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  1. 2020.09.07 폐. 폐와 조직의 가스 교환
  2. 2020.09.06 호흡의 중요성과 호흡기 구조 2
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 호흡 정리 3 

 

 

3. 폐, 폐와 다른 조직에서 일어나는 가스 교환 

 

폐는 흉강의 빈 공간을 다 차지한다. 

폐가 팽창하면 그 부위가 횡격막에 인접한다. 

주기관지와 폐동맥, 폐정맥이 심장과 접하는 안쪽에서 폐로 들어간다. 

이렇게 기관지나 혈관, 림프관 등이 (즉, 폐 뿌리가) 연결되는 폐의 입구 부위를 폐문이라 부른다. 

 

폐 부리
*폐 뿌리 - 폐문을 통하여 드나드는 기관지ㆍ동맥ㆍ정맥ㆍ림프관ㆍ신경이 가슴막에 둘러싸여 이룬 다발.

 

좌우 폐는 각각 흉막으로 덮여 있다. 

흉강을 안쪽에서 둘러싸는 흉막이 벽쪽흉막이다. 

내장쪽흉막과 벽쪽흉막 사이에 좁은 틈이 있다. 이건 흉막강이라 불리며, 호흡 때 폐 벽이 매끈하게 움직이도록 돕는 체액이 소량 채워져 있다. 

흉막액은 흉막 모세혈관에서 분리되어 림프계를 거쳐 배출되면서 끊임없이 바뀐다. 

흉막강의 압력은 대기압보다 낮고, 그래서 폐가 항상 곧게 서 있다. 

 

흉막. 흉막액

 

폐에서 일어나는 가스 교환 

 

폐에서 가스 교환은 확산(diffusion) 덕분에 일어난다. 심장에서 모세혈관으로 흐르는 혈액에는 이산화탄소가 많이 들어있다. 폐포의 공기에는 이산화탄소가 적고, 그래서 그게 혈관을 떠나 폐포로 들어간다. 

 

산소도 확산을 거쳐 혈액으로 들어간다. 혈액에는 자유 산소가 거의 없다. 왜냐하면, 그걸 적혈구에 있는 헤모글로빈이 끊임없이 결합하여 옥시헤모글로빈(산소 혈적소)으로 바꾸기 때문이다. Нb + 4O2 = НbO8. 동맥이 된 혈액은 폐포를 떠나 폐정맥을 따라서 심장으로 간다.  

 

그러나 이 가스 교환이 끊임없이 진행되기 위해서는, 폐포의 가스 구성이 일관되어야 한다. 이 일관성을 폐 호흡이 떠받친다. 즉, 과도한 이산화탄소는 밖으로 배출되고, 혈액에 흡수된 산소는 외부 신선한 공기의 산소로 대체된다. 

 

폐 가스 교환, 세포 조직 가스 교환, 모세혈관, 정맥혈, 세로 간 물질, 동맥혈, 허파꽈리, 세로, CO2, O2

 

 

다른 조직에서 일어나는 가스 교환 

 

온몸의 모세혈관에서 혈액은 산소를 내주고 이산화탄소를 받는다. (아래 <혈액 순환> 도식 참조). 

조직에는 산소가 적기 때문에, 옥시헤모글로빈이 헤모글로빈과 산소로 분해된다. 산소가 조직액으로 들어가고, 이 산소를 세포가 유기물의 산화를 위해 쓴다. 이때 나온 에너지가 세포와 조직의 활동에 쓰인다. 

 

조직에 이산화탄소가 많이 쌓인다. 이건 조직액으로 들어갔다가 다시 혈액으로 들어간다. 여기서 이산화탄소 일부가 헤모글로빈에 붙잡히고, 일부는 용해되거나 혈장 내 염분에 의해 화학적으로 결합된다. 이것을 (대)정맥혈이 우심방으로 운반하고, 거기서 우심실로 들어가는데, 우심실이 정맥혈을 폐로 내몬다. 폐순환이 이뤄진다. 폐에서 혈액은 다시 동맥이 되고, 좌심방으로 돌아와서 좌심실로 들어가고, 거기서 온몸순환으로 들어선다. 

 

(*조직액 -  동물의 각 조직 세포 사이에 있는 액체. 모세 혈관으로부터 혈장(血漿)이 스며 나온 것으로, 대부분 림프관으로 들어가서 림프가 되고 일부는 모세 혈관으로 들어간다. 혈액으로부터 산소와 양분을 받아 세포에 공급하고, 세포로부터는 이산화 탄소와 노폐물을 받아 혈액에 넘겨주는 역할을 한다.)

 

조직에서 산소가 더 많이 소비될수록, 공기 중의 산소가 더 많이 필요하다. 그런 까닭에 신체 작업 때 심장 활동과 폐 호흡이 동시에 증가한다.

