해부학의 이해 (순환계)

1. 해부학의 이해 순환계

순환계는 몸 안의 각 기관에 영양과 산소, 에너지 등을 공급하고, 생명 활동으로 생기는 이산화탄소, 노폐물 등을 호흡계통이나 비뇨계통으로 전달하여 몸 밖으로 배출하도록 하는 혈액이나 림프액 같은 체액의 흐름을 담당하는 계통이다. 혈액의 순환은 심장의 운동에 의해 이루어진다. 순환 중인 혈액은 산소의 운반, 영양분의 공급, 대사 과정에서 생긴 노폐물의 제거, 체온의 유지, 호르몬의 운반과 같은 역할을 한다.


2. 종류

자포동물이나 편형동물과 같이 구조가 단순한 동물은 위수강을 통하여 외부와 직접적으로 물질 교환이 이루어지므로 별도의 순환계가 필요 없다. 그러나 보다 복잡한 구조의 동물의 몸은 여러 겹의 세포층으로 이루어져 있어 외부와 직접적인 물질 교환이 불가능하기 때문에 순환계를 통하여 물질 교환이 이루어진다.

폐쇄형 순환계
환형동물과 연체동물 중 두족류, 척삭동물 등에서 관찰된다. 동맥과 정맥 사이에 모세혈관이 있기 때문에, 혈액이 혈관 내로만 흐른다. 높은 유압을 형성하기 때문에 에너지를 많이 소모하지만, 산소와 물질을 빠르게 운반할 수 있다. 멍이 크거나 운동성이 높은 생물에게 적합하다. 특정 조직에 선별적으로 혈액을 수송할 수 있다. 혈림프와 다르게, 폐쇄 순환계에서는 혈액에서 Fe2+을 지니고 있는 헤모글로빈이 산소를 운반한다.

개방형 순환계
대부분의 연체동물과 절지동물에서 관찰된다. 동맥과 정맥 사이에 모세혈관이 없기 때문에, 동맥을 흐르던 혈림프가 조직으로 직접 유출된다. 혈림프와 세포 사이에 산소와 이산화탄소 등의 물질 교환이 이루어진다. 혈림프에서는 Fe2+을 지니고 있는 hemocyanin이 산소를 운반한다. 산소가 결합하지 않은 hemocyanin은 무색이고 산소가 결합한 hemocyanin은 파란색이기 때문에, 혈림프는 파란색을 띤다. 낮은 유압을 형성하기 때문에, 에너지를 절약할 수 있다.


3. 심장

척추동물의 심장 종류
혈관을 통한 혈액의 흐름은 심장의 박동을 통해 이루어진다. 심장의 박동은 자율적이어서 심장을 체외로 척출하여도 적당한 조치를 하면 계속하여 박동한다. 이와 같은 자동성은 심장이 중추신경계의 지배를 받지 않고도 수축하는 능력이 있기 때문이다. 심장의 박동원인 굴심방결절 신경세포와 근육세포의 성질을 동시에 지니고 있어 주기적으로 심장 전체에 전류 자극을 보내 박동을 일으킨다.

1. 포유류와 조류 : 포유류와 조류는 완전히 분리된 두 개의 심실과 심방을 가지고 있다. 심장의 좌측과 우측이 격벽으로 완전히 구분되어 있기 때문에, 산소가 풍부한 동맥혈과 산소가 부족한 정맥혈이 섞이지 않아 효율이 높다. 
혈액의 흐름은 우심실 - 폐동맥 - 허파 - 폐정맥 - 좌심방 - 좌심실 - 대동맥 - 온몸 - 대정맥 - 우심방의 순서로 이루어진다. (2 심방 2 심실)
2. 양서류 : 양서류는 하나의 심실과 두 개의 심방으로 된 심장을 가지고 있다. 산소가 풍부한 동맥혈과 산소가 부족한 정맥혈이 섞이기 때문에, 효율이 떨어진다. (2 심방 1 심실)
3. 원구류, 어류 : 어류의 심장은 두 개의 방으로 나뉘어 있다. 근육이 얇고 온몸의 피를 받아들이는 심방과 두꺼운 근육층이 있고 혈액을 아가미로 보내는 심실이 그것이다. 심실을 통해 아가미로 보내진 혈액은 가스 교환을 한 뒤 등 쪽의 대동맥을 통해 온몸으로 전달되고 온몸에서 다시 정맥을 통해 심장으로 돌아온다. 즉, 역류 교환이 일어나 아가미를 통한 물의 흐름과 혈액의 흐름이 반대이기 때문에, 기체 교환이 더욱 효율적으로 일어나게 된다. 배설계와 체온조절에서도 역류 교환이 일어난다. (1 심방 1 심실)
4. 파충류 : 파충류는 하나의 심실과 두 개의 심방으로 된 심장을 가지고 있다. 그러나, 양서류와 달리 파충류의 심실은 격막으로 부분적으로 나뉘어 있어 동맥혈과 정맥혈의 혼합을 억제한다. 즉, 심실 간의 격벽이 불완전하다. 산소가 풍부한 동맥혈과 산소가 부족한 정맥혈이 섞이기 때문에, 양서류보다 효율이 높지만 조류에 비해 효율이 떨어진다. 예외적으로 악어는 완벽하게 분리된 두 개의 심실을 가지고 있다. (2 심방 불완전 2 심실)


인체의 심장 구조
포유류이기 때문에 2 심방 2 심실 구조를 갖는다. 혈액이 혈관에서 심장으로 들어올 때, 혈액이 유입되는 심장 내 빈 곳을 심방이라고 하며, 혈액이 심장에서 혈관으로 나올 때, 혈액이 유출되는 심장 내 빈 곳을 심실이라고 부른다. 심방은 심실 위에 존재한다. 심실에서 혈액이 빠져나오는 혈관을 동맥이라고 하며, 들어가는 혈관을 정맥이라고 한다.

혈액의 이동 경로
2 심방 2심 실이므로, 심장의 좌측과 우측이 격벽으로 완전히 구분되어 있기 때문에, 산소가 풍부한 동맥혈과 산소가 부족한 정맥혈이 섞이지 않는다. 따라서 조직에 산소를 더욱 효과적으로 공급할 수 있다. 폐정맥과 대동맥에는 동맥혈이, 대정맥과 폐동맥에는 정맥혈이 흐른다.
우심실 - 폐동맥 - 폐 - 폐정맥 - 좌심방 - 좌심실 - 대동맥 - 조직 - 대정맥 - 우심방

체순환: 좌심실에서 뿜어진 혈액이 조직에 산소를 공급하고, 조직으로부터는 이산화탄소를 받아 우심방으로 돌아오는 경로이다.
폐순환: 우심실에서 뿜어진 혈액이 폐에서 이산화탄소를 내보내고, 산소를 받아들여 좌심방으로 돌아오는 경로이다.

심장의 작동
심장은 스스로 규칙적인 활동 전위를 발생시키는 10%의 자동 조율 세포와 실제 수축을 담당하는 90%의 수축세포로 구성되어 있다.