따라 크게 분류하여 신경세포, 근육세포, 결합조직세포, 상피세포 등으로 나눌 수 있다.

 신경세포는 인체의 자극 전달 중 가장 빠른 전기적 신호 전달을 담당하는 세포이다. 신경세포끼리는 전기적 신호의 자극을 전달하고 받을 수 있으며 최종적으로 근육세포나 분비선 세포 혹은 뇌세포에 전달할 수 있다. 신경세포는 자극을 전달받으면 세포막의 이온 투과성이 변화하면서 전위차가 변하여 자극을 계속 전달하게 된다. 따라서 신경세포막 내외부의 전해질 농도는 잘 유지되어야 하며 신경세포막의 건강은 신경의 자극 전달에 절대적으로 중요하다. 신경세포 중 자극 전달 속도가 빠른 세포의 표면에는 미엘린 수초가 말려 있어 전기적 자극이 효율적으로 전달될 수 있도록 해준다. 이는 마치 전선에 피막이 있어 전자의 이탈을 막는 것과 같은 이치이다. 인체의 각 부분에 있는 신경세포들은 자극을 전달하기 위하여 존재하지만 뇌 속의 신경세포들은 자극의 전달 외에도 인지기능, 정신적 기능의 연합, 판단과 기억 등 수많은 기능을 수행한다.

 근육세포는 인체의 운동을 수행하도록 분화된 세포이다. 팔과 다리의 뼈에 부착되어 사지를 움직이게 하며 물건을 들거나 이동시키는 운동도 수행하게 한다. 얼굴에도 근육이 있어 모든 근육의 긴장 강도가 잘 유지되어야 얼굴 근육이 한 쪽으로 돌아가는 일이 없게 되며, 턱의 근육이 잘 움직여야 저작기능이 원활하게 일어난다. 또한 근육은 소화기관이나 혈관과 같이 긴 관의 형태로 되어 있는 기관의 벽에도 존재하여 관의 내경이나 길이를 조정하여 소화 운동을 일으키거나 혈압을 조절한다. 심장이나 기타 장기에 존재하는 근육세포는 특수한 기전으로 각 장기의 기능을 수행하게 된다. 하나의 장기에 존재하는 근육세포는 한 종류로만 이루어지지는 않으며 서로 다른 기능을 수행하는 세포들이 모여 한 장기를 형성하게 된다.