16. 배설

1. 배설과 배설계

마지막으로 다룰 기관계는 배설계이다. 소화를 통해 영양소를 얻었으며, 순환을 통해 산소와 영양소를 온몸에 전달하고, 이에 필요한 산소를 호흡계를 통해 공급하였다. 이제 설거지를 해야만 한다. 우리는 모든 과정을 마무리지어야 하고, 이를 담당하는 기관계는 바로 배설계이다.

배설에 관해 이야기하기에 앞서, 모든 영양소는 노폐물을 만들어낸다는 사실을 인지하고 있어야 한다. 3대영양소인 탄수화물, 단백질, 지방은 공통적으로 물과 이산화탄소를 노폐물로 만들어내는데, 이는 세 가지 영양소가 공통으로 C, H, O 를 포함하고 있기 때문이다.

그러나, 단백질의 경우 한 가지의 노폐물을 더 배설하는데, 그것은 바로 '암모니아'이다. 이것은 문제가 되는데, 그 이유는 암모니아가 독성을 가지고 있기 때문이다. 즉, 암모니아의 배설은 반드시 해독 작용을 거쳐야 한다. 이러한 해독을 담당하는 곳은 배설계가 아닌 소화계의 '간'이 된다. 따라서 간을 거친 암모니아는 이를 요소(Urea)로 전환하며, 전환된 요소가 콩팥으로 이동하게 된다.

노폐물	배출 방식
이산화탄소 (탄수화물, 단백질, 지방)	폐에서 날숨으로 배출
물 (탄수화물, 단백질, 지방)	폐에서 날숨으로 배출 콩팥에서 오줌으로 배출
암모니아 (단백질)	간에서 요소로 전환 후 콩팥에서 오줌으로 배출

 

다음은 배설계의 구조에 대해 간단히 알아보자.

배설계의 구조 - 출처: 위키피디아

배설계의 구조이다. 마찬가지로 다소 많은 기관을 설명하고 있으므로, 중등 과정에서 필요한 곳만 소개하겠다. 먼저 배설이 일어나는 주 공간은 좌우 1개씩 가지고 있는 콩팥이다. 이 콩팥에서 배설의 전과정이 일어나게 된다. 콩팥은 길다란 관으로 연결되어 있는데, 이를 '오줌관'이라고 한다. 오줌관은 '방광'으로 연결되어 있다. 방광은 오줌을 잠시 모아두는 공간이다. 마지막으로 모인 오줌은 '요도'를 통해 배출된다.

한편 콩팥을 조금 더 알아보도록 하자. 콩팥은 기본 구성단위를 가지고 있다. '사구체' '보먼주머니' '세뇨관'이 그것이며, 이들을 우리는 '네프론' 이라고 부른다.

콩팥 단위 - 출처: 위키피디아

각각의 구조에 대한 이야기를 잠깐 해보도록 하자.

사구체와 보먼주머니 - 출처: 위키피디아

콩팥을 이루고 있는 사구체와 보먼주머니이다. 사구체는 혈관의 뭉텅이라고 보면 되겠다. 이곳이 보먼주머니를 지날 때는 크기가 큰 영양소들은 그냥 통과하는 반면, 다소 작은 영양소들(포도당, 아미노산 등)과 물 그리고 노폐물은 보먼주머니를 통과할 수가 있게 된다. 이를 '여과(filtration)' 과정이라고 한다.

위의 '콩팥 단위' 그림을 보면, 보먼주머니를 통과한 후에는 길다란 관이 보이는데, 이를 '세뇨관' 이라고 한다. 세뇨관에서는 비록 보먼주머니에서는 통과했지만 실제로 오줌으로 배출되어서는 안되는 중요한 영양소들 (포도당, 아미노산 등)을 다시 모세혈관으로 이동시키는 일을 한다. 이를 '재흡수' 라고 한다.

마지막으로 흡수된 것들 중 일부는 필요하지 않을 수도 있다. 대표적으로 과한 양이 물이 있겠다. 이러한 경우 모세혈관은 자의적으로 다시 세뇨관에게 이들을 보내는데, 이 과정을 '분비' 라고 한다. 분비 과정까지 끝난 물질들은 콩팥을 넘어 오줌이 되는 과정으로 향하게 된다.

콩팥	등쪽 좌우 1개 오줌 생성 기관 콩팥 겉질, 속질, 깔대기로 구분
	네프론	사구체	모세혈관 뭉치
		보먼주머니	사구체를 둘러싼 주머니
		세뇨관	보먼주머니와 연결된 관
오줌관	콩팥과 방광의 연결
방광	콩팥에서 만들어진 오줌을 모음
요도	방광에 모인 오줌을 배출

다음은 오줌의 생성 과정(배설의 전과정) 이다. 

여과	사구체 → 보먼주머니	크기가 작은 물질의 여과(포도당, 아미노산, 무기염류 등) 단백질 등은 여과되지 않음
재흡수	세뇨관 → 모세혈관	포도당, 아미노산과 같은 중요 물질 재흡수 (100%) 물, 무기염류 등 재흡수 (99%)
분비	모세혈관 → 세뇨관	여과되지 않고 혈액에 잔류한 노폐물 분비

 

2. 세포 호흡과 기관계

지난 단원에서 호흡에 대해 다뤘는데, 그때 호흡의 넓은 의미를 설명한 바 있었다. 넓은 의미의 호흡은 영양소와 산소가 반응하여 물과 이산화탄소로 분해되고, 이를 통해 에너지를 얻는 전 과정이다. 넓은 의미의 호흡을 '세포 호흡'이라고 한다.

이러한 세포 호흡 과정은 단순히 한 두가지의 기관이 작용하는 것이 아닌, 모든 기관계의 '통합적 작용'에 의해 일어난다. 즉, 어느 하나라도 자신의 일을 다하지 못한다면 세포 호흡이 원활하게 일어날 수 없다는 것이다.

Edited. 21.09.24