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인체의 신비 - 우리 몸의 구조
[해부학 교수가 아들과 나누는 가상의 대화] |
1.졸보기와 돋보기 안경
 민재: 아빠, 할아버지 안경을 써 봤는데요..정~말 어지러웠어요. 할아버지 안경이랑 아빠 안경은 두께도 다르던데요. 졸보기 안경과 돋보기 안경은 어떨 때 쓰는 거예요 ?
 아빠: 물건을 선명하게 보기 위해서는 초점이 망막 위에 정확하게 맺혀야하는데, 이것을 조정하는 수정체의 조절능력이 약하면 물건을 제대로 보지 못하는 거지.
우선 근시와 원시에 대해 알아보자. 근시는 안구가 크거나 수정체의 초점거리가 짧아서 상이 망막 앞에 맺히게되는 것이고, 원시는 안구의 크기가 작거나 수정체의 초점거리가 길어서 상이 망막 뒤에 맺히게되는 것이지. 근시는 오목렌즈를 원시는 볼록렌즈를 써서 망막 위에 상을 정확하게 잡아주는 역할을 하는 거란다. 민재는 빛이 볼록렌즈를 통과하면 안으로 모이고 오목렌즈를 통과하면 밖으로 퍼진다는 것은 알고 있지?
그림에서 붉은 선은 안경을 쓰지 않았을 때고 푸른 선은 안경을 써서 부족한 수정체의 굴절율을 보완해준 거란다.
민재야, 눈이 나빠져서 안경을 쓰지 않으려면 밝은 곳에서 바른 자세로 책을 보는 습관이 중요하단다. 우리 눈이 가장 편하게 책을 볼 수 있는 거리는 30 Cm 정도란다. 항상 이 정도의 거리를 유지하면서 책을 읽도록 하렴.
2. 눈의 구조
 민재: 눈은 어떻게 생겼어요??
 아빠: 눈은 지름 2cm의 공처럼 생겼고 기본적인 원리와 구조는 사진기와 같단다. 눈의 제일 앞에는 각막이 있는데 아주 질긴 눈알껍질 중 앞쪽의 둥근 부분으로 투명하게 되어 있지. 그래서 빛이 통과하면서도 눈의 내용물이 앞으로 빠져 나오지 않도록 해준단다.
각막 뒤쪽의 공간을 앞방이라 하고 그 속은 물로 차여져 있단다. 그 다음이 홍체지. 홍체는 늘어났다 줄어들었다 할 수 있어서 그 사이 구멍인 동공의 크기를 조절한단다. 어두운 곳에 들어가면 홍체가 줄어들어서 동공이 커지고 빛이 많이 들어올 수 있단다. 그래서 어두운 곳에서도 잘 볼 수 있도록 해주고 밝은 곳에서는 그 반대가 되어 눈이 부시지 않게 해 준단다. 이는 카메라의 조리개에 해당한다고 볼 수 있지.
홍체 뒤에 수정체가 있지. 수정체는 섬모체에 의해 두께가 바뀌는데 섬모체가 수정체를 당기면 수정체가 얇아져서 먼 곳을 잘 볼 수 있고, 그 반대가 되면 수정체가 두꺼워져 가까운 곳을 잘 볼 수 있지. 즉 수정체는 필요에 따라 두께를 조절 할 수 있으므로 먼 곳과 가까운 곳을 다 잘 볼 수 있게 해준단다.
그 다음 안구를 채우고 있는 투명한 물질이 유리체라고 하는데 유리체는 안구가 쭈그러들지 않게 지탱해 준단다. 유리체가 없다면 풍선에 바람이 빠졌을 때와 같다고 할 수 있겠지.
마지막으로 안구의 안쪽을 둘러싸고 있는 것이 망막이란다. 사진기의 필름과 같다고 보면 되지.
3. 앞을 보지 못하는 사람
 민재 : 앞을 보지 못하는 사람은 왜 그렇게 되었어요?
 아빠: 자 그럼 우선 우리가 물건을 보고 알게 되는 과정을 살펴보자꾸나. 빛이 우리 눈에 들어오면 각막, 앞방, 수정체, 유리체를 통과하면서 굴절되어 망막에 상이 맺히게 된단다. 망막에는 신경세포가 있어서 빛을 전기적 신호로 바꿔 준단다. 마치 우리가 노래 할 때 쓰는 마이크가 노래 소리를 전기적 신호로 바꿔 주는 것과 같다고 볼 수 있지. 이렇게 만들어진 전기적 신호는 시각신경이라는, 마이크 줄과 같은 긴 선을 따라 뇌에 전달이 된단다. 그러면 뇌에서 "아! 이것은 민재구나 혹은 현석이구나" 하고 알게되지.
하지만 이런 통로 중에 어딘가 고장이 나면 볼 수 없게 된단다. 마치 마이크가 부셔지거나 마이크 줄이 끊기면 소리가 나지 않게 되는 것과 같지.. 빛이 통과하는 각막, 수정체, 유리체를 다쳐서 빛이 통과할 수 없게되거나 시각신경이 손상을 받으면 볼 수 없단다. 또 뇌를 다치게 되면 신호가 오더라도 알 수 없게 되지.
4. 망막이 위험해
 민재: 햇님을 직접 보려니까 눈뜨기가 너무 힘들었어요. 햇님을 바로 보면 어떻게 되나요??
 아빠: 눈은 각막, 수정체, 유리체 들로 이루어진 하나의 볼록렌즈라고 볼 수 있지. 민재는 돋보기로 검은 종이를 태우는 놀이를 해 보았을 거야. 돋보기로 태양 빛을 모아서 종이에 비추면 연기가 나면서 불이 붙게되지?
맨눈으로 태양을 쳐다보면 태양 빛이 각막, 수정체, 유리체를 통과하면서 모아져서 망막을 태우게 되는 거야. 아주 위험하단다. 오랫동안 태양을 쳐다보면 망막이 손상을 입어서 실명할 수도 있지. 태양을 관찰 할 때는 검은 유리를 통해서 보면 안전하게 관찰 할 수 있단다
5. 눈이 좋아지는 안경?
 민재: 어제 우리 반 친구가 눈이 좋아지는 안경을 끼고 있었는데 저도 그 안경을 끼니까 더 잘 보였어요. 그 안경은 유리알이 검었고 작은 구멍이 많이 뚫려 있었어요. 정말 그 안경을 끼면 눈이 좋아지나요?
 아빠: 세상에 눈이 좋아지는 안경은 없단다. 일종의 속임수라고 볼 수 있지. 설명하기가 조금 어렵구나. 우선 렌즈의 특성에 대해 알아보자.
빛이 렌즈를 통과할 때 굴절이 일어나게 되지. 볼록렌즈를 통과한 빛은 한 점에 모이며 이점을 초점이라고 한단다. 이처럼 빛에 대한 렌즈의 굴절 정도를 굴절율이라 하며 디옵터(diopter)(D)로 표시한단다. 좀더 자세히 설명하면 평행으로 들어온 빛이 렌즈를 통과하여 1m 후방에 초점이 맺는 경우 이 렌즈의 굴절율을 1D라하며 10 Cm가 초점거리인 렌즈는 10D의 굴절율을 가지게 되는 거지. 참고로 우리 눈은 각막, 앞방, 수정체, 유리체를 모두 합하면 59D의 굴절율 가지고 초점거리가 17mm인 아주 볼록한 렌즈에 해당이 된단다.
 
그림 1에서 초점거리가 다른, 1D와 2D의 굴절율을 가진 2개의 렌즈를 비교해보자. 초점이 정확하게 맞지 않더라도 어느 정도 사물을 판단 할 수 있는 가시범위가 1D 렌즈에서 더 넓은 것을 알 수 있지? 다시 말해 1D 렌즈는 정확한 초점거리에서 다소 벗어나더라도 잘 볼 수 있지. 이것을 초점심도가 얕다고 한단다. 반대로 2D 렌즈는 초점에서 조금만 벗어나도 잘 볼 수 없지. 이것을 초점심도가 깊다고 한단다.
그림 2에서 동일한 렌즈를 가지고, 조리개로 빛이 들어오는 면적을 좁혀보자꾸나. 그러면 조리개가 좁혀진 경우가 초점심도가 얕아서 더 잘 보이게 되는 거야. 눈이 좋아진다는 그 안경의 속임수가 바로 이것이지. 즉, 안경을 쓰고 있으면 작은 구멍들로 빛이 들어오므로 초점심도가 얕아져서 잘 보이지만 안경을 벗으면 원래대로 되지. 그 안경을 쓰고 있다고 눈이 좋아지지는 않는단다. 물건이 잘 안보일 때 사람들은 눈을 찡그리곤 하는데 그 이유가 같단다. 즉, 눈을 찡그려서 빛이 들어오는 구멍을 작게 해 주면 초점심도가 얕아져서 잘 보이게되는 거란다.
6. 노안
 민재: 할머니가 "내 눈은 노안이야" 하시던데 노안이 무엇이에요? 원시와는 다른 건가요?
 아빠: 일종의 원시이기는 하지만 그 의미가 다르단다. 앞에서, 눈알은 59D의 굴절율을 가진 볼록렌즈에 해당한다고 했지? 그 중에서 수정체는 15D정도의 굴절율을 담당한단다. 그런데 수정체는 젤리처럼 말랑말랑하기 때문에 섬모체근육에 의해 굴절율을 변화시킬 수가 있지. 수정체가 평평해지면 먼 곳이 잘 보이고, 볼록해지면 가까운 곳이 잘 보인단다. 어릴 때는 14D의 조절능력이 있지만 나이가 들면서 수정체가 딱딱해져서 조절능력이 감소된단다. 20살에는 10D정도가 되고 45살에는 2D로 떨어져 거의 조절능력을 상실한다고 볼 수 있지. 그래서 신문을 볼 때는 돋보기를 써야하고 먼 곳을 볼 때는 졸보기를 써야한단다.
7. 눈이 두개인 이유
 민재: 학교에서 한쪽 눈을 가리고 그어놓은 선 따라 가는 경기를 했는데요. 곧바로 가는 게 힘들었어요. 왜 그런 거예요?
 아빠: 한눈을 감고 한쪽 눈으로 만 보면 사물을 직선적으로만 볼 수 있지만 두 눈으로 보면 사물을 입체적으로 볼 수 있을 뿐더러 거리를 정확하게 파악 할 수 있지. 이처럼 "입체시"'라는 것은 눈에서 물체까지의 거리를 양쪽 눈에서 봄으로 그 각도의 차이로 거리를 정확히 판단하고 사물을 3차원적 입체 구조로 파악 할 수 있단다.
 
8. 눈썹의 역할
 민재: 눈썹은 왜 있어요?
 아빠: 그것이 인체의 신비야. 소중한 눈을 보호하기 위해 눈썹과 속눈썹이 있는 거야. 땀이 눈으로 흘러들어 가는 것을 막아 주는 거지. 땀이 눈으로 들어간다면 얼마나 불편하겠니?
9. 눈동자의 움직임
 민재: 나 이렇게 고개를 돌리지 않고도 옆에 있는 현석이를 볼 수 있어요. 어떻게 볼 수 있는 거예요?
 아빠: 안구의 바깥 면에는 6개의 안구근육이 있단다. 그래서 각각의 근육이 수축하는 방향으로 돌릴 수 있지. 그림에서 보다시피 4개의 곧은 근육과 2개의 빗근 근육이 있는데 4개의 바른 근육은 위, 아래, 안쪽, 바깥쪽으로 눈알을 돌릴 수 있고 2개의 빗근은 눈알을 회전시켜주지. 때문에 고개를 돌리지 않고도 옆을 볼 수 있단다.
포유류를 제외한 다른 동물들은 대부분 안구 근육이 없단다. 물고기나 새들을 잘 관찰해 보렴. 물건을 볼 때 머리 전체가 돌아가는 것을 볼 수 있을 거야.
10.잠자는 눈
 민재: 잠이 오면 왜 눈이 자꾸 감겨요?
 아빠: 눈을 뜬 채로 잠을 잔다면 눈으로 들어오는 자극 때문에 깊은 잠에 빠질 수 없단다. 시끄러운 소리가 나면 잠을 잘 수 없는 것과 같은 이유지.
눈꺼풀에는 눈을 감게 하는 근육과 뜨게 하는 근육이 있단다. 그런데 잠이 올 때는 눈을 뜨게 하는 근육이 느슨해져서 눈꺼풀이 닫히게된단다.
11. 깜박이는 눈
 민재: 오늘 현석이랑 눈싸움을 했는데, 눈을 오래 뜨고 있으니까 정말 힘들었어요. 눈을 한번 깜빡거리니까 안 아팠어요. 왜 눈을 오래 뜨고 있으면 아픈 거예요?
 아빠: 안구가 공기에 노출되는 부위가 각막이지? 그래서 눈을 오래 뜨고 있으면 각막이 쉽게 말라버리고 아프게 된단다. 눈에는 눈물샘이 있어서 각막을 촉촉이 적셔준단다. 그리고 눈꺼풀 주위에는 40-50개의 눈거풀판샘이라는 지방샘이 있어서 눈꺼풀이 닫힐 때마다 분비액을 내보내 눈물로 적셔져있는 각막의 표면을 따라 퍼져나가 건조를 방지해준단다. 그래서 늘 눈을 깜박거려야 하는 거지. 우리가 느끼지 못하는 사이에 눈을 보호하기 위해 쉴새없이 움직이고 있단다. 1분에 15번 정도 깜박이는 거지. 또 사물을 선명하게 보기 위해서도 눈은 언제나 깨끗해야 하는 것도 있지. 눈에 먼지가 들어가면 눈물이 많이 나오는 것을 경험했을 거야. 이것은 먼지를 씻어내기 위해 그렇게 한단다.
12. 눈물의 통로
 민재: 지난번에 눈이 아팠을 때 아빠가 눈에 안약을 넣어 주셨잖아요? 그때 쓴맛을 느꼈어요. 그럼 눈으로도 맛을 볼 수 있나요?
 아빠: 눈은 맛을 알 수는 없단다. 안약을 넣었을 때 쓴맛을 느끼는 것은 눈물이 흐르는 복잡한 통로 때문이지. 그럼 눈물이 흐르는 통로에 대해서 알아보자꾸나.
눈물을 만드는 눈물샘은 눈알 바깥 위쪽에 있는데, 여기서 만들어진 눈물이 조금씩 나와서 눈을 촉촉이 적셔주기도 하고 먼지를 씻어내면서 아래쪽으로 흘러내려 눈의 안쪽 모서리에 모이게되지. 그런데 여기에 모인 눈물이 밖으로 나온다면 자꾸 눈물을 닦아야되고 참 불편할거야.
우리 몸에는 그렇게 불편하지 않게 다른 길이 있단다. 눈의 안쪽 모서리에 모인 눈물은 눈물점과 눈물소관을 통해 눈물주머니로 흘러 들어가고 코 속과 연결된 코눈물관이라는 관을 통해 코 뒤쪽으로 흘러나오게 된단다. 그런데 코 뒤쪽은 입 뒤쪽과 서로 통하거든, 그래서 눈에 넣은 안약이 코눈물관을 통해 입 뒤로 가게되어 맛을 볼 수 있단다.
지난번 TV에서 담배연기를 눈으로 내보내는 사람을 보았지? 그런 사람은 이런 통로가 비정상적으로 크게 발달된 사람이야. 보통사람은 그렇게 할 수 없지. 아빠가 직접보지는 못했지만 눈으로 숨을 쉬기도 하는 사람도 있다고 들었단다. 이런 통로가 아주 크다면 가능한 이야기이지.
