기관과 기관계

기관과 기관계

기관은 상이한 기능을 하는 2개 또는 그 이상의 주요 조직으로 구성됩니다. 피부(skin)는 많은 기능을 하는 기관이며, 기관(organ)은 2개 또는 그 이상의 주요 조직으로 되어 있습니다. 우리 몸에서 표면이 가장 큰 기관은 피부입니다.

 

피부

각질화된 표피(epidermis)는 탈수와 병원균의 침입을 막습니다. 상피(epithelium)가 진피(dermis) 안으로 함입되면 피부의 외분비샘을 만드는데, 여기에는 모낭(털주머니, hair follicle)과 땀샘, 피지샘 등이 있습니다. 증발로 체온을 낮추고자 하는 동물의 경우 땀샘 분비는 성적 유인 작용을 하는 냄새를 만들기도 합니다. 피지샘은 피지를 모낭에 분비하고 피지는 각질화된 피부를 보호합니다.

 

피부는 진피 속의 혈관을 통해 영양공급을 받으며, 혈관 이외의 진피는 세균 침입을 보호하는 백혈구와 다른 형태의 세포를 갖고 있습니다. 신경섬유와 지방세포 또한 갖고 있으나 대부분의 지방세포는 그룹을 이루어 피하조직(hypodermis)을 형성합니다. 지방세포는 결합조직의 한 종류인 데도 온몸에 존재하는 지방 축적 덩어리를 지방조직이라고 합니다.

 

진피 속에 존재하는 감각신경 말단은 촉감, 압력, 열, 추위, 고통 등의 피부감각을 중재합니다. 이 감각 자극 중 어떤 것은 감각신경 말단에 직접 영향을 주지만, 다른 것은 비 신경조직에서 유래한 감각 구조를 통해 작용합니다. 피부 진피 속의 파치니소체(pacinian corpuscle)는 압력 감각을 중재합니다. 피부의 운동신경섬유는 효과기를 자극하여 외분비샘의 분비와 모공과 주변 결합조직에 부착한 입모근(털세움근, arrector pili muscle) 수축을 일으키며 피부혈관의 수축과 확장, 혈류속도도 운동신경섬유에 의해 조절됩니다.

 

피부는 또한 자외선을 흡수하는 멜라닌(melanin) 색소의 생성을 증가시킴으로써 자외선의 위험으로부터 자신을 보호합니다. 그 밖에 피부는 비타민 D(호르몬으로 작용)를 생성하고 분비하는 내분비샘 작용을 합니다. 대부분의 기관 구조는 피부와 유사한데, 대부분이 결합조직 층 바로 아래에 있는 상피세포로 되어 있습니다.

 

결합조직은 혈관, 신경 말단과 샘 조직을 갖고 있어 만약 기관(organ)이 소화관 또는 혈관처럼 속이 비어 있으면 내강의 표면은 결합 조직층의 위를 덮는 상피세포로 되어 있습니다. 근육조직과 신경조직의 존재, 형(type) 및 분포는 기관에 따라 다릅니다.

 

줄기세포

한 기관의 다른 조직들은 고도로 전문화되거나 또는 분화된 세포들로 구성됩니다. 분화과정은 수정란 또는 접합자가 분열하여 3개의 배엽, 즉 외배엽, 중배엽 및 내배엽을 형성하는 배아 발생 중에 시작합니다. 배아와 태아 발생 중 3개의 배엽은 4개의 주요 조직과 아형(subtype)을 만들며, 접합자는 분화전능성(totipotency)을 갖고 있어 상이한 전문화된 세포 유형들을 만들 수 있습니다. 발생이 진행함에 따라 세포는 점점 더 분화되고 전문화되어 관련 없는 세포 유형들을 만드는 능력을 상실하게 됩니다.

 

신경세포와 가로무늬근 세포 같은 전문화된 세포들은 분열하여 자신 들을 재생하는 능력조차 상실하게 됩니다. 이러한 세포재생은 매우 필요한데, 왜냐하면 전문화된 세포들이 제한된 수명을 갖고 있기 때문입니다. 따라서 많은 세포는 덜 분화되고 분열하여 전문화된 세포 유형으로 분화될 수 있는 소수의 세포 집단을 보유하고 있습니다. 이러한 덜 분화된 세포들을 성인 줄기세포(adult stem cell)라고 합니다. 줄기세포 집단은 골수에서 다른 혈액세포인 적혈구, 백혈구와 혈소판을 만듭니다.

 

모낭의 불룩한 부위에서도 줄기세포가 발견되었는데, 이 줄기세포들은 각질세포 (keratinocyte)를 형성하여 모낭의 모 기질(matrix)로 이동하고 분열하고 모간(hair shaft)과 모든 덮개를 형성합니다. 줄기세포로부터 유래한 다른 세포들은 위쪽으로 이동하여 피지샘과 표피 내 세포들을 바꿀 수 있습니다.

 

또한 모낭의 불룩한 부위는 멜라닌 생성 줄기세포(melanocyte stem cell)를 갖고 있는데, 이 세포들은 모낭의 모 기질로 이동하여 털의 색깔을 나타냅니다. 나이가 들어 털이 백발이 되는 것은 모낭의 불룩한 부위 속의 멜라닌 생성 줄기세포의 소실에 의한 것으로 알려졌습니다. 멜라닌 생성 줄기세포는 20~30대 사람의 모낭 속에 대부분 존재하지만 70~90대 사람의 모낭 속에는 거의 존재하지 않게 됩니다.

 

모낭의 줄기세포에서 보이듯이, 성인 줄기세포는 다양한 관련 세포 유형들을 만들 수 있기 때문에 이러한 능력을 '다기능(multi potent)'이 있다고 합니다. 성인 줄기세포는 덜 분화되고 더 많은 관련 없는 세포 유형들을 만들 수 있는 배아 줄기세포(embryonic stem cell)와는 다릅니다. 따라서 배아 줄기세포를 다능성(pluripotent)이 있다고 합니다.

 

기관계

몸의 다른 부위에 위치하고 상호 관련된 생리적 기능을 수행하는 기관 들을 묶어 기관계(system)라고 합니다. 기관계에는 피부계, 신경계, 내분비계, 골격계, 호흡계, 비뇨기계, 소화계, 생식계 등이 있습니다. 수많은 조절 기전을 통해 이 기관계들이 상호작용함으로써 생명체를 유지합니다.

 

체액 구획

조직과 기관 및 기관계는 2개의 주요한 구획으로 나뉜다. 즉, 세포 속에 있는 세포 내 구획(intracellular compartment)과 세포 외 구획(extra-cellular compartment)입니다. 그리고 두 구획은 주로 물로 구성됩니다.

 

세포 외 구획은 다시 두 부분으로 나뉘는데, 그 하나는 혈액의 유동액인 혈장 (blood plasma)이고 다른 하나는 기관 내 세포들을 잠기게 하는 유동액인 조직액(tissue fluid) 또는 사이질액(간질액, interstitial fluid)입니다. 일반적으로 혈장과 조직액은 모세혈관을 통해 자유롭게 통신하며, 콩팥(신장, kidney)은 혈장의 용량과 구성을 조절하여 간접적으로 전체 세포 외 구획의 체액 부피와 구성에 영향을 줍니다.