 

참조 

혈액 순환
*체순환 : 좌심실에서 나온 동맥혈이 순환한 후 정맥혈이 되어 우심방으로 돌아오는 순환. 산소와 영양소를 조직 세포에 공급하고, 조직 세포에서 생긴 이산화탄소와 노폐물을 받아온다. 경로 : 좌심실 → 대동맥 → 온몸의 모세혈관 → 대정맥 → 우심방 * 폐순환 : 우심실에서 나온 정맥혈이 폐를 순환한 후 동맥혈이 되어 좌심방으로 돌아오는 순환. 이산화탄소를 내보내고 산소를 받아온다. 경로 : 우심실 → 폐동맥 → 폐포의 모세혈관 → 폐정맥 → 좌심방

 

*폐정맥 - 폐에서 산소를 받아들이고 이산화탄소를 배출한 깨끗한 동맥혈을 심장으로 보내는 좌우 두 개의 혈관. 

* 폐동맥 - 온몸을 돌고 심장으로 들어온 정맥혈을 폐로 보내는 혈관.

*대동맥 -  심장으로부터 온몸에 혈액을 내보내는 굵은 동맥. 체순환(體循環)의 본줄기를 이루는 2~3센티미터의 굵은 혈관. 심장의 좌심실 위쪽의 동맥원추(動脈圓錐)에서 시작되어 상행 대동맥, 동맥궁, 하행 대동맥의 셋으로 나뉜다. 

*대정맥 -  모세 혈관이나 작은정맥에 있는 혈액을 모아 심장의 우심방으로 보내는 두 개의 큰 정맥. 상반신의 피를 모으는 상대정맥과 하반신의 피를 모으는 하대정맥.

*하대정맥 -  척추동물에서 하반신의 혈액이 모이는 큰 정맥. 신정맥(腎靜脈)과 간정맥(肝靜脈)을 모아 횡격막(橫隔膜)을 통해 우심방(右心房)에 이르는 정맥.

*상대정맥 - 상반신의 피를 모아들이는 정맥계의 본간으로 좌우의 팔머리 정맥이 합류하는 정맥. 벽이 얇고 내압도 낮으며, 길이는 7센티미터 정도

*문맥 -  척추동물의 위, 창자, 이자, 지라의 모세관을 돌아온 정맥혈을 모아서 간으로 나르는 굵은 정맥.

(알림)  Voice Training에 관심 있는 분들은 여기를 참조해 주세요. 

 

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 호흡 정리 1 

 

1. 호흡의 중요성

 

음식 없이는 몇 주, 물 없이는 며칠을 지낼 수 있겠으나, 공기 없이는 겨우 몇 분만 버틸 수 있다. 영양소는 물과 마찬가지로 몸에 축적되는데, 신선한 공기의 축적은 폐활량에 달려 있다. 그래서 공기를 끊임없이 바꿔줘야 하는 것. 폐의 환기 덕분에 폐에는 거의 일정한 가스 혼합물이 유지되는데, 이 혼합물은 산소가 혈액에 들어가고 이산화탄소와 다른 가스 분해 생성물과 수분이 혈액에서 배출되는 데 필수적이다. 

 

조직에 산소가 충분히 들어가지 못할 때 조직의 기능이 깨진다. 왜냐하면, 유기물의 분해와 산화가 중단되고, 에너지가 나오지 않으며, 그래서 에너지 공급이 중단된 세포들이 죽어버리기 때문에. 한마디로, 유기물의 생물학적 산화가 없으면 세포의 활동이 불가능하다

 

 

신체와 외부 환경 간의 가스 교환 (외부 호흡) 또 에너지의 분출과 저장을 낳는, 세포 내 산화 과정을 (내부 호흡 혹은 세포 호흡을) 촉진하는 과정을 통틀어 호흡이라 부른다. 인체에서 가스 교환은 4단계로 이뤄진다. 

1) 폐로 들어온 공기와 폐포 사이의 가스 교환 

2) 폐포와 혈액 간의 가스 교환 

3) 혈액이 가스를 운반 

4) 혈액과 조직 간의 가스 교환. 

호흡기 체계는 가스 교환의 첫 번째 부분만 수행한다. 나머지는 순환계가 수행. 따라서 호흡계와 순환계는 서로 밀접하게 연관된다. 

 

호흡기는 가스 교환의 촉진 이외에도 중요한 기능을 두 가지 더 수행한다.

1) 체온 조,

2) 목소리 생산에 관여. 

호흡할 때 폐 표면에서 수분이 증발하고, 이로 인해 혈액과 전신의 쿨링이 이뤄진다. 게다가 폐는 후두의 성대를 진동케 하는 공기 흐름을 만든다. 

 

2. 호흡기의 구조와 기능 

 

호흡기 구조
상기도 (왼쪽: 호흡 때, 오른쪽: 삼킬 때)

 

하기도, 기관, 기관지, 폐포
하기도와 폐

 

공기는 기도를 따라 폐포로 들어간다. 비강과 구강, 비인두, (구)인두가 상기도를 이루며, 호흡기 하부인 하기도에는 후두와 기관, 기관지, 허파 등이 들어간다.