 민재: 내가 슬퍼서 울 때는 눈물이 흘렀어요. 그렇다면 저는 코눈물관이 없는 건가요?
 아빠: 아니란다. 사람이 보통 생활 할 때 나오는 눈물은 소량이지. 하루동안 0.5-0.8g 정도 된단다. 이럴 때는 눈물이 모두 코눈물관으로 흘러 갈 수 있지만 울 때나 눈에 먼지가 들어가 눈물을 흘릴 때는 한꺼번에 많은 눈물이 나오게되지. 이때는 코눈물관으로 다 들어가지 못하고 대부분이 눈 밖으로 나오게된단다. 가끔씩 눈물점과 눈물소관이 막혀서 보통 때도 눈물이 조금씩 나오는 사람이 있는데 이럴 때는 병원에 가서 그 구멍을 뚫어주면 된다.
13. 눈동자의 색
 민재: 우리는 눈이 까만데 영어 학원에 계신 외국인 선생님 눈은 왜 파랗죠??
 아빠: 눈의 색깔을 결정하는 것이 홍체의 색깔이란다. 홍체에 멜라닌 색소가 얼마나 많이 생기느냐에 따라 좌우되지. 멜라닌은 피부의 색깔을 결정하는 색소란다. 유전적인 요인과 환경적 요인에 따라 다르지. 흑인은 색소가 많아 피부색깔이 검고 우리 동양인은 적당해서 노랗지만 백인은 색소가 부족해서 희게 보인단다. 이처럼 홍체의 색깔도 동양인과 흑인은 색소가 많아서 갈색으로 보이지만 백인은 적어서 푸르게 보이는 거란다.
14. 명순응, 암순응
 민재:극장에 들어가니까 처음에는 아무 것도 보이지 않다가 조금 있으니까 보이기 시작했어요. 왜 그런 거예요?
 아빠: 망막에 상이 맺히면 여기에 있는 신경세포가 빛을 전기적 신호로 바꾸어준다고 했지? 이런 역할을 하는 세포는 막대세포와 원뿔세포의 2종류가 있단다. 이 속에는 광선에 예민하게 반응하는 화학물질이 존재하는데 막대세포에서는 로돕신(rhodopsin), 원뿔세포에서는 이오돕신(iodopsin)이라고 한단다. 이러한 광색소는 빛을 받으면 레티날(retinal)과 옵신(opsin)으로 분리되는데 이때 세포가 흥분되어 전기적 신호를 유발하게되지. 그리고 시간이 지나면 레티날과 옵신은 다시 결합하여 로돕신과 이오돕신으로 바뀐단다.
사람이 밝은 곳에 오래 있게 되면, 로돕신 및 이오돕신의 분리가 계속되어 농도가 감소하게 되므로 빛에 대한 시각 수용체의 민감도는 떨어지게 된단다. 어두운 곳에 있다가 밝은 곳으로 나오면 처음에는 눈이 부셔서 눈을 잘 뜰 수 없다가 시간이 지나면 괜찮아지는 이유가 이 때문이란다. 이것을 명순응(light adaptation)이라 하지.
반면에 어두운 곳에 오래 있으면 로돕신과 이오돕신의 합성이 증가하게 되어 그 농도가 높아진단다. 그러므로 빛에 대한 민감도는 매우 높아져서 약한 빛이라도 시각 수용체는 자극을 받게 되지. 밝은 곳에서 어두운 곳으로 들어가면 처음에는 안보이다가 시간이 지나면서 볼 수 있게되는 이유가 이 때문이지. 이를 암순응(dark adaptation)이라고 한단다.
민재야, 너 올빼미를 알고 있지. 올빼미는 낮에는 잠을 자고 밤에는 돌아다니는데 그만한 이유가 있단다. 올빼미 눈의 신경세포는 아주 잘 발달되어 있어서 밤에는 사람의 10 - 100배나 잘 볼 수 있단다. 하지만, 낮에는 눈이 부셔서 눈을 제대로 뜨지도 못 한단다. 그러다 보니 낮에는 잠을 자고 밤이 되면 밝은 눈으로 사냥을 하러 다니지. 그래서 밤에 잠을 안자고 설치는 녀석을 올빼미 같은 녀석이라고 한단다.
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코, 호흡기 |
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1. 코의 기능
 민재: 오늘은 코 이야기를 묻고싶어요. 아빠 코는 무슨 일을 하나요?
 아빠: 코가 하는 일은 숨쉬는 일과 냄새를 맡는 일이지. 물론 코를 막고 입으로 숨을 쉴 수도 있지만 코로 숨을 쉬면 우리 몸이 편하단다. 그 이유는 공기가 코를 통과하면서 따뜻해지고 먼지도 걸러져서 깨끗해지지, 뿐만 아니라 습도도 높아진단다. 그래서 공기가 폐로 전달 될 때 우리 몸에 친숙한 상태가 되지. 만약 그렇지 않고 차갑고 더럽고 건조한 공기가 계속 우리 몸 속으로 들어온다면 병에 걸리게된단다.
숨을 쉬는 동안에 공기 속에 냄새를 가진 분자(작은 알갱이)가 있다면 그 분자를 잡아서 냄새를 맡을 수도 있지.
2. 코의 구조
 민재; 그럼 코가 어떻게 생겼기에 공기를 깨끗하고 따뜻하게 하나요
 아빠; 공기가 콧구멍을 통해 코 안(비강)으로 들어가게 되는데 코 안은 아래위로는 넓지만 옆으로는 좁은, 길쭉한 공간으로 되어있단다. 중간에 코중격이 있어서 왼쪽과 오른 쪽 코 안을 분리하고있지. 우선 콧구멍입구에는 코털이 있지? 공기 중에 있는 먼지 중 큰 것은 여기에 걸리게된단다. 그 다음 코 안으로 들어오게 되는데 코 안은 옆으로 좁을 뿐 아니라 바깥벽에는 3개의 코선반이 튀어나와 있단다. 그러다 보니 이런 복잡한 통로를 지나가려면 공기가 소용돌이를 치면서 지나가게 되지. 그러면 공기는 코 안의 벽과 많이 부딪치게된단다. 그런데 코 안의 벽을 덮고있는 점막(코 안을 덮고 있는 피부라고 생각하면 된다) 에는 점막에서 분비한 끈끈한 점액이 묻어있어서 공기 속에 있는 먼지가 달라 붙게되지. 동시에 촉촉한 점막으로부터 수분을 공급받는단다. 뿐만 아니라 코 안의 점막 밑에는 가는 혈관들이 잘 발달되어 있어서 더운피를 계속 순환시킴으로서 공기를 따뜻하게 데워줄 수 있지.
청소를 할 때나 먼지가 많은 장소에서는 마스크를 하지? 그이유가 마스크를 통해서 코로 들어오는 먼지를 줄이려는 목적이란다.
 아빠: 민재야 그러면 아빠가 하나 물어볼까? 추운 겨울에 학교 갈 때 엄마가 마스크를 씌워주시는데 그 이유를 알겠니?
 민재: 글쎄요.. 먼지를 거르기 위해서가 아닌가요?
 아빠: 그래. 물론 그 이유도 있지만 겨울에 마스크를 쓰면 차갑고 건조한 공기대신에 마스크 안에서 입김을 통해 나가는 습기도 받으며 따뜻해진 공기를 흡입할 수 있어서 감기 걸리는 것을 예방해 줄 수 있단다. 그런데 공기가 건조해지면 감기에 잘 걸린단다. 그 이유는 건조한 공기를 계속 흡입하면 우리 호흡기 점막도 마를 수밖에 없고 그러면 감기를 일으키는 바이러스가 쉽게 우리 몸에 침투한단다.
3. 후각 세포
 민재: 코가 냄새를 잘 맡는 이유는 어디 있어요?
 아빠: 양쪽 콧구멍 위쪽에 크기가 우표 만한 크기의 후각 상피가 있고 그 속에 후각 세포가 있단다. 이 후각세포의 끝에는 후각털이 나있고 이 후각털은 점막의 샘에서 분비한 점액 속에 묻혀 있단다. 냄새를 내는 물질이 코 속으로 들어오면 점액에 녹으면서 후각털과 만나게 되지. 그러면 후각털은 전기적으로 흥분하게 된단다. 그 전기적 자극이 후각세포에서 나오는 가는 끈인 축삭을 따라 뇌로 전달되게 되지. 많은 후각세포의 축삭이 모여 굵은 끈이 된 것을 후각신경이라고 한단다. 눈의 시각신경과 같다고 보면 되지. 이 후각신경을 따라 신호가 뇌에 전달되면 우리가 냄새를 알게되는 것이란다.
개는 사람보다 월등히 냄새를 잘 맡을 수 있다는 것을 알고 있지? 우선 개는 후각상피가 사람에 비해 아주 넓단다. 사람은 후각상피의 면적이 3-4Cm2 이지만 개는 보통 130 Cm2 정도 된단다. 그리고 후각세포의 수도 사람은 500만개 정도인데 반해 개는 2억 개 이상이 되기도 한단다. 뿐만 아니라 개는 냄새를 판단하는 뇌가 아주 잘 발달돼 있지 그래서 개는 사람보다 만배 이상 냄새를 잘 맡을 수 있단다.
4. 감기든 코
 민재: 감기가 들면 코가 막히고 냄새도 맞을 수 없는데 그건 왜 그래요?
 아빠; 우리 코가 감기를 일으키는 균의 침범을 받으면 코 점막이 부풀게 된단다. 마치 모기에 물리거나 상처를 입게되면 피부가 빨갛게 부풀어오르는 것과 같은 이유지. 그런데 코의 바깥쪽은 단단한 뼈로 되어 있으니 점막이 부풀면 당연히 코 안이 막히게 되겠지? 그러면 코로 숨을 쉴 수가 없게 된단다.
냄새를 맡을 수 없는 이유를 알아볼까? 일단 냄새를 맡기 위해서는 냄새를 내는 물질이 공기 속에 섞여서 코 안으로 들어와야 되는데 코가 막히면 공기가 잘 들어올 수 없지. 뿐만 아니라 감기에 걸리면 감기를 일으키는 균들에 의해 후각세포가 손상을 받아서 제대로 기능을 하지 못하게된단다.
5. 코딱지
 민재: 한번씩 코를 답답하게 하는 코딱지가 생겨서 싫어요. 코딱지는 왜 생기는 거예요??
 아빠: 코딱지가 귀찮은 것이기는 하지만 코가 정상적인 기능을 하기 위해서는 어쩔 수 없단다. 코점막은 항상 점액으로 덮여있고 먼지가 여기에 달라 붇는다고 했었지? 코딱지는 이 점액과 먼지가 말라서 덩어리가 된 것이란다.
6. 재채기
 민재: 포크커틀릿소스를 먹을 때 후춧가루를 많이 뿌렸는데, 갑자기 재채기가 났어요. 왜 그래요?
 아빠: 재채기는 우리 몸을 보호하기 위한 반사작용이지. 코 점막이 이물질이나 자극적 냄새 등으로 자극을 받으면 그것을 내보내기 위해 폐 속의 공기를 짧은 시간에 배출하는 것이 재채기란다.
7. 코골이
 민재: 아빠가 잠을 잘 때 코를 골아서 시끄러웠어요. 왜 코를 고는 거예요??
 아빠: 코골이는 여러 가지 이유로 잠자는 동안 코로 숨을 쉬지 못하고 입으로 숨을 쉴 때 인두부위(목젖 주위부분)가 좁아져 이곳을 지나는 공기에 의해서 목젖부위가 진동하기 때문이란다. 인두부위가 좁아지는 원인으로는 여러 가지가 있지만 잠잘 때 인두부위의 근육이 느슨해져 늘어지는 것이 주원인이란다. 코를 곤다고 모두 비정상적인 것은 아니란다. 하지만 아주 심할 때는 여러 가지 건강상의 문제를 일으킬 수도 있지. 그럴 때는 병원에 가서 치료를 받는 것이 좋단다.
8. 공기의 통로
 민재: 숨을 쉴 때 공기가 폐에 도달하는 통로를 알고싶어요.
 아빠: 숨을 쉴 때 공기는 우선 코를 통해서 몸 속으로 들어온단다. 때론 입으로 숨을 쉬기도 하지. 공기가 들어오면 코 속에서는 어떤 일이 일어나는지는 지난번 "코"편의 "코의 기능"에서 이야기했었지? 코를 통과한 공기는 인두, 후두를 거쳐 기관으로 들어온단다.
기관은 다시 왼쪽, 오른쪽의 2개의 1차 기관지로 갈라지면서 폐 속으로 들어가게 되지. 폐는 산소 이산화탄소 교환이 직접 일어나는 폐포와 이들을 기관과 연결시켜주는 작은 기관지 그리고 혈관들로 주로 구성이 되어 있는데 기관지는 기관에서 직접 갈라진, 굵은 1차 기관지에서부터 20여 회 정도 갈라지면서 아주 가늘어져서 폐포와 직접 연결되는 호흡기관지로 바뀌게 된단다. 그런데 기관과 기관지가 너무 부드러우면 이들이 쉽게 눌려서 막히게 되어 숨을 쉴 수가 없단다. 이를 방지하기 위해서 기관과 큰 기관지에는 그 벽에 연골로 만들어진 고리들이, 조금 작은 기관지에는 연골 조각들이 들어있어서 그 형태를 지지해준단다. 그런데 기관지가 점점 가늘어지면 연골조각을 가지고있을 수 가 없으므로 이를 대신해 근육세포들과 탄력섬유들이 그 형태를 유지해준단다.
9. 폐의 구조
 민재: 사람의 폐는 어떻게 생겼는지 알고 싶어요
 아빠: 폐는 좌, 우 2개가 늑막이라는 얇은 막에 쌓여 가슴속에 들어있는데 가슴 중앙에는 심장이 있으므로 폐는 안쪽 면이 오목한 우윳병처럼 생겼단다.
1차 기관지는 왼쪽은 2개, 오른쪽은 3개의 2차 기관지로 나누어지므로 왼쪽 폐는 위, 아래 2개의 폐엽(따로 분리되는 큰 덩어리)으로, 오른쪽 폐는 위, 중간, 아래 3개의 폐엽으로 구성이 된단다. 2차 기관지는 다시 왼쪽은 8개 오른쪽은 10개의 구역기관지로 나누어져 각각의 폐구역을 담당한단다. 이런 식으로 기관지는 계속 나누어지면서 수도 많아지고 크기도 작아져서 마침내 작은 꽈리 모양의 폐포에 연결이 되는데 폐포는 그 벽이 아주 얇아서 공기가 이동할 수 있단다. 그래서 폐포 속의 산소가 폐포 주위의 모세혈관으로 가고 모세혈관 속의 이산화탄소가 폐포로 이동을 할 수 있게되므로 산소 이산화탄소 교환이 일어난단다.
10. 먼지를 제거하는 가래
 민재: 먼지가 많은 곳에 있으면 검은색 가래가 나오던데 왜 그래요
 아빠: 코안, 후두, 기관, 기관지 등의, 공기가 흐르는 통로를 덮고있는 상피는 호흡기상피라는 특수한 구조의 상피로 형성되어 있단다. 폐 속으로는 항상 외부공기를 통해서 먼지 등의 몸에 해로운 이물질들이 들어오므로 이에 대한 방어대책이 호흡기 상피의 주된 임무라고 볼 수 있지. 호흡기 상피는 주로 섬모세포와 술잔세포로 구성되어 있단다.
술잔세포는 점액을 생산하며 여기서 분비된 점액이 기관지표면을 덮고있지. 섬모세포는 세포표면에 300여 개의 털같이 생긴 섬모가 나 있는데 술잔세포에서 분비한 점액에 묻혀있단다. 그런데 섬모는 물고기꼬리처럼 운동을 하므로 그 위를 덮고있는 점액층 전체를 입쪽으로 이동시킬 수 있단다. 그러면 공기를 통해 들어온 먼지들이 기관지를 통과하면서 끈끈한 점액에 달라붙게 되고 이들이 입으로 배출되는 것이 "가래"인데 먼지가 많은 곳에 있으면 달라붙는 먼지의 양이 많을 것이고 그러면 가래의 색깔이 검어진단다. 이러한 상황을 전문적 용어로는 muco-ciliary escalator(점액-섬모 에스컬레이트)라고 하는데 백화점이나 전철역에 있는 에스컬레이트가 사람을 위에 싣고 한쪽 방향으로 이동시켜주는 것과 비슷하다고 해서 붙혀진 이름이란다.
11. 호흡법
 민재: 우리가 숨을 쉴 수 있는 원리는 무엇인가요
 아빠:폐를 담고있는 가슴우리는 갈비뼈와 복장뼈 그리고 척추뼈로 만들어진 통이란다. 그런데 주사기의 피스톤을 뒤로 당기면 공간이 넓어지고 그 속으로 물이 들어오는 것을 보았을 거야. 우리가 호흡을 하는 원리도 이와 동일하단다. 가슴우리의 용량을 크게 하면 그 속의 압력이 대기보다 낮아져 공기가 코를 통해 폐속으로 들어오고 반대로 하면 폐속의 공기가 바깥으로 나가게되지. 그런데 가슴우리 공간의 크기를 조절하는 방법이 2가지 있는데 이것이 호흡법이란다.
우선 일반적 호흡법인 흉식호흡법(가슴호흡법)은 갈비뼈를 들어올려 그 공간을 넓힌단다. 갈비뼈는 뒤쪽의 척추와는 움직일 수 있는 관절로 연결이 되어 있고 앞쪽으로 오면서 아래로 기울어져 있으므로 갈비뼈에 붙어있는 근육을 이용해 위로 당기면 그 용량이 늘어나고 아래로 당기면 줄어들게 된단다. 또 다른 방법이 복식호흡법(배호흡법)인데 이는 횡경막을 이용한 방법이란다. 배와 가슴사이에는 횡경막이라는 근육판으로 분리되어 있는데 가슴쪽으로 볼록하게되어 있단다. 이 근육을 수축시켜 편평하게 하면 가슴우리의 용량이 커져서 공기가 들어오고 이완시키면 들어왔던 공기가 나가게된단다.
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귀 |
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1. 귀의 구조(청각기관)
 민재 : 우리가 소리를 어떻게 듣게 되는지 알고 싶어요.
 아빠 : 귀는 소리를 들을 뿐만 아니라 평형 감각을 유지하는 두 가지 기능을 가지고 있단다. 귀는 기본적으로 바깥귀, 가운데귀, 속귀로 나눌 수 있지. 바깥귀는 귓바퀴에서 고막까지이고 가운데귀는 고막 안쪽의 귓속뼈와 귓속뼈를 담고 있는 공간(고실), 속귀는 그 안쪽의 청각 및 평형 감각기관이 담겨있는 뼛속을 말한단다.
우선 귓바퀴가 소리를 모아서 귓구멍으로 보내준단다. 사람들이 소리가 잘 안 들릴 때 귀에다가 손을 대지? 또, 무슨 소리가 나면 개가 귀를 쫑긋하는 것도 보았을 거야. 그 이유가 소리를 잘 모으기 위해서란다.
그렇게 귓구멍으로 들어간 소리는 종이처럼 아주 얇은 막으로 되어 있는 고막을 진동시키게 되지. 고막 바로 뒤에는 망치뼈, 모루뼈, 등자뼈의 3개의 귓속뼈가 차례로 연결되어 있어서 안뜰창을 통해 속귀 달팽이관에 전달이 된단다.
그런데 고막과 귓속뼈는 단순한 소리 전달 이상의 중요한 기능을 하게 되지. "소리"라는 것은 공기의 진동이란다. 이런 공기의 진동은 다른 매체로 전달될 때 대부분 반사되게 되지. 예를 들면 물위에서 소리를 지르면 99%이상이 수면에서 반사되고 1% 미만이 물 속으로 전달이 된단다.
만약에 우리 귀에서 소리가 고막과 귓속뼈 없이 안뜰창안의 액체로 직접 전달이 된다면 그 전달되는 소리의 양은 극히 미미한 것이 되고 말았을 거야. 이처럼 소리를 고막의 진동으로 바꾼 후 귓속뼈를 통해 속귀로 전달함으로서 소리의 손실 없이 효과적으로 전달 할 수 있단다.
뿐만 아니라 고막과 귓속뼈를 이용해 소리를 증폭한단다. 우선 고막의 면적은 안뜰창으로 전달하는 등자뼈에 비해 면적이 약 20배정도 되므로 고막의 넓은 면적의 약한 진동을 안뜰창에는 좁은 면적에 20배정도 강한 신호로 전달해 줄 수 있지. 또한 3개의 귓속뼈는 지랫대 역할을 통해 소리를 1.3배 증폭할 수 있단다.
결과적으로 귀는 고막과 귓속뼈를 이용해 소리를 전달함으로 공기중의 음파를 속귀 안의 액체로 전달하면서도 그 신호를 소실하지 않을 뿐만 아니라 오히려 26배정도 증폭 할 수 있게 되지. 이렇게 증폭된 소리는 달팽이관으로 전달되어 그 속의 털세포를 자극함으로서 액체의 진동이 전기적 신호로 바뀌어 속귀신경의 일부인 달팽이신경을 통해 뇌로 전달되면 우리가 그 소리를 알 수 있게 된단다.
2. 귓속의 압력조절
 민재: 지난번에 케이블카를 타고 팔공산을 올라갈 때 귀가 멍해졌어요. 왜 그런 거예요??
 아빠: 우리가 높은 곳에 올라가면 기압이 낮아지고 낮은 곳으로 내려가면 기압이 높아진단다. 그리고 공기는 압력이 높으면 부피가 작아지고 압력이 낮으면 부피가 커진단다.
그런데 가운데귀는 고막에 의해 밖과 막혀있지. 그래서 낮은 곳에 있다가 높은 곳으로 올라가면 가운데귀 속의 공기는 부피가 커져서 고막의 밖으로 밀리게되고, 그 반대로 높은 곳에서 낮은 곳으로 내려가게 되면 고막이 안쪽으로 밀게된단다. 그러면 고막이 팽팽해지면서 귀가 먹먹하다는 느낌을 가지게 되는 거야. 그 압력차이가 아주 심하다면 고막이 파열될 수도 있겠지.
그렇지만 우리 몸에는 귀인두관이라는 것이 있어서 가운데귀와 인두를 연결한단다. 평소에는 귀인두관이 닫혀있지만 대기와 가운데 귀의 압력 차이가 생기면 귀인두관이 열려서 대기와 가운데귀의 압력을 같게 해 준단다. 하지만 이 관이 열리는데는 다소 시간이 필요하지. 높은 곳으로 올라가더라도 등산을 할 때처럼 고도의 변화가 서서히 일어나면 귀인두관이 열려서 귀 안의 압력을 조절하지만 비행기를 탄다거나 엘리베이트를 타는 등 표고차이가 짧은 시간 내에 일어나면 귀인두관이 미처 열릴 시간이 없어서 귀가 먹먹한 것을 느끼게 된단다. 이럴 때는 침을 삼키거나 코와 입을 막고 폐속의 공기를 불어내어 코 속의 압력을 높여주면 쉽게 귀인두관이 열리게 된단다.
3. 평형감각기관
 민재: 회전그네를 타다가 내리니까 반대방향으로 몸이 돌고있는 것 같았어요. 왜 그런 거예요??
 아빠: 양쪽의 귓속에는 고리 모양의 관 세 개가 있고 그 속에는 액체로 차여 있으며 그 액체의 흐름을 감지할 수 있는 털세포가 있단다. 서로 90도의 각도로 배열되어 있기 때문에 모든 방향의 회전을 감지 할 수 있단다.
반고리관 옆에는 타원주머니원반과 원형주머니원반 이 있고 이 속에도 역시 털세포를 가지며 액체로 차여 있단다. 여기서는 주로 직선운동을 감지하는데 우리가 머리를 기울인다거나 누울 때 머리의 위치 감각을 느끼게 하지. 이런 반고리관과 주머니원반의 털세포에서 오는 전기적 신호가 속귀신경의 일부인 안뜰신경을 거쳐 뇌에 전달되면 우리가 몸의 위치감각을 느낄 수 있는 거란다.
그럼 회전그네를 타다가 내리면 반대로 도는 것처럼 느끼는 이유를 알아볼까. 그릇에 물을 담아서 돌리면 처음에는 물이 그릇보다 천천히 돌지만 시간이 지나면 같은 속도로 돌게되지. 그때 그릇의 회전을 중지하더라도 그릇 안의 물은 계속 돌게된단다. 물리학적으로 관성의 법칙이라고 하지. 우리 귓속의 상황도 이와 같단다. 회전그네를 타면 처음에는 우리 몸이 돌고 있다는 것을 느끼다가 조금 지나면 잘 느끼지 못하지. 그러다가 그네에서 내리면 우리 몸은 가만히 있지만 고리관속의 액체는 계속 돌고있으니 마치 우리 몸이 반대방향으로 회전하는 것처럼 느끼게되다.
4. 귀청 (귀지)
 민재: 귓속의 귀청(귀에지)은 왜 생기는 거예요?
 아빠: 바깥귀길에는 귀지샘이 잘 발달되어 있고 여기서는 밀랍 같은 귀지를 분비한단다. 이 귀지의 기능은 바깥귀길의 건조를 방지하면서 방수효과를 나타내지. 이런 귀지는 처음 분비될 때는 밀랍처럼 축축하지만 시간이 지나면서 건조해 진단다. 엄마가 너의 귀를 후벼서 꺼내주는 노란 덩어리가 바로 건조된 귀지란다. 또한 귀지는 살충효과도 있단다. 바깥귀길에는 귀털이 나 있는데 이들은 끝이 바깥으로 나 있어서 살충효과를 가진 귀지와 함께 곤충의 침입을 막아준단다.
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구강 (치아, 침샘, 입술, 혀) |
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1. 젖니(유치)와 간니(영구치)
 민재: 지난번에 이를 뽑은 자리에 새 이가 났어요. 이를 뽑고 나면 항상 새로 나는 거예요?
 아빠: 사람 치아는 한번만 새로 날 수 있단다. 태어나서 처음 나는 치아를 젖니라고 한단다. 대개 출생 6개월에서 24개월 사이에 나오는데 앞니 8개, 송곳니 4개, 큰어금니 8개로 모두 20개이고 10개는 위턱에 10개는 아래턱에 대칭으로 나있지. 이런 젖니는 곧 빠지고 새로운 치아가 나서 평생동안 쓰게 된단다. 이를 간니라고 하지. 그 숫자는 앞니 8개, 송곳니 4개, 작은어금니 8개, 큰어금니 12개로 모두 32개로 구성이 된단다. 젖니와 간니가 나오는 시기는 아래 표를 참고하렴.
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치아가 나는 시기 |
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젖 니 |
아래턱안쪽앞니 |
6 - 9 개월 |
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위턱앞니 |
8 - 10 개월 |
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아래턱가쪽앞니, 첫째큰어금니 |
15 - 21 개월 |
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송곳니 |
16 - 20 개월 |
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둘째큰어금니 |
20 - 24 개월 |
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간 니 |
첫째큰어금니 |
6 년 |
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안쪽앞니 |
7 년 |
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가쪽앞니 |
8 년 |
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첫째작은어금니 |
9 년 |
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둘째작은어금니 |
10 년 |
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송곳니 |
11 - 12 년 |
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둘째큰어금니 |
12 - 13 년 |
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셋째큰어금니 |
17 - 25년 |
2. 치아의 구조
 민재: 충치로 이빨이 썩었을 때 아팠어요. 단단한 이빨이 어떻게 통증을 느낄 수 있어요?
 아빠: 그럼 치아의 구조를 알아보자꾸나.
치아는 세 부분으로 이루어지는데 잇몸위로 노출된 부분을 치아머리, 뼈 속에 묻혀있는 부분을 치아뿌리, 그리고 그 사이를 치아목이라고 한단다. 치아를 수직으로 자르면 그 중간에 치수공간이 보이는데 치수공간은 치아뿌리 끝에 있는 치아뿌리끝구멍으로 치아의 바깥과 통한단다. 치수공간은 혈관과 신경이 발달된 조직인 치수로 차여 있는데 혈관과 신경들은 치아뿌리끝구멍을 통해 출입한단다. 치수공간의 벽에는 상아질을 만드는 상아질모세포가 한 층으로 배열하고 있단다. 치아의 단단한 부분은 상아질, 사기질, 시멘트질로구성이 되는데 치아의 대부분은 상아질이고 치아머리는 사기질로, 치아뿌리는 시멘트질로 덮힌단다.
그런데 양치질을 제대로 하지 않으면 벌레들이 생겨서 치아의 사기질과 상아질을 파먹게 되고 그 정도가 심해서 치수공간에 까지 도달하면 그 속의 신경을 자극해서 통증을 느끼게된단다.
3. 양치질
 민재: 이빨이 썩어서 아프지 않으려면 양치질을 열심히 해야겠군요. 양치질을 제대로 하는 방법을 가르쳐 주세요.
 아빠: 그래! 우리 선조들은 치아가 건강한 것을 사람이 가질 수 있는 다섯 개의 큰복 중의 하나라고 했을 만큼 중요하게 생각했단다. 치아가 썩으면 아파서 고생을 할뿐만 아니라 음식물을 제대로 섭취할 수 없게되고 결과적으로 우리 몸 전체가 약해진단다. 또한 민재도 간니가 몇 개 새로 났지만 이 간니는 늙어서 할아버지가 될 때까지 오래 써야하는 치아란다. 그래서 할아버지가 되어서 '아이고 이빨이야!' 하고 고생하지 않으려면 지금부터라도 열심히 양치질을 해야한단다.
우선 양치질에서 가장 기본 되는 것이 3-3-3 법칙이란다. 그것은 하루에 3회, 밥 먹고 3분 이내에, 3분간 양치질을 해야한다는 뜻이란다. 그리고 칫솔질은 이빨이 난 방향인 아래위 방향으로 양치질을 해야한단다. 그래야 이빨사이에 묻어있는 음식물 찌꺼기가 잘 빠져 나온단다.
4. 입술
 민재: 입술이 빨간 이유를 알고 싶어요
 아빠: 입술은 세 부분 즉, 일반적인 피부로 덮인 바깥부분, 붉게 보이는 중간부분, 입 안쪽의 점막부분으로 나눌 수 있단다.
입술의 붉은 부위에는 표피의 각질형성이 저조하며 진피에서는 진피유두(표피 쪽으로 돌출한 진피돌기)가 매우 조밀하게 형성되어 있으며 또한 매우 높게 표피 가까이 까지 뻗어 있고 그 속에는 혈관망이 잘 발달되어 있단다. 그래서 입술을 보면 혈색이 표출되어 붉게 보인단다.
5. 침샘
 민재: 맛있는 것을 보면 입안에 침이 고이는데 침은 어디에서 나오는 거예요?
 아빠: 침은 침을 만드는 침샘에서 만들어서 입안으로 내보낸단다. 우리 입안에는 3쌍의 큰 침샘이 있지. 그 중 가장 큰 것이 귀밑샘인데 귀밑부분에 있고 여기에서 만들어진 침은 긴 관을 통해 위쪽 둘째 큰어금니 맞은편의 뺨 쪽 점막에 있는 출구를 통해 입안으로 나온단다. 혀끝을 그 부위에 대어보면 볼록 튀어나온 출구를 느낄 수 있을 거야. 다음이 턱밑샘인데 턱 밑에 존재하며 그 관들을 통해 혀 밑 쪽으로 침을 내보낸단다. 혀밑샘은 셋 중에서 가장 작은 샘인데 입안의 바닥 부분에 위치하는데 여러 개의 관을 통해 입안으로 침을 내보낸단다. 우리 입 속에는 큰침샘 뿐만 아니라 수많은 작은 침샘들이 입술, 혀 구개, 뺨 등의 점막에 존재하며 큰침샘의 기능을 도와준단다.
침은 하루에 1000-1500 ml정도 분비되는데 식사를 하지 않을 때는 시간당 15 ml 정도 분비되지만 음식물을 보고 냄새를 맡거나 입 점막을 자극하는 등의 경우에는 침 분비가 급격히 일어난단다. 그러니 자면서 침을 흘리는 것은 보기 싫기는 하지만 아주 정상적인 것이란다.
6. 침의 역할
 민재: 침은 어떤 역할을 하나요?
 아빠: 침은 여러 가지 역학을 하는데 우선 입안이 마르지 않게 해주고 음식물과 섞여서 음식물을 삼키기 쉽게 해주지. 그리고 지난번에 혀에서 이야기했었는데 맛을 볼 수 있게도 해준다고 했었지? 그뿐만이 아니라 여러 다른 역할도 한단다. 자극성이 높거나 산성이 높은 음식물이 들어오면 희석하여 입안 점막을 보호해주는 역할도하지. 또, 침 속에는 아말라제라는 소화효소가 있어서 탄소화물을 소화하기도 한단다. 밥을 입 속에서 오랫동안 씹고있으면 단맛이 나는데 그 이유가 밥 속의 탄소화물이 아말라제에 의해 단맛을 내는 당으로 분해되기 때문이란다. 이외에도 침은 우리 몸을 보호해주는 역할도 한단다. 침 속에는 라이소자임이라는 분해효소가 있어서 입 속에 세균이 비정상적으로 증식하는 것도 조절해주고 또 IgG 라는 면역글로불린이 있어서 면역작용을 하기도하지.
7. 혀의 기능
 민재 : 혀의 표면은 왜 오돌토돌 한 거에요?
 아빠 : 민재야, 그럼 혀의 기능에 대해 우선 알아보자.
혀는 맛을 볼 수 있을 뿐만 아니라 근육덩어리로 되어 있어서 움직임이 자유롭단다. 그래서 말을 할 수 있게 해주고 음식물을 씹는 것을 도와준단다.
다른 동물과 달리 사람이 말을 할 수 있는 것은 아주 잘 발달된 혀 덕분이라고 할 수 있지. 사람의 폐에서 나오는 공기를 성대가 진동시켜 소리를 만든단다. 그러나 아직까지는 음의 높낮이와 색깔만 있는 단순한 소리에 불과하지. 이런 소리가 입을 통과하면 입과 혀의 모양에 따라 다양한 말이 된단다.
민재야, 지금 혀를 움직이지 말고 입 모양만 바꾸면서 말을 해보렴. 반대로 입은 움직이지 말고 혀 모양만 바꾸면서 말을 해보면 두 경우 모두 말을 제대로 할 수 없을 거야.
또 하나 혀의 기능 중에 음식물을 씹는 것을 도와준다고 했지? 입안에 음식물을 넣고 혀를 움직이지 않고 씹어보면 음식 씹기가 아주 어려울 거야. 그 이유는 씹는 동안 혀가 쉬지 않고 음식물을 섞어주기 때문이란다. 그러기 위해서는 혀 표면이 매끈하면 곤란하겠지? 혀 표면에 유두가 나있어서 거칠게 보이는 이유가 그 때문이란다. 그리고 음식물 중에는 단단하고 거칠거나 자극적인 것들이 있으니까 이들로부터 보호하기 위해서 유두의 표면은 단단한 각질로 덮여 있단다.
하등동물에서는 이 각질이 아주 두꺼워서 사포 같은 감촉을 가지며 음식물을 씹을 때 연마작용을 한단다. 음식물이 닿지 않는 혀의 뒤쪽 면을 보면 각질도 없고 유두도 없어 아주 매끄럽단다.
8. 혀의 구조
 민재: 혀는 어떻게 해서 맛을 알 수 있나요?
 아빠: 혀에서 맛을 보는 기관은 맛봉우리인데 이것은 유두에 있단다. 그래서 유두에 대한 설명부터 하자꾸나. 사람의 혀에는 실유두, 버섯유두, 성곽유두 등이 있단다.
실유두는 좁은 불꽃 모양으로 유두의 대부분을 차지하고 혀 전체에 퍼져있지. 맛봉우리는 없지만 음식물을 섞고 연마해주는 역할을 한단다.
버섯유두는 버섯 혹은 곤봉처럼 생겼고 혀 전반에 한 개씩 퍼져있는데 특히 혀끝에 밀집해있단다. 거울에 혀를 비춰보면 중간 중간에 모래알처럼 보이는 것이 버섯유두란다. 이 버섯유두의 표면에 맛봉우리가 있지.
다음이 성곽유두인데 1-3mm 정도로 아주 크기 때문에 맨눈으로도 쉽게 볼 수 있단다. 하지만 혀는 혀를 내밀었을 때 보이는 부분인 혀 몸체와 보이지 않는 부분인 혀뿌리로 나눌 때 그 경계선인 분계고랑의 바로 앞에 10-12개가 일렬로 배열해 있기 때문에 병원에 가서 작은 거울을 입 속에 넣지 않고는 관찰 할 수 없단다. 이 성곽유두의 옆면에 맛봉우리가 아주 많이 분포한단다.
맛봉우리는 길쭉한 세포들로 이루어진 술통모양의 구조를 가지는데 입 점막과 인두 상피에도 존재하지만 대부분이 혀유두에 존재한단다. 음식 속의 맛을 내는 물질이 입안으로 들어오면 침에 녹아서 맛구멍을 통해 들어가 이들 세포를 자극하면 그 자극이 신경을 통해 뇌로 전달되어 우리가 맛을 알게 된단다.
9. 미각
 민재: 지난번에 소아과에서 받아온 쓴 약을 먹을 때 혀 뒤쪽에 약을 넣고 먹으니까 덜 썼어요. 왜 그런 거예요?
 아빠: 혀로 느끼는 맛(미각)은 맛봉우리에 의해 이루어진다고 했는데 우선 미각의 기본이 되는 맛은 단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛의 4가지란다. 사실 우리가 느끼는 여러 가지 다양한 맛은 이 4가지 맛의 다양한 조합에 의해 이루어지지. 그런데 혀에는 이 4가지 기본 맛을 잘 느끼는 부위가 있단다. 즉 단맛은 혀의 앞쪽, 쓴맛은 혀의 뒷부분, 신맛은 혀의 옆부분, 짠맛은 혀끝과 옆부분에서 잘 느낀단다.
쓴 약을 먹을 때 쓴맛을 잘 느끼는 부위(성곽유두 부위)의 뒤쪽.. 즉 분계능선 뒤쪽에 약을 넣고 삼키면 쓴맛을 덜 보고도 약을 먹을 수 있단다.
10. 매운 맛
 민재: 매운 음식을 먹고 나서 시원한 물을 먹으면 얼얼한 느낌이 진짜로 사라지는 건가요??
 아빠: 매운맛은 실제로는 미각에 속하지 않으며 이것은 자극에 의한 일종의 통증이라 할 수 있단다. 시원한 물을 먹으면 매운맛이 덜해지는 이유는 우선 매운맛을 내는 물질을 물이 씻어내기도 하지만 중요한 이유는 온도 때문이야. 더운물을 먹으면 효과가 없지만 차가운 물을 먹으면 매운맛이 덜해지는 이유는 온도가 낮아지면 감각이 둔해지기 때문이지. 가능하다면 얼음을 입안에 물고 있으면 더욱 효과적이란다.
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피부 (Skin) |
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1. 피부의 구조
 민재: 아빠, 피부는 어떻게 생겼나요?
 아빠: 피부는 진피와 표피로 구성 되어 있는데 알기 쉽게 수박에 비유해 보자꾸나. 수박의 빨간 부분을 우리 몸속의 여러 구조물이라고 본다면 껍질이 피부에 해당되고 껍질 중 흰 부분이 진피, 얇은 파란 부분이 표피에 해당 된단다. 진피는 실같이 생긴 섬유가 대부분이기 때문에 아주 질기단다. 그래서 외부로부터의 물리적인 충격을 흡수해주어 몸의 내부를 보호해준단다. 동물의 진피를 말린 것이 바로 우리가 사용하는 가죽이란다.
표피는 세포들이 서로 조밀하게 연결되어 진피위를 덮고있으면서 우리 몸을 외부와 격리해서 보호해주는 역할을 한단다. 피부는 표피세포가 여러 층으로 이루어져 있는 것이 특징이란다. 그래서 물리적인 자극을 받더라도 잘 견딜 수 있을 뿐 아니라 윗부분만 떨어져나가기 때문에 아래층의 세포가 손상부분을 쉽게 회복시킬 수 있단다.
2. 피부의 기능
 민재: 목욕탕에 가면 하얀 때가 벗겨지는데 그것은 어떻게 생기는 거예요?
 아빠: 피부의 표피는 각질화세포가 대부분을 차지하는데 이 각질화세포가 늙어 죽은 것이 바로 때란다.
표피는 여러 층으로 구성이 되어 있는데 가장 안쪽의 바닥층 세포는 젊어서 아주 왕성하게 세포분열을 한단다. 그래서 세포 수가 늘어나서 가시층으로 이동 하게되는데 이때부터 세포는 늙기 시작하지. 각질화세포가 늙으면서 단단한 각질을 생산하고 모양이 납작하게된단다.
표피의 가장 위쪽이 각화층인데 이 층에 있는 세포는 늙어 죽어서 각질만 남은 세포로 구성된단다. 이들 중 바깥쪽의 세포들이 물에 불어서 떨어져 나온 것이 바로 때란다. 각화층에는 기름기가 풍부한 물질들이 각질만 남은 세포 사이를 메우고 있어서 훌륭한 방수막의 역할을 할 수 있단다. 그래서 몸 속의 수분이 몸밖으로 빠져나가는 것을 막아주지. 뿐만 아니라 공기중의 수많은 균들이 몸 속으로 침범해 들어오는 것도 막아준단다. 이런 중요한 역할을 하기 때문에 우리는 피부 없이는 하루도 살아갈 수 없단다. 피부가 없다면 우리 몸 속의 물이 모두 밖으로 빠져나갈 것이고 또, 균들이 쉽게 침범해 금방 병에 걸리게 된단다.
3. 땀샘
 민재: 표피가 물도 통과할 수 없게 각화층으로 덮여 있다면 땀은 어떻게 흘릴 수 있어요?
 아빠: 땀을 생산하는 부분은 피부의 진피부분에 있지만 땀샘의 관이 표피를 뚫고 나와 표면으로 연결되어 있단다. 땀은 체온을 조절하는 역할을 하는데 평소에는 땀샘이 닫혀 있다가 체온이 올라가면 피부 밖으로 땀을 분비해서 온도를 내려준단다. 더울 때 몸에 물을 바르면 물이 증발하면서 시원해지는 이유와 같은 거지. 이외에도 땀은 노폐물을 배설하는 기능도 한단다.
4. 피부의 종류
 민재: 수영장에서 오래 놀다보면 손바닥이 쭈글쭈글하게 되는 이유는 무엇이에요?
 아빠: 물 속에서 피부가 쭈글쭈글하게 되는 이유는 죽은 세포인 각화층이 물에 불어 늘어나기 때문이란다.
피부는 표피의 두께에 따라 얇은 피부와 두꺼운 피부로 구분을 한단다. 우리 몸에서 손바닥과 발바닥이 두꺼운 피부이고 나머지는 얇은 피부란다. 얇은 피부는 표피가 0.1 mm 전후인데 비해 두꺼운 피부는 1 mm 전후로 10배정도가 두껍지. 특히 각화층의 두께에 차이가 많단다. 그리고 두꺼운 피부에는 털이 없고 얇은 피부에는 털이 있단다. 그런데 털 옆에는 항상 기름기를 분비하는 피지선이라는 샘이 있어서 기름기를 분비하여 피부를 기름막으로 덮어 물의 침입을 막아준단다. 또 얇은 피부는 작은 주름이 많으나 두꺼운 피부는 주름이 별로 없단다. 이런 이유로 얇은 피부는 물이 잘 침투할 수 없을 뿐 아니라 물이 침투하여 각화층이 물에 불더라도 표시가 별로 나지 않지만 손 발바닥의 두꺼운 피부는 쉽게 물이 스며들 수 있을 뿐만 아니라 각화층이 두껍기 때문에 물에 불으면 쉽게 표시가 난단다.
5. 지문
 민재: 지문이란 것이 무엇이에요
 아빠: 피부의 표피와 진피 경계면을 보면 요철이 심한데, 이에 따라 표피 표면도 요철이 생기게되는데 이것을 피부능선과 피부고랑이라고 한단다. 특히 손가락 끝에는 고리, 아치, 소용돌이 형태로 개인에 따라 독특하게 형성되어 있는데 이를 지문이라고 한단다. 그런데 이 지문은 사람마다 각기 다르기 때문에 사람을 식별하는 용도로 쓰이기도 하지. 뿐만 아니라 민족, 인종간에도 차이가 있어 체질인류학적 연구대상이 되기도 한단다.
6. 피부의 색깔
 민재: 여름에 해수욕장에 갔다오면 피부가 까맣게 되는 이유는 무엇이에요
 아빠: 피부의 표피에는 각질화세포뿐만 아니라 멜라닌세포라는 세포가 있어서 멜라닌이라는 검은 색소를 만든단다. 햇볕 속에는 우리가 볼 수 없는 자외선이라는 광선이 있는데 이 자외선을 많이 쬐면 세포의 유전정보를 담고있는 핵을 손상시켜서 암과 같은 피부병을 유발 할 수 있단다. 그래서 이것을 방지하기 위해 멜라닌세포에서 멜라닌을 만들어 각질화세포에 나누어주면 각질화세포는 이 검은 멜라닌으로 우산처럼 핵을 가려서 자외선으로부터 핵을 보호한단다. 그런데 멜라닌세포는 자외선을 받으면 세포들을 보호하기 위해 더 많은 멜라닌을 만들어 각질화세포에 나누어준단다. 그래서 햇볕에 오래있으면 피부색깔이 검게된단다.
인류는 피부색깔에 따라 흑인종, 황인종, 백인종으로 구분 할 수 있는데 이들의 멜라닌세포의 수는 모두 동일하단다. 그런데 이들이 사는 지역을 보면 흑인종은 적도 근처의 태양 빛이 강한 아프리카에 주로 살고 백인종은 햇빛이 약한 극지방이 많고 황인종은 그 중간정도가 되지. 즉 피부색깔은 사람이 사는 지역의 햇빛의 강도에 따라 변하게된단다. 이렇게 조상으로부터 오랜 시간을 거쳐 변화된 피부 색깔은 여러 세대를 거치며 유전되게 된단다.
7. 무서운 피부
 민재: 무서운 영화를 보면 소름이 끼치며 털이 서는 이유는 무엇이에요?
 아빠: 털에는 털세움근이라는 작은 근육이 붙어있단다. 그래서 공포를 느끼면 이 근육이 수축하여 털이 똑바로 서게 된단다.
8. 털, 손톱, 발톱
 민재: 그럼 피부에 난 털은 어떻게 생기는 거예요?
 아빠: 털은 동물을 추위로부터 보호해주는데 사람은 진화하면서 옷을 입게 됨에 따라 퇴화하게되어 가는 솜털이 되었지.
피부의 표피세포 일부가 진피속으로 파고 들어가 털주머니를 형성하게되고 여기서 생기는 각질화된 물질이 계속 위로 밀려 올라오는 것이 털이란다. 우리가 털을 뽑더라도 털망울은 남아있으니 그 자리에서 또 털이 자라나게 된단다.
손톱, 발톱도 이와 유사하단다. 표피세포일부가 함입되어 손톱기질을 형성하고 여기서 자라 나오는 각질화된 판이 바로 손톱과 발톱이란다. 손톱이 없다면 우리가 물건을 집을 때 힘을 쓸 수가 없어서 힘들어 진단다.
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뼈, 근육 |
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1. 뼈의 기능
 민재: 뼈는 어떤 일을 하나요
 아빠: 뼈는 몸을 지지해주고 운동을 가능하게 하며 중요한 내부장기를 보호하는 역할을 하지. 뿐만 아니라 혈구세포를 만들고 광물질을 저장하는 역할도 한단다.
우리 몸의 다른 조직들은 연해서 형태를 유지하지 못하는데 뼈가 이들을 지지해서 형태를 유지 할 수 있게 한단다. 만약 뼈가 없다면 서있지 못하고 오징어나 멍게같이 바닥에 퍼져 버릴 거야. 뼈가 운동을 가능하게 하는 이유는 뼈에는 근육이 붙어있고 이들 근육이 수축하면 지렛대의 원리에 의해 다른 쪽이 움직이게 된단다. 만약에 지렛대가 단단하지 못하고 물렁물렁하다면 어떻게 되겠니 한쪽 끝을 움직이더라도 다른 끝이 움직이지 않겠지? 또한 뼈는 중요한 장기를 보호해주는 보호상자 역할을 한단다. 뇌는 단단한 두개골속에 들어 있어서 외부로부터의 보호받을 수 있고 심장, 폐, 간, 비장 등은 갈비뼈로 이루어진 가슴우리에, 내부생식기나 방광 등은 골반에 의해 보호받고 있단다.
이외에도 뼈 속에는 혈구세포를 만드는 골수라는 조직이 있는데 여기에서 끊임없이 혈구세포를 만들어 혈류속으로 내보낸단다. 그리고 동물이 살아가기 위해서는 칼슘, 인산, 마그네슘, 나트륨 같은 무기물이 필요한데 뼈에 이들을 저장해두었다가 필요할 때 녹여서 사용하게 되는 저장고 역할도 한단다.
2. 사람의 뼈
 민재: 사람의 뼈는 몇 개인가요? 정말로 성경처럼 남자가 여자보다 뼈가 하나 적은 거예요?
 아빠: 일반적으로 사람은 206개의 뼈를 가지고 있단다. 물론 남자와 여자는 뼈의 수가 같단다. 자 그럼 지금부터 아빠와 함께 사람 뼈를 하나씩 세어 보자구나.
1) 머리뼈 (15종 23개)
머리뼈는 15종 23개의 뼈로 이루어진단다. 이중 아래턱뼈와 목뿔뼈 두 개를 제외하고 나머지 21개의 뼈는 서로 복잡하게 연결되어 하나의 덩어리를 형성하고 있단다.
2) 귓속뼈 (2쌍 6개)
귓속뼈는 망치뼈, 모루뼈, 등자뼈로 구성되며, 소리를 안쪽귀로 전달해주는 역할을 한단다. ('귀의 구조' 참고)
3) 척추 (26개)
척추는 척추뼈라고 부르는 33개의 뼈가 차례로 연결되어 이루어진단다. 그 부위에 따라 목 부분의 목척추뼈(7개), 가슴부분의 등척추뼈(12개), 허리부분의 허리척추뼈(5개), 엉덩이부분의 엉치척추뼈(5개)와 꼬리척추뼈(4개)로 이루어지지. 그런데 엉치척추뼈와 꼬리척추뼈는 각각 서로 융합하여 한 개가되는데 이를 엉치뼈와 꼬리뼈라고 부른단다.
각각의 척추뼈는 척추뼈몸통, 척추뼈구멍, 가로돌기 그리고 가시돌기등으로 구성이 되는데 몸통은 우리 몸의 기둥으로 몸무게를 지탱해주고 척추뼈구멍은 아래위로 연결되어 척주관을 이루어 그 속에 척수를 담아 보호한단다. 가로돌기는 갈비뼈를 고정시켜주는 역할을 하고, 가시돌기는 등의 중간을 눌렀을 때 만져지는 것이 바로 가시돌기란다.
이처럼 척추는 우리 몸의 기둥으로서 척수를 담고있는 중요한 기능을 하기 때문에 의자에 앉을 때나 바닥에 앉을 때 똑바른 자세로 앉는 것이 중요하단다.
4) 가슴우리뼈 (13종 25개)
12쌍의 갈비뼈와 1개의 복장뼈로 호흡과 순환을 담당하는 심장과 폐 등의 주요기관을 보호하는 가슴우리를 만든단다. 갈비뼈는 뒤로는 등척추뼈와 앞으로는 복장뼈와 연결되어 가슴우리를 만들지.
5) 팔이음뼈 (2쌍 4개)
팔과 몸통을 연결시키는 뼈로 빗장뼈와 어깨뼈로 구성된단다. 빗장뼈는 복장뼈에 연결되어 목아래 앞쪽으로 튀어나와 있는 뼈이고 어깨뼈는 위팔뼈를 빗장뼈에 연결하여준단다.
6) 팔뼈 (3쌍 6개)
팔은 위팔과 아래팔로 나누어지는데 위팔에는 위팔뼈가 1개 있고 아래팔에는 자뼈와 노뼈 2개가 있단다.
7) 손뼈 (27쌍 54개)
손은 섬세하고 자유로운 운동을 하여야하므로 작은 뼈들이 많이 모여있는 것이 특징이란다. 손목부분에는 8개의 둥글고 조그마한 손목뼈들이 있고 손바닥에는 5개의 손허리뼈가 있지. 손가락에는, 엄지손가락에는 2개, 나머지 손가락에는 3개씩 모두 14개의 손가락뼈가 있단다.
8) 볼기뼈 (1쌍 2개)
볼기뼈는 엉치뼈와 연결되어 골반안을 형성하여 내부생식기와 방광등을 보호해 준단다. 그리고 바깥쪽에 둥근 절구오목이 있어서 넙적다리뼈의 머리와 관절을 이룬단다. 그런데 여성은 아이를 낳아야하므로 볼기뼈가 남성에 비해 훨씬 넓단다. 그래서 뼈를 가지고 성별을 구별해야할 때 볼기뼈를 보면 쉽게 알 수 있단다.
9) 다리뼈 (4쌍 8개)
넙적다리에는 넙적다리뼈 1개가 있는데 머리부분이 둥근 공 모양으로 되어 있어서 볼기뼈의 절구오목속에 들어가 관절을 만들 때 아주 자유로운 운동이 가능하단다. 그리고 넙적다리뼈는 우리 몸에 있는 뼈 중에서 가장 길고 가장 튼튼한 뼈란다.
장단지에는 정강뼈와 종아리뼈 2개가 있단다. 정강이 앞쪽에 손으로 만져지는 뼈가 바로 정강이 뼈란다. 그리고 무릎 앞에는 무릎뼈가 있어서 무릎관절의 앞쪽을 보호하고 근육의 지랫대 역할을 증가시키는 역할을 한단다.
10) 발뼈 (26쌍 52개)
발뼈는 몸무게를 지탱할 뿐 아니라 움직일 때의 추진력을 전달해야하기 때문에 상당히 큰 탄력성과 신축성을 가지고 있단다. 그 이유는 발뼈가 활모양으로 배열되기 때문에 가능하지. 안쪽이 높고 가쪽으로 편평한 발바닥활을 이루는데, 가로 방향뿐 아니라 세로방향으로도 활을 이루어 발의 안정성에 기여하고 충격에 견딜 수 있게 하며 몸의 무게를 분산할 수 있지. 이러한 발바닥활이 형성되지 않은 경우를 평발이라고 하는데 평발은 뛰기도 힘들고 오래 걷지도 못한단다.
발목과 발꿈치에는 에는 7개의 발목뼈가 있고 발바닥에는 5개의 발허리뼈가, 발가락에는 손가락과 같이 14개의 발가락뼈가 있단다.
3. 살아있는 뼈
 민재: 뼈가 부러졌을 때 깁스를 하고있으면 뼈가 붇는데 그 이유가 무엇이예요
 아빠: 뼈도 우리 몸의 다른 조직들과 마찬가지로 세포를 가지고 살아있는 조직이란다. 차이점이라면 칼슘을 위시한 광물질들이 침착되어 있어서 단단할 뿐이지. 부러진 뼈가 붇는 과정은 칼에 베었을 때의 치유과정과 같단다. 뼈가 부러지면 뼈속에 있는 세포들이 새살을 만들어 부러진 뼈를 붙여주고 그 새살에 광물질이 침착돼서 단단해 지는 것이란다. 뼈가 부러졌을 때 다른 상처보다 치유시간이 더 긴 이유가 광물질이 침착되는데 시간이 더 걸리기 때문이지.
4. X-선 사진
 민재: 병원에 가서 X선 사진을 찍으면 뼈가 하얗게 보이는 이유는 무엇이예요?
 아빠: 방사선은 물질을 통과하는 투과도가 아주 높단다. 그래서 우리 몸의 근육, 피부, 창자 같은 조직들은 쉽게 통과하지. 하지만 뼈에는 광물질들이 침착돼 있어서 방사선이 잘 통과 할 수 없단다. 방사선이 잘 통과하면 필름을 감광시켜 검게나오지만 뼈에서는 방사선이 잘 통과하지 못하므로 희게 나온단다.
5. 근육의 구조(골격근육)
 민재: 무엇이 몸을 움직일 수 있게 하나요
 아빠: 우리가 몸을 움직일 수 있는 것은 근육이 있기 때문이란다. 근육은 일반적으로 뼈와 뼈 사이에 고무줄처럼 연결되어 있어서 필요시 근육이 수축하면서 뼈를 당겨서 몸을 움직일 수 있단다. 이런 근육들은 신경을 통해 뇌의 명령을 받아서 수축한단다. 전자현미경으로 보면 근육은 액틴과 마이오신이라는 근육미세섬유가 규칙적으로 서로 평행하게 배열되어 있는데 신경의 자극을 받으면 이들 미세섬유들이 피스톤처럼 서로의 안쪽으로 파고 들어가는 성질이 있단다. 그래서 근육은 짧아지게 되는데 이것이 근육의 수축이란다.
6. 근육조직의 종류
 민재: 운동할 때 사용하는 근육과 음식물을 소화 할 때 사용하는 근육은 다른가요?
 아빠: 우리몸에는 골격근육, 내장근육, 심장근육 이렇게 세 종류의 근육조직이 있단다.
골격근육은 뼈에 붙어서 우리가 운동을 할 수 있게 해주는데 근육조직의 대부분을 차지한단다. 근육미세섬유가 규칙적으로 배열되어 있기 때문에 현미경으로 보면 줄무뉘가 보인단다. 그래서 횡문근육이라고도 하지. 이 골격근은 우리의 마음대로 움직일 수 있단다 그래서 수의근육이라고도 하지.
내장근육은 내장의 벽을 만든단다. 소화관에서는 이 내장근육의 수축과 이완으로 음식물을 부수고 또 아래쪽으로 이동시킬 수 있단다. 그런데 내장근육은 근육미세섬유가 불구칙하게 배열되어 있어서 줄무뉘가 없단다. 그래서 평활근육이라고 부르는데 이들 평활근육은 자율신경에 의해 조절되므로 사람의 의지대로 조절 할 수 없단다. 그래서 불수의근이라고 하지.
심장근육은 골격근육과 내장근육의 특징을 다 가지고 있단다. 형태학적으로는 골격근육을 닮아 횡문근육이고 기능적으로는 자율신경에 의해 조절되는 불수의근이란다.
이렇게 근육이 여러 종류인 것은 그 기능이 다르기 때문이지. 골격근육은 근육미세섬유가 규칙적으로 배열되어 있으므로 큰 힘을 낼 수 있단다. 하지만 쉽게 피로해지므로 오랫동안 힘을 내지는 못한단다. 반면에 내장근육은 큰 힘을 내지는 못하지만 오랫동안 힘을 낼 수가 있지. 심장근육은 적당한 힘을 내면서 태어나서 죽을 때까지 평생동안 운동을 한단다.
7. 우리 몸의 골격근
 민재: 우리 몸을 움직이는 골격근육에는 어떤 것들이 있나요
 아빠: 우리 몸에는 약 600여 개의 크고 작은 근육이 있고 이들은 몸무게의 약 40%를 차지한단다.
8. 얼굴의 근육(표정근)
 민재: 울거나 웃을 때도 근육이 필요한가요
 아빠: 우리 몸의 다른 부위에서는 근육이 뼈와 뼈 사이를 관절을 통해 연결해서 뼈를 움직여 운동을 하도록 하는데 비해 얼굴의 근육들은 뼈사이를 연결하지 않고 근육과 근육 혹은 뼈와 근육사이를 연결하는 근육들이 많단다. 이들 근육은 운동보다는 얼굴을 움직여서 여러 가지 표정을 지을 수 있도록 한단다 그래서 표정근이라고 하지.
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순환기 및 피 |
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1. 피의 순환(몸순환, 허파순환)
 민재: 혈관은 무슨 일을 하나요?
 아빠:혈관은 심장에서 출발해서 우리 몸 곳곳에 영양분과 산소를 공급하고 또 세포들이 산소와 영양분을 소비하면서 만들어내는 이산화탄소와 노폐물을 수거해 오는 역할을 한단다. 그리고나면 심장에서 폐로 가서 이산화탄소를 내보내고 산소를 받아 와서 다시 우리 몸 곳곳을 순환하게 된단다. 이렇게 신체 곳곳을 돌면서 우리 몸에 산소를 공급하는 피의 순환을 몸순환(Systemic circulation)이라 하고 폐를 통과하면서 이산화탄소와 산소를 교환하는 순환을 허파순환(Pulmonary circulation)이라고 한단다. 즉 몸순환과 폐순환은 연속적으로 반복되어 일어나는 것이지.
몸순환에서는 심장을 떠나는 혈관을 동맥이라 하고 동맥은 혈관 벽이 두껍고 그 속에 신선한 동맥피가 흐르고 심장으로 돌아오는 혈관을 정맥이라 부르며 벽이 얇고 그 속에 오염된 정맥피가 흐른단다. 그런데 허파순환에서는 그 반대가 된단다. 심장에서 허파로 가는 허파동맥에는 오염된 정맥피가 흐르고 허파에서 심장으로 돌아오는 허파정맥에는 허파에서 산소를 받아 신선해진 동맥피가 흐르고 있단다. 몸순환과정에서 소화기를 지나는 혈관들이 영양분을 받아들여 피 속에 영양분이 풍부하게 하여 다른 곳에 공급하게되고 또 생성된 노폐물은 콩팥과 간을 지나는 혈관들을 통해서 콩팥과 간에서 제거된단다.
2. 동맥, 모세혈관, 정맥
 민재: 혈관은 어떻게 생겼나요?
 아빠: 혈관계통은 혈액을 순환시키기 위한 펌프작용을 하는 심장, 혈액을 심장으로부터 몸 구석구석으로 운반하는 동맥, 벽이 얇은 가는 관으로서 산소와 이산화탄소 그리고 영양분과 노폐물의 교환이 일어나는 모세혈관, 그리고 모세혈관으로부터 혈액을 모아서 심장으로 운반하는 정맥으로 구성되어 있다. 심장과 혈관들은 그 크기는 다르지만 기본적으로 속막, 중간막, 바깥막의 세 층으로 구성되어 있단다. 속막에는 혈관 안쪽을 매끈하게 덮어서 피가 잘 지나가도록 해주는 내피세포가 있고 중간막에는 근육세포가 많아서 두꺼우며 필요에 따라 혈관의 크기를 조절해주지. 바깥막은 혈관 껍질이라고 생각하면 된단다.
혈액이 심장을 떠날 때는 그 압력이 아주 높으므로 동맥은 압력을 견딜 수 있도록 중간막이 잘 발달되어 있어서 벽이 두껍단다. 그러나 심장으로부터 멀어지면서 동맥은 점점 가는 가지로 갈라지게 되고 크기도 작아지고 벽도 얇아진단다. 나뭇가지와 비교해보면 쉽게 이해 할 수 있을거야. 물을 빨아올리는 뿌리가 심장이고 나뭇잎이 몸 곳곳에 있는 세포라고 생각한다면 나무둥치가 심장에서 연결되어 나오는 대동맥인데 위로 올라갈수록 가지가 갈라지고 가늘어져서 마침내는 아주 가는 가지가 되어서 나뭇잎과 연결되는 것과 같지. 모세혈관은 아주 가늘어서 1/1000 mm 정도 된단다. 그리고 한 층의 내피세포로만 둘러싸여 있기 때문에 아주 얇지 그래서 모세혈관에서는 가스교환과 물질교환이 쉽게 일어날 수 있단다.
심장을 떠날 때 높던 혈압은 말초혈관까지 도달하면 압력이 거의 없어진단다. 그 이유는 동맥이 가지를 치면서 가늘어지지는 하지만 그 전체 면적은 훨씬 넓어지기 때문이지. 그러면 압력도 없는 정맥피가 어떻게 심장으로 흘러 들어가는지 궁금하지? 정맥에는 벨브가 있어서 피가 거꾸로 흐르는 것을 방지해주지. 그래서 근육이 움직이면 그 힘에 의해서 심장쪽으로 흘러간단다. 그외에도 심장이 펌프처럼 피를 빨아올릴 수도 있단다.
3. 혈관의 체온조절
 민재: 추운데 오래있으면 얼굴에 비해서 손과 귀가 차가워지는 이유를 알고 싶어요.
 아빠: 사람은 37C를 유지하는 항온동물이란다. 그래서 뇌 등의 우리 몸 중심부가 이 온도를 유지하지 못하면 사망하게 되지. 그런데 우리 몸은 체온을 유지하기 위해서 항상 노력한단다. 체온이 떨어지면 우선 추위를 느끼게 하여 따뜻한 곳을 찾거나 옷을 입게 하지. 그리고 몸을 떨게도 하는데 그 이유는 근육을 움직여 체온을 높이기 위한 수단이란다. 그러나 이러한 상황이 계속되면 좀더 적극적인 방어태세에 돌입하게 된단다. 피부를 위시한 우리 몸의 구석구석에는 모세혈관이 거미줄처럼 얽혀있단다. 그래서 심장에서 나오는 따뜻한 피가 모세혈관을 돌면서 전신을 데워주고 있지. 마치 보일러실에서 나오는 뜨거운 물이 모든 방을 돌면서 집 전체를 따뜻하게 데워 주는 원리와 같지. 그런데 날씨가 무지무지하게 추워서 우리 집의 보일러 성능으로는 집 전체를 따뜻하게 데울 수 없다면 어떻게 하겠니? 거실이나 다른 방에는 얼지 않을 정도로만 온수 밸브를 열어놓고 침실에만 온수가 많이 가도록해서 생활하겠지? 추운 날씨에 오래 동안 노출 됐을 때 우리 몸의 상황이 이와 같단다. 목숨을 유지하는데 꼭 필요한 머리와 몸통에는 피의 흐름을 유지시키지만 손, 발까락과 귀 등의 말초부위에는 피의 흐름을 감소시킨단다. 이런 상태에서 얼마간은 버틸 수 있겠지만 시간이 오래 지나가면 혈액공급을 제대로 받지 못한 곳의 세포들은 회복할 수 없는 손상을 입게된단다. 이런 상황이 흔히 이야기하는 동상이란다. 그래서 동상에 걸리지 않으려면 피가 잘 흐르도록 손, 발가락을 움직여주고 비벼주어서 따뜻하게 해 주어야한단다.
4. 피의 성분
 민재: 피 속에는 무엇이 있나요
 아빠: 피는 액체성분의 혈장과 세포인 적혈구와 백혈구 그리고 세포의 조각인 혈소판으로 구성이 된단다. 혈장이 약 55%, 적혈구가 약 44% 그리고 백혈구와 혈소판이 1%정도를 차지하지. 혈장은 우리 몸에 필요한 여러 가지 영양분을 가지고있는 약간의 점성이 있는 액체란다.
적혈구는 중간이 옴폭 들어간 도너스 모양의 세포인데 신체의 곳곳에 산소를 운반해주는 역할을 한다. 피기 붉게 보이는 이유가 적혈구에 산소와 잘 결합하는 헤모글로빈이 많이 들어 있기 때문이지. 백혈구는 적혈구보다 약간 큰 세포로 우리 몸을 침범하는 세균이나 이물질 등을 잡아먹는 역할을 한단다. 혈소판은 작고 둥근 모양의 세포조각으로 혈액이 응고되도록 하는 역할을 한단다.
5 혈구세포의 형성과 사멸
 민재: 피는 어디에서 생기나요
 아빠: 피는 골수에서 만들어진단다. 뼈의 부서진면을 보면 바깥쪽은 희고 치밀한데 안쪽부분은 붉고 스폰지 모양으로 되어있는 것을 볼 수 있을거야. 이 안쪽부분이 바로 골수인데 여기서 적혈구와 백혈구 일부가 만들어진단다. 골수에서 만들어진 적혈구는 혈관 속을 돌면서 약 120일 정도를 살다가 간, 지라, 골수 등에서 제거된단다. 백혈구는 종류가 다양하여 그 역할과 출생이 다소 차이가나지만 대부분 골수와 림프기관에서 만들어지고 수명이 짧아서 수일을 살고 죽는단다. 혈소판은 골수에서 생산이 되는데 거대핵세포에서 떨어져나온 세포조각이란다. 혈관속에서 10일정도 살다가 지라와 허파에서 제거된단다.
6. 피를 멎게 하는 혈소판
 민재: 상처가 났을 때 피가 저절로 멎는 까닭은 무엇이예요?
 아빠:혈소판은 평상시 혈관속을 흐를 때는 달라붙지 않는데 손상된 내피세포를 발견하면 그곳에 가서 달라붙는 성질이 있단다. 상처를 입어서 피가 난다는 이야기는 혈관이 파손되었고 그속의 내피세포가 상처를 입었다는 말이되겠지? 그러면 혈소판이 그곳에 달라붙으면서 혈청내의 파이브리노젠이라는 단백질로 파이브린이라는 가는 실을 만들어 지나가는 혈구세포들을 한데 묶어 피떡을 만들어 손상된 혈관을 막음으로써 더 이상의 출혈을 방지한단다.
7. 멍든 혈관
 민재: 어제 문에 부딪친 이마에 멍이 들었어요. 멍은 어떻게 드는거예요?
 아빠: 세게 부딪히면 피부 밑에 있는 가는 혈관들이 터져서 피가 주위조직으로 흘러나오게 된단다. 그러면 붉은색의 피가 피부색깔과 겹쳐져서 푸르스름하게 보이는 것이란다. 시간이 지나면 사라지게되는데 그것은 포식세포들에 의해 흡수되기 때문이란다.
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비뇨기계 (소변) |
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1. 소변의 역할
 민재: 오줌은 왜 생기나요?
 아빠: 우리 집에서 쓰레기가 생기고 그 쓰레기를 버려야 하는 것처럼, 우리 몸에서도 영양분을 소비하고 생긴 노폐물을 바깥에 내다 버려야 한단다. 이것이 오줌이지. 우리 몸이 계속해서 오줌을 만들고 버리지 못한다면 우리는 살아갈 수가 없단다. 마치 청소차가 오지 않아 쓰레기가 집안 곳곳에 쌓여 있다면 그 집에서 우리가 살 수 없는 것과 같다고 할 수 있지.
2. 소변의 통로
 민재: 오줌은 어떻게 나오나요?
 아빠: 그러면 오줌이 만들어져서 밖으로 나오는 길을 알아보자꾸나.
오줌은 콩팥에서 피를 걸러서 만든단다. 콩팥에서 만들어진 오줌은 요관을 따라 흘러가서 방관에 모이게 되는데 요관은 직경이 4-7mm 정도, 길이가 28-30Cm 정도 되는 긴 관이란다.
방관은 오줌을 잠시 저장하는 주머니로서 오줌의 양에 따라 고무풍선처럼 늘어났다 줄어들었다 할 수 있는데 최대용량이 700cc 정도 되지. 방관에 오줌이 어느 정도 차게되면 방광이 늘어나므로 방관이 늘어나는 자극이 뇌에 전달되어 소변이 마렵다고 느끼게되지. 그러면 방광문이 열리고 요도를 통해서 바깥으로 배출되게 된단다.
3. 소변의 생성
 민재: 오줌은 어떻게 만들어지나요?
 아빠: 콩팥에서 오줌을 만드는 곳을 콩팥단위라고 하는데 한쪽 콩팥에 200만개 정도가 있으며 콩팥소체와 콩팥세관으로 이루어진단다. 콩팥소체가 오줌이 걸러지는 곳이고 걸러진 소변은 콩팥세관을 따라 흐르며 농축되어 집합세관에 모이게되고 요관으로 흘러가게 된단다.
 
콩팥소체는 가는 혈관들이 뭉쳐진 토리와 이를 둘러싸고 있는 토리주머니로 구성이 된단다. 그런데 토리로 들어오는 혈관은 큰데 나가는 혈관은 작아서 핏속의 물들과 여러 가지 노폐물들이 토리주머니로 빠져나가게 된단다. 이렇게 토리를 빠져 나온 액체가 오줌이라고 볼 수 있는데 이 상태의 오줌은 우리 몸에 필요한 영양분을 포함하고 있을 뿐만 아니라 물의 양이 너무 많단다. 그래서 세관을 통과하면서 몸에 필요한 영양분뿐만 아니라 물을 재 흡수하여 손실을 최대한 줄이게되지. 그래서 바깥으로 배출되는 소변은 노폐물이 농축된 소변이란다.
4. 대변과 같이 나오는 소변
 민재: 대변을 보다보면 소변도 같이 나오던데 그 이유는 무엇이에요?
 아빠: 사람은 아무 데서나 대, 소변을 흘리지 않도록 하기 위해 항문과 방광 끝에 고무밴드 같은 조임근이 발달해 있단다. 대변이나 소변이 차게되면 그 신호가 뇌에 전달이 되게되어 우리가 매려움을 느끼게되고 화장실에 간 뒤 조임근육을 이완시켜서 대, 소변을 보게 되는 거지. 그런데 항문의 졸림근과 방광의 졸림근 위치가 가까우며 서로 연관되어 있을 뿐아니라 이들을 조절하는 신경도 비슷하단다. 그래서 항문의 졸림근을 이완시키면 방광의 졸림근도 느슨해져서 소변이 쉽게 나오게된단다. 그 반대도 마찬가지 이유이지.
5. 오줌싸개(야뇨증)
 민재: 오줌싸개가 밤에 이불에 지도를 그리는 이유는 무엇이에요?
 아빠: 5세 이상의 어린이가 낮에는 소변을 잘 가리다가 밤에는 소변을 가리지 못할 때 야뇨증이라고 할 수 있단다. 원인으로는 소변을 농축시켜주는 항이뇨호르몬이 밤에 많이 분비되어야하는데 낮과 같다던가, 방관의 용적이 적다던가, 혹은 방관에 소변이 차면 자다가 깨야하는데 그렇지 못하는 수면 중 각성장애 등 여러 원인이 많단다. 뿐만 아니라 엄마, 아빠가 어릴 때 병력이 있었을 경우 확률이 높은 가족력도 있단다.
옛날에는 어른이 되면 저절로 낫는다고 대수롭지 않게 생각했지만 사실 아이들의 심리적 위축이나 캠프 같은 교외활동의 장애 등, 중요한 자아 형성 시기에 나쁜 영향을 미치므로 적극적 치료가 필요하단다.
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소화기계 |
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1. 소화관의 구성
 민재: 입으로 들어간 음식이 항문으로 나오는 길을 알고 싶어요?
 아빠: 입과 항문사이를 연결하는 소화관은, 주머니처럼 확장된 위를 제외하고는, 모두 원형의 관으로 되어 있단다. 입에서 잘게 씹혀진 음식은 식도를 통해 위로 간단다. 위에 모여진 음식물은 일정시간 머물면서 더욱 잘게 부셔져서 작은창자로 이동하게 되지. 작은창자는 샘창자(십이지장), 빈창자(공장), 돌창자(회장)으로 구분되며 여기서는 주로 음식물의 분해와 흡수가 일어난단다. 그 다음 큰창자로 건너가게 되는데 막창자(맹장), 주름창자(결장), 곧창자(직장), 그리고 항문관으로 이루어지지. 이곳에서는 주로 수분의 흡수가 일어난단다.
2. 소화관의 운동
 민재: 음식물은 어떻게 움직이나요?
 아빠: 그럼 소화관의 구조에 대해서 알아보자.. 소화관은 기본적으로 점막층, 점막밑조직층, 근육층, 그리고 장막의 4층으로 구성된단다.
점막의 안쪽은 상피세포가 덮고있어서 음식물이 지나가는 통로를 만들어줄 뿐 아니라 이들 세포들이 영양분을 흡수하고 음식물이 지나가기 쉽도록 미끄러운 점액을 분비하고 또 위장에서는 음식물을 분해하기 위한 위액을 분비하기도 한단다. 점막밑조직은 바깥쪽의 단단한 근육층과 점막층 사이를 이어주는 부드러운 조직인데 소화관의 운동을 원활하게 할 수 있도록 해주지. 근육층은 원형으로 배열된 안층과 길이방향으로 배열된 바같층의 2층으로 구성되는데 근육층이 길이방향으로 수축과 이완이 이어져서 마치 파도타기처럼 한쪽방향으로 훑어 내려서 음식물을 항문 쪽으로 이동시킨단다. 이를 연동운동이라고 하지. 또 다른 운동은 주기적으로 수축과 반복이 일어나는데 이를 통하여 소화액과 잘 혼합되고 잘게 부셔지기도 한단다. 이를 분절운동이라고 한단다. 장막은 포장지처럼 바깥을 둘러싸고 있는 얇은 막이란다.
3. 식도의 구조
 민재: 식도도 소화작용을 하나요?
 아빠:식도는 단순히 음식물을 이동시키는 역할을 한단다. 음식물이 입속에서 씹히기는 하지만 아직까지는 상당히 거치므로 식도를 통과하면서 식도점막을 손상시킬 수 있지. 그래서 식도의 상피는 피부와 비슷한 질긴 중층편평상피로 되어있단다. 또 하나 특징은 식도의 근육층의 윗 부분은 수의근이지만 아래 부분은 불수의근으로 되어 있단다. 그래서 음식물을 삼킬 때는 우리의 의사대로 할 수 있지만 음식물이 식도로 넘어가면 저절로 위장으로 넘어가게 된단다.
4. 위의 역할과 위액
 민재: 위는 어떤 역할을 하나요?
 아빠: 기본적으로 위는 음식물을 잘게 부수는 일을 한단다. 입에서 넘어온 음식물은 위에서 얼마간 머물면서 위액과 섞이면서 잘게 부셔지는데 음식물이 들어오면 위의 근육층이 계속 수축과 반복을 계속하므로 자루에 음식물을 넣고 짓이기는 것과 같이 음식물이 부드럽게 갈리게된단다.
뿐만 아니라 음식물을 분해하기 위해서 위에서는 하루에 2-3 liter의 위액을 분비한단다. 위액에는 염산, 펩시노젠, 점액 등이 섞여있는데 염산은 단백질을 소화하는 펩시노젠을 활동형인 펩신으로 바꿔주고 이들이 소화작용을 하기에 적당한 산도를 유지해 준단다. 뿐만 아니라 음식물과 함께 위 속으로 들어온 세균을 죽이는 살균작용도 한단다.
위장내면을 보면 주름이 져있고 식도 및 샘창자와 연결되는 부위는 원형으로 배열된 안층이 두꺼워져서 괄약근이 되어 음식물이 지나가는 것을 조절해 준단다. 위안의 음식물은 위에서 분비되는 염산과 섞여 있으므로 산도가 높아 식도로 거꾸로 넘어가면 식도를 손상시키므로 식도 쪽의 괄약근은 음식물의 역류를 방지하는 역할을 하고, 샘창자 쪽은 음식물이 위속에서 소화될 수 있게 어느 정도 머물도록 음식물이 빨리 지나가는 것을 막아준단다.
5. 작은창자의 구성
 민재: 작은창자는 어떻게 구성되어 있나요?
 아빠:작은창자는 위에서 시작하여 큰창자로 이어지는 6-7m의 관으로 큰창자에 비해 굵기가 가늘기 때문에 작은창자라고 한단다. 위액과 장액 외에도 간과 이자에서 분비물을 받아들여 음식물을 소화, 흡수하는 곳이란다. 첫 부분이 샘창자인데 25Cm로 손가락 12개를 포갠 길이만큼 된다고 해서 12지장이라고도 한단다. 소화샘인 이자와 간의 분비관이 이곳으로 분비되므로 샘창자라고 한단다. 그 다음 2/5를 빈창자, 다음 3/5를 돌창자라고 한단다. 빈창자에는 음식물이 주로 비어 있기 때문에 빈창자라고 하고 돌창자는 좀더 꼬불꼬불하게 되어 있어서 돌창자라고 한단다.
6. 테니스장만큼 넓은 작은창자
 민재: 작은창자에서 영양분은 어떻게 흡수되나요?
 아빠: 작은창자는 영양분을 흡수하는 일이 주된 임무이므로 영양분을 효율적으로 흡수하기 위해서 표면적을 넓힐 수 있는 구조들이 잘 발달되어 있단다. 우선 돌림주머니가 있는데 이것은 소장의 안쪽 면이 매끈하지 않고 세탁기의 배수관처럼 주름이 져있단다. 그러면 주름이 없는 것보다도 표면적이 약 3배 정도 넓어지지. 다음 구조물이 융모인데 작은창자의 표면이 목욕타올처럼 작은 돌기들로 덮혀있단다. 이들 융모를 이용해 표면적을 다시 10배 더 늘인단다. 그 다음 더 작은 구조물이 미세융모인데 세포표면이 털처럼 되어있어서 표면적을 20배 정도 더 늘일 수 있지. 이렇게 늘어난 소장의 표면적은 약 200 m2
로 테니스장 하나 정도의 넓이에 해당한단다. 음식물이 소화되어 잘게 부수어진 영양분들은 넓은 표면을 통해 손쉽게 흡수되어 융모속의 혈관안으로 들어갈 수 있단다.
7. 큰창자의 구성
 민재: 큰창자는 어떻게 구성되어 있나요?
 아빠: 큰창자는 소화관의 끝부분으로 작은창자보다 굵고 짧으며 전체길이가 1.5m 정도 된단다. 주로 수분을 흡수하여 대변을 만드는 역할을 하지. 막창자, 주름창자, 곧창자로 이루어져있단다. 막창자는 돌창자개구부 아래쪽에 있는 5-6 Cm 정보의 부분으로 끝에 막창자꼬리가 달려있는데 이곳에 생긴 염증이 흔히들 알고 있는 맹장염이란다. 그 다음이 주름창자인데 부위에 따라 오름주름창자, 가로주름창자, 내림주름창자, 그리고 구불주름창자 이렇게 4 부분으로 나눌 수 있단다. 곧창자는 12 Cm 정도의 소화관의 가장 끝부분을 말하며 마지막 부분을 항문관이라고 한단다.
8. 대변을 만드는 큰창자
 민재: 대변은 어떻게 만들어지나요?
 아빠: 음식물이 소화되어 작은창자를 통과하면 영양분은 흡수되고 음식 찌꺼기만 남게되지. 하지만 아직까지는 물이 많아서 죽처럼 되어있단다. 그래서 큰창자를 통과하면서 수분이 흡수되면 대변이 되게되지. 그런데 음식을 잘못 먹어 창자가 흥분되면 장운동이 빨라져서 음식물이 창자속에서 충분한 시간을 보내면서 영양분과 수분이 흡수되지 못하고 그냥 나오게 되는데 이것이 바로 설사란다. 어떻게 보면 설사는 이물질을 빨리 배설하여 우리 몸을 보호하기 위한 하나의 방법이라고 볼 수 있지.
수분이 흡수되어 단단해진 대변은 소화관을 지나가기가 어렵단다. 그래서 큰창자에는 돌림주머니나 융모는 만들어지지 않는단다. 그대신 단단한 대변이 잘 지나가도록, 윤활제인 점액을 만드는 장샘이 많이 만들어지고 그 속에는 점액을 만드는 술잔세포가 작은창자에 비해 월등히 많단다.
9. 간과 이자
 민재: 소화액을 분비하는 소화샘에는 어떤 것들이 있나요?
 아빠: 음식물을 분해하는 소화샘으로는 침샘, 간, 이자를 들 수 있는데 침샘에 대해서는 지난번 구강에서 이야기했고 이번에는 간과 이자에 대해서 알아보자.
간은 1.5 Kg에 달하는 우리 몸에서 가장 큰 샘으로 지방질 소화에 필요한 담즙을 만들어 낸단다. 간에서 분비된 담즙은 담낭에서 농축되고 저장되어 있다가 샘창자로 분비되지. 이외에도 간은 우리 몸에 해로운 물질들을 분해하는 역할과 영양소를 저장하는 역할도 한단다. 뿐만 아니라 당, 지방 및 단백질의 대사에도 관여한단다.
이자는 위장 아래쪽에 있는 내분비작용과 외분비작용을 함께 하는 소화샘이란다. 내분비계는 신체를 조절하고 항상성을 유지하는데 이에 대해서는 다음에 이야기하도록 하자구나. 이자의 외분비계에서 단백질을 분해하는 트립신, 당을 분해하는 아밀라제, 지방을 분해하는 라이파제 등을 위시해 각종 소화효소를 만든단다. 우리가 과식했을 때 먹는 소화제가 바로 이자에서 분비되는 소화효소를 인공적으로 만든 것이란다.
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신경계 (중추,말초,자율신경) |
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1. 신경계세포
 민재: 우리 몸의 신경은 어떻게 만들어지나요?
 아빠: 신경계는 뉴론(Neuron) 이라고 불리는 신경세포들로 구성이 된단다. 뉴론은 일반 세포와는 달리 실처럼 생긴 가늘고 긴 돌기를 가지고 있지. 이 돌기에는 두 종류가 있는데 비교적 굵고 짧은 여러 개의 가지돌기와 가늘고 긴 하나의 축삭돌기로 이루어진단다.
이들 돌기들은 전선처럼 전기적 신호를 전달 할 수 있는데 가지돌기로는 신호를 받아들이고 축삭돌기로는 신호를 내보낸단다. 그래서 이들 뉴론들이 돌기들의 연결을 통해 릴래리 식으로 전기적 신호를 먼 거리로 전달 할 수 있단다. 우리 신체 각 부위에서 오는 감각은 전기적 신호로 바뀌어 뇌에 전달이 되면 뇌에서 해독하여 감각을 느끼게되고 뇌에서 신체 각부위로 보내는 명령도 전기적 신호로 바뀌어 돌기를 통해 전달이 된단다.
2. 신경계의 구성
 민재: 신경계는 어떻게 구성이 되나요?
 아빠: 우리 몸의 신경계는 중추신경계와 말초신경계로 나눌 수 있는데 중추신경계는 머리뼈 속에 있는 뇌와 척추뼈 속에 있는 척수를 일컫는 말이고 말초신경계는 뇌와 척수에서 나오고 들어가는 신경다발을 말한단다. 쉽게 예를 들자면 전화국의 교환장치와 비교했을 때 아주 복잡한 전선들이 교환장치를 연결하고 있는데 중추신경계는 각종정보를 분석하고 판단하는 교환장치와 같은 것이고 말초신경계는 복잡한 전선처럼 신체 각 부위에서 오는 정보를 중추신경계에 전달해 주고 또 중추신경계에서 나오는 각종 명령들을 신체 각 부위에 전달해주는 역할을 한단다. 중추신경계는 생명의 유지와 직결되는 중요한 역할을 하므로 머리뼈와 척수뼈 같이 단단한 뼈로 둘러 쌓여 보호를 받고 있지.
3. 척수
 민재: 척수와 뇌는 어떻게 다른가요?
 아빠:척수는 뇌와 함께 중추신경계에 속하지만 기능 면에서 본다면 척수는 주로 말초신경과 같은 전달 기능을 한단다. 하지만 말초신경을 골목길이라고 본다면 척수는 아주 넓은 고속도로라고 할 수 있지. 머리뼈 속에 있는 뇌가 모든 정보의 분석과 판단을 하는데 이들 정보를 전달하려면 먼 거리를 달려야 한단다. 예를 들어 발가락 끝에서 온다면 1 m 이상의 거리를 달려야 할거야. 그래서 먼 거리를 좀더 안전하고 효과적으로 달리기 위해 척추뼈로 보호되는 안전하고 효과적인 고속도로인 척추를 만들어 모든 말초신경들이 이곳을 통해 효과적으로 달리게 한 것이란다.
4. 뇌의 구성
 민재: 뇌는 어떻게 구성되나요?
 아빠: 뇌는 대뇌, 소뇌, 연수, 교 등으로 이루어져 있단다. 대뇌는 뇌의 대부분을 차지하며 사고와 판단 그리고 의식상태 등을 유지해주는 역할을 한단다. 소뇌는 대뇌 뒤쪽에 달려있는데 우리 몸의 운동을 관장하지. 연수와 교는 척수와 뇌의 연결부위에 해당되는데 우리 생명을 유지하는 호흡이나 심장운동 등을 관장한단다.
5. 뇌출혈
 민재: 뇌가 피를 흘리면 어떻게되나요?
 아빠: 살아있는 사람의 뇌는 꼭 생 두부처럼 물렁하단다. 척수도 마찬가지이지만 말이야. 그래서 단단한 뼈 속에서 외부충격으로부터 보호를 받고있지. 그런데 뼛속에서 보호를 받는 것이 항상 좋은 것만은 아니란다. 손발이 손상을 받으면 피를 흘리게되지? 뇌도 마찬가지란다. 하지만 뇌는 뼈로 둘러 쌓인 머리뼈공간 속에 묵혀 있으니까 뇌에 피가 나면 밖으로 빠져나가지 못하고 머리뼈공간 속에 고이게되고 결과적으로 밀폐된 공간 내에서 뇌를 밀면서 압박하게된단다. 그러면 뇌 손상이 초래되게되겠지?. 이것이 그 무서운 뇌출혈이란다. 이때는 빨리 수술해서 뇌 속에 고인 피를 뽑아내 주어야한단다.
6. 뇌신경
 민재 : 중추신경이 무엇인지를 잘 알았어요.. 그럼 말초신경은 무엇인가요?
 아빠 : 말초신경은 크게 뇌신경과 척추신경으로 구분 할 수 있다고 말했지?
뇌신경은 뇌에서 직접 나오는 좌우 12쌍, 총 24개의 말초신경을 말한단다. 부위가 머리 쪽 이니까 대부분 머리와 목을 담당한단다. 그리고 우리 몸의 시각, 청각 등의 특수감각신경이 모두 뇌신경에 속한단다. 그러면 12쌍의 뇌신경에 대해 알아보자꾸나.
1번 뇌신경 : 후각신경 - 냄새를 맡는 신경이란다. "코/후각세포"에서 후각세포에 대해서 이야기했었지? 기억나지 않으면 "코"를 다시 보렴. 이 후각세포가 바로 후각신경의 시작부분이란다.
2번 뇌신경 : 시각신경 - 보는 신경이란다. "눈(2부)/명순응 암순응"에서 망막 속에 시각세포들이 들어 있어서 빛이 들어오면 전기적 신호로 바꾼다고 했지? 이 시각세포가 바로 시각신경의 시작이란다.
3번 뇌신경 : 눈돌림신경 - "눈2부/눈동자의 움직임"에서 눈알을 돌리는 6개의 근육이 있다고 했는데 그중 4개를 이 신경이 조절한단다.
4번 뇌신경 : 도르래신경 - 눈알을 돌리는 근육 중 위빗근을 조절한단다.
5번 뇌신경 : 삼차신경 - 뇌신경 중 가장 큰 신경으로 머리와 얼굴의 감각을 담당하고 일부는 씹는 근육을 조절한단다.
6번 뇌신경 : 갓돌림신경 - 눈알을 돌리는 근육 중 가쪽곧은근을 조절한단다.
7번 뇌신경 : 얼굴신경 - 얼굴과 목의 근육을 조절하고 일부는 혀 앞쪽 2/3의 맛을 본단다.
8번 뇌신경 : 속귀신경 - "귀"에서 귀속에는 정각기관과 평형감각기관이 있다고 했는데 청각을 담당하는 달팽이신경과 평형감각을 담당하는 안뜰신경이 합쳐져서 속귀신경을 이룬단다.
9번 뇌신경 : 혀인두신경 - 혀와 인두의 감각 및 운동을 담당하고 혀 뒤쪽1/3의 맛을 보는 신경이란다.
10번 뇌신경 : 미주신경 - 뇌신경 중에서 가장 길고 광범위한 부위를 담당한단다. 주로 소화가, 순환기, 호흡기 등의 내장의 운동을 조절한단다.
11번 뇌신경 : 더부신경-; 목과 등 일부분의 운동을 담당한단다.
12번 뇌신경 : 혀밑신경 - 혀의 운동을 담당하는 신경이란다.
7. 척추신경
 민재 : 이번엔 척추신경에 대해 이야기해주세요..
 아빠 :척추신경은 척수에서 나오는 31쌍의 말초신경을 말한단다. 척추가 척추관을 지나가면서 척추뼈 사이로 1쌍씩의 척추신경을 내보낸단다.
목척추뼈는 7개니까 머리뼈와 척추뼈 사이에서 첫 번째 목신경이 나오기 시작하여 총 8쌍의 목신경이, 그리고 12개의 등척추뼈 사이로 12쌍의 가슴신경이, 5개의 허리척추뼈 사이로 5쌍의 허리신경이, 5개의 엉치척추뼈 사이로 5쌍의 엉치신경이, 끝으로 1쌍의 꼬리신경이 나와서 모두 31쌍이 된단다. 이들 각각신경에는 신체 각 부위에서 수집되는 정보를 뇌로 보내주는 감각성분과 뇌에서 명령을 내보내는 운동성분이 같이 들어 있고 신체 곳곳에 고루 분포하고 있어서 전신의 감각과 운동을 담당한단다.
8. 체신경과 자율신경
 민재 : 우리가 잠을 자고 있을 때도 숨을 쉬고 움직이는데 이럴 때는 어디에서 조절을 하나요?
 아빠 : 민재가 아주 재미있는 질문을 했구나. 우리 몸을 우리 생각대로 움직일 수 있지 그것은 뼈대에 붙어있는 골격근육을 우리의 생각대로 움직일 수 있는데 골격근육을 지배하는 신경을 체신경이라고 한단다.
그런데 음식을 먹은 후 이를 소화하기 위한 위장관의 운동, 피를 보내기 위한 심장의 박동, 숨을 쉬는 운동, 침의 분비 등의 내장장기운동은 의식하지 않는 상태에서도 여전히 우리 몸은 신경계에 의해 조절이 된단다. 이런 신경계를 스스로 알아서 조절한다고 해서 자율신경계라고 한단다.
자율신경계는 별개의 구조는 아니고 말초신경의 일부란다. 앞에서 말초신경계를 뇌신경과 척추신경으로 분류해서 이야기했는데 이것은 해부학적인, 다시 말해서 구조적인 분류이고 체신경과 자율신경계는 기능적인 측면에서의 분류란다.
9. 자율신경의 기능
 민재 : 자율신경계는 어려운 것 같아요. 그런데 자율신경계는 어떻게 조절되나요?
 아빠 : 그러면 아빠가 쉬운 예를 들어서 설명해줄게. 민재가 자전거를 탈 때 페달과 브레이크를 적당히 조절해서 안전하게 자전거를 탈 거야. 속도를 높이기 위해서는 페달을 밟을 것이고 속도를 줄이기 위해서는 브레이크를 잡을 것이야. 페달이 없다면 자전거가 가지 못할 것이고 브레이크가 없다면 속도가 많이 났을 때 자전거를 세울 수 없어서 아주 위험하겠지? 우리 몸의 내장운동도 이와 같단다.
자율신경에는 교감신경과 부교감신경이 있어서 서로 견제하면서 내장운동을 적절히 조절한단다. 심장을 예로 들어 보자구나. 교감신경은 심장을 힘차게 뛰게 하고 부교감신경은 심장의 운동을 억제한단다. 사람이 살아가기 위해서는 심장이 피를 전신에 보내주어야 한단다. 그러기 위해서는 심장은 충분한 압력을 낼만큼 강하게 박동을 해야겠지.
하지만 그 박동의 강도가 너무 높으면 심장에 무리가 가서 심장병이 걸리게되고 지나치게 높은 압력이 혈관에도 나쁜 영향을 미치게된단다. 그래서 부교간신경이 필요이상으로 높아진 심장운동을 억제하게되는데 이처럼 교감신경과 부교감신경은 상호 조화를 이루어 우리 몸이 적절한 상황에서 유지되도록 해준단다. 그 판단은 척추를 따라 뇌로 들어오는 각종 정보를 뇌가 스스로 분석, 판단해서 조절해 준단다.
10. 교감신경과 부교감신경
 민재 : 교감신경과 부교감신경의 차이를 이야기 해주세요
 아빠 : 그럼 우선 그 구성을 알아보자
교감신경은 12쌍의 가슴신경과 1, 2번째 허리신경의 일부에 의해 구성된단다. 이들은 척추옆에서 교감신경절을 만들고 여기서부터 신체 각부위로 퍼져나간단다.
부교감신경은 3, 7, 9, 10번째 뇌신경과 2, 3, 4번째 엉치신경의 일부에 의해 이루어지는데 지배하는 장기 근처에서 부교감신경절을 만들고 여기에서 각 장기로 퍼져 나간단다. 그중 미주신경이 가장 넓은 부위를 담당하지.
교감신경과 부교감신경의 효과는 장기마다 다른데 교감신경이 자극됐을 때의 효과는 사람이 아주 긴장했을 때 나타나는 반응들로 이야기 할 수 있단다. 좀 어려운 용어를 쓰면 fight or flight theory 라고도 하는데 즉 싸움을 할 때의 신체반응을 생각하면 된단다. 심장은 빨리 뛰어 근육으로 많은 피를 내보내고 호흡기는 넓어져서 숨을 많이 쉴 수 있고 눈동자가 커져서 상대방을 잘 볼 수 있게되며 싸움에 당장 필요 없는 소화관의 운동은 저하된단다. 부교감신경이 자극됐을 때는 그 반대의 결과를 보인단다.
신체장기에 대한 자율신경의 반응
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조직장기 |
교감신경 |
부교감신경 |
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눈 |
동공확대 |
동공축소 |
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심장 |
박동수 증가 |
박동수 감소 |
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혈관 |
수축
(골격근 혈관은 확장) |
확장 |
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호흡기 |
이완 |
수축 |
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소화기 |
운동저하 |
운동향진 |
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내분비계 |
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1. 내분비계의 기능
 민재 : 우리몸의 조절은 신경계만이 하나요?
 아빠 : 우리몸에 가해지는 여러 가지 자극은 신경계통을 통해서 신체 여러 부분에 전해지며, 한편으로는 내분비샘에 전해져서 호르몬을 분비하게 한단다. 자극에 의해서 유발된 신경흥분파나 분비된 호르몬은 자극이라는 외적환경의 변화에 대한 신체반응을 최소화하여 항상성을 유지하는데 기여하므로, 결과적으로 우리 몸의 여러 가지 기능을 최상으로 유지하게 한단다.
2. 신경계와 내분비계
 민재 :신경계와 내분비계는 어떻게 다른가요?
 아빠 : 내분비계가 신경계와 더불어 우리몸의 조절을 담당한단다.
신경계는 신경세포의 돌기를 통하여 정보를 전달하므로 특정 신경세포돌기의 분포영역에만 영향을 미치지만 내분비계는 호르몬을 매개로 혈류를 통하여 전신을 순환하면서 그 수용기가 있는 모든 세포에 영향을 미친단다. 쉽게 설명하자면 신경계를 전화에, 내분비계를 TV방송에 비유할 수 있단다. 전화는 특정번호의 사람에게만 정보를 전달 할 수 있지만 TV방송은 특정 채널을 수신 가능한 수신기를 가진 모든 사람에게 정보를 전달 할 수 있단다. 그래서 내분비계는 그 영향이 훨씬 광범위하다고 볼 수 있지. 두 조절체계의 특징을 비교해보면 신경계는 국소적이고 일시적이긴 하지만 그 효과가 강력하고 내분비계는 광범위하고 지속적이기는 하지만 그 효과가 부드럽단다.
3. 호르몬
 민재 : 호르몬이 무엇이에요?
 아빠 : 내분비샘에서 분비하는 물질인데 수용체를 가진 세포에 선택적으로 작용한단다. 각 호르몬과 그 수용체의 반응은 특이적이어서 특정세포에만 작용하게되지. 마치 자물쇠와 열쇠의 관계처럼, 많은 자물쇠가 있지만 열리는 것은 자기에 맞는 열쇠에만 열리는 것과 같단다.
4. 우리몸의 내분비샘
 민재 : 우리몸에는 어떤 내분비샘이 있나요?
 아빠 : 우리몸의 주된 내분비샘으로는 뇌하수체, 갑상선, 부갑상선, 췌장, 부신등을 들 수 있지
뇌하수체 - 뇌의 바닥에 위치하는 대추 만한 크기의 내분비샘으로 성장호르몬을 위시해서 여러 종류의 호르몬을 분비하는 우리몸의 가장 중요한 내분비샘이란다.
갑상선 - 목의 기관 앞쪽에 달려있는 나비모양의 내분비샘으로 조직세포의 신진대사를 조절하는 호르몬을 분비한단다.
췌장 - 체장은 소화액을 분비하는 소화샘인데 그 속의 일부세포들이 혈당을 조절하는 인슐린과 글루카곤 등을 분비한단다.
부신 - 부신은 신장 위에 위치하는 피라미드모양의 내분비샘인데 부신피질호르몬을 분비하여 전해질과 당대사 등을 조절한단다.
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생식기계 (여성, 남성) |
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1. 여성 생식기
 민재: 아기가 엄마 배속의 어디에서 자라나요?
 아빠: 아기가 자라는 곳은 자궁이란다. 하지만 자궁만으로는 아기를 만들 수 없단다. 아기를 만들고 키우기 위해서는 자궁이외에도 난소, 나팔관, 질, 유방, 등이 필요하단다. 이런 장기들을 통틀어 여성생식기라고 하지.
2. 생식기관의 기능
 민재: 엄마 젖을 먹기 위해 유방이 필요하다 것은 알겠는데 나머지 기관들은 어떤 역할을 하나요?
 아빠: 애기싹이 만들어지기 위해서는 엄마, 아빠로부터 하나씩의 세포 즉, 정자와 난자가 만나야 하는데 한달에 한번씩 난자를 만들어 배란하는 곳이 바로 난소란다. 난소에서 만들어진 난자를 자궁으로 이동시켜 주는 것이 나팔관이지, 대부분의 경우 나팔관에서 아빠의 정자를 만나 수정이 이루어져 얘기싹이 만들어지고 자궁으로 들어와 착상하여 자라게 된단다. 질은 아빠로부터 정자가 들어오는 통로 역할을 하지 그리고 태어날 때 다 자란 아기가 엄마 몸밖으로 나가는 통로이기도 하단다.
3. 생리
 민재: 어른 여자는 한 달에 한번씩 생리를 한다고 하던데 그렇게 성가신 일을 왜 해야하나요?
 아빠: 무척 성가신 일이지만 애기를 만들기 위해서는 꼭 필요한 소중한 일이란다. 사춘기에 접어들면 여자아이들이 처음으로 생리를 하게되데 이를 초경이라고 하고 이제 어른이 되어간다는 뜻이란다. 사춘기를 지난 여성에서 한 달을 주기로 일어나는 일련의 변화를 생식주기라고 한단다. 이는 뇌하수체에서 분비되는 생식호르몬들의 양에 의해 조절되는데 사람마다 차이는 있지만 보통 4주를 주기로 호르몬의 양이 규칙적으로 변하기 때문에 일어나는 변화란다. 4주를 주기로 가장 큰 변화를 보이는 곳이 자궁인데 애기싹이 자라기 위해서는 자궁이 곡식의 씨앗이 잘 자랄 수 있는 기름진 밭과 같이 되어야 한단다. 그래서 자궁벽이 두꺼워지고 혈관도 풍부하게 자란단다. 하지만 이런 준비들은 난자가 수정되어 자궁안에 착상되지 않으면 필요없게 되므로 떨어져 나가게되지. 이때 흘리는 피와 떨어져 나온 자궁 내벽들이 바로 생리란다. 생리가 끝나면 자궁은 또다시 다음 배란을 위해 벽을 두껍고 기름지게 만든단다. 마치 여름에 풍성했던 나무가 겨울에 앙상해지고 다시 봄이면 새로운 잎이 돋아나는 것과 같다고 할 수 있지. 이처럼 엄마는 애기를 만들기 위해 힘든 일을 평생 계속하고 있단다. 하지만 나이가 들어 50대 후반이 되면 생리를 하지 않게 되는데 이를 폐경이라고 한단다. 더 이상 애기를 낳을 수 없게 되었다는 말이지.
4. 남성 생식기
 민재:정자는 어디에서 만들어지나요?
 아빠:정자는 음낭속의 고환에서 만들어진단다. 고환속에는 많은 수의 곱슬정세관이 있는데 이곳에서 세포분열에 의해 만들어지지. 정자는 부고환에 모여서 활발한 상태가 되어서 긴 정관을 통해 배속으로 이동한단다.
방광 밑에서 정낭의 관과 합쳐져서 사정관이 되어 전립샘을 통과한 다음 요도로 분비되지. 정낭이나 전립샘등은 남성생식기의 부속샘들로서 정액의 일부를 분비하는 샘인데 이들은 정액속의 정자가 여성생식기 속에서 잘 움직일 수 있게 해주고 활동도를 높여주는 역할을 한단다.
5. 정자
 민재:난자를 만나기 위해서는 정자가 움직여야 한다는데 정자가 어떻게 생겼나요?
 아빠: 정자는 활발한 운동성을 가진 고도로 분화된 세포인데 0.06 mm 정도의 크기로 머리와 꼬리로 구성되어 있단다.
머리는 유전정보를 가진 핵이 농축되어 들어 있고 꼬리는 활발한 운동을 할 수 있어서 핵을 싣고 다니는 역할을 하지.
6. 세포분열
 민재:정자는 어떻게 만들어지나요?
 아빠: 고환속의 곱슬정세관에서 만들어진다고 했는데 이곳에는 원조세포가 있단다. 이들 세포의 일부는 체세포 분열로 세포수를 늘이고 일부세포는 감소분열로 정자를 만든단다. 그래서 계속해서 많은 수의 정자를 만들어 낼 수 있단다. 엄마의 난소에서도 이와 비슷한 일이 일어나지. 그러면 감소분열과 체세포분열에 대해 간단히 알아보자꾸나. 사람 세포에는 23쌍, 46개의 염색체가 있단다. 각 세포에는 이런 염색체의 수와 양이 정확하게 유지되는데 이것이 지켜지지 않으면 암이나 돌연변이 등이 일어나 세포가 정상적 기능을 하지 못하게 된단다.
사람이 성장하거나 오래된 세포가 죽게 되면 새로운 세포가 많이 필요하게 되는데 이때 동일한 염색체를 가진 새로운 세포를 만드는 것이 체세포분열이란다. 그런데 아기를 만들기 위해 엄마, 아빠의 세포 한 개씩이 만나 수정되어 새로운 세포가 만들어질 때 정자, 난자가 각각 46개의 염색체를 가지고 있다면 아이는 46쌍 92개의 염색체를 가진 아이가 되어 버릴 것이고 그러면 정상적인 사람이 될 수 없단다. 그래서 원조세포에서 정자나 난자가 만들어질 때 23개의 염색체를 가진 세포로 분열하지. 이를 감소분열이라고 한단다. 즉 감소분열은 정자와 난자를 만들 때만 일어나는 특수한 세포분열이란다.
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