 

기관지는 수많은 가지를 쳐서 기관지 나무를 만든다. 기관지가 갈라지고 갈라져서 가장 작고 가느다란 가지를 세기관지(bronchiole)라 부른다. 허파로 들어간 세기관지들의 끝에는 포도송이 모양의 자루가 무수히 달려 있다. 이것이 폐포 또는 허파꽈리이다. 

 

폐포
(현미경으로 확대한) 폐포

 

폐포들은 서로 아주 밀접한 상태에서 모세혈관 네트워크와 조밀하게 얽혀 있다. 모세혈관 벽과 허파꽈리의 벽은 단층 편평 상피로 덮여 있다. 따라서 이를 통해 가스 교환이 쉽게 이뤄지니, 폐포에서 혈액으로 산소가 들어가고, 반대로 혈액에서 폐포로 이산화탄소가 들어간다. 

 

(*세기관지 - 기관지가 계속 갈라져서 벽에 연골이 없는 가느다란 기관지. 기관지가 대략 여섯 번째 갈라져서 지름이 1mm 이하가 되고 상대적으로 벽에 민무늬 근육과 탄력 섬유가 많아진다.) 

(*폐포 - 허파로 들어간 기관지의 끝에 포도송이처럼 달려 있는 자루. 폐포벽을 중간에 두어 호흡 가스와 혈액 내 가스의 교환이 이루어진다.)

 

좌우의 폐는 각각 흉강의 단단히 밀폐된 부분을 차지한다. 그 사이에 심장이 있다. 폐는 폐 흉막으로 덮여 있다. 

 

비강에는 구불구불한 통로가 몇 개 있으며, 이 통로는 코중격에 의해 좌우 부위로 나뉜다. 비강 안쪽 표면은 섬모 상피로 덮여 있다. 섬모 상피가 분비하는 점액이 바깥에서 들어오는 공기를 촉촉하게 하고 먼지를 거른다. 점액에는 미생물에 치명적으로 작용하는 물질이 들어있다. 섬모 상피의 섬모는 비강에서 점액을 배출한다.  

(*섬모 상피 – 상피 조직의 하나로, 섬모 세포가 모여서 된 것. 포유류의 氣管이나 氣管支 안쪽 표면에서 볼 수 있다.)

 

후각 신경, 혈관
비강

 

비강의 벽에는 혈관 네트워크가 촘촘하게 깔려 있다. 따뜻한 동맥혈이 들어오는 찬 공기를 맞이하여 데운다. 섬모 상피 표면에는 식세포와 림프구가 있으며, 항체도 있다. 비강 윗부분을 덮고 있는 점막 상피에는 냄새를 감지하는 후각 세포가 있다. 코를 찌르는 냄새가 나면 호흡이 반사적으로 정지한다. 

 

그리하여, 비강에서는 공기가 데워지고 습도를 맞추고 정화되며 일부 살균되어, 신체가 전반적으로 보호된다. 

공기는 비강에서 비인두로 흘러들고, 이어서 구강과도 연결되는 구인두로 흘러든다. 그래서 코로도 입으로도 호흡할 수 있는 것이다. (호흡은 반드시 코로 해야 하지만) 입으로 숨쉬기가 더 쉽다. 그래서 피곤할 때 사람들이 본능적으로 입을 숨을 쉰다. 

공기는 구인두에서 이제 후두로 들어간다. 

 

후두는 목소리 생성 기관 (* <근 탄력 이론>). 후두는 넓은 관으로서 중간이 좁아져서 모래시계처럼 보인다. 후두는 연골로 이뤄져 있다. 큰 방패 연골이 그 전면과 측면을 덮는다. 남자들 경우 후두가 조금 앞으로 튀어나와 후골을 이룬다. 또는, Adam’s apple. 

 

후두개, 방패 연골, 반지 연골, 피열 연골, 성대주름
뒤쪽에서 본 후두 (후두의 틀이 되는 방패 연골, 성대주름이 있는 반지 연골, 성문 개폐를 맡는 피열 연골)

 

후두의 좁은 부위에 성대주름이 있다. 성대주름은 두 쌍이 있지만, 목소리 생성에는 아래쪽 한 쌍만 관여한다. (목청인) 진성대와 거짓 성대. 성대는 붙었다 떨어짐으로써 그 사이에서 생기는 성문의 모양을 바꿀 수 있다. 

사람이 차분하게 숨 쉴 때 성대는 벌어져 있다. 심호흡 때는 더 멀리 떨어지고, 노래하거나 말할 때 서로 접하면서 좁은 틈새만 남아 그 가장자리가 진동한다. 이 성대주름이 바로 목소리 높이를 좌우하는 소리 진동의 원천이다. (*목소리 생산<근 탄력 이론>. 이와 다른 <신경 크로낙시 이론>도 있다). 남자들 경우 성대주름이 더 길고 더 두꺼우며, 진동 횟수가 더 낮고, 그래서 남자 목소리가 더 낮다. 아이들과 여자들 경우 성대가 더 얇고 짧아서 목소리가 더 높다. 

 

후두에서 형성되는 소리는 두개골에 위치하며 공기를 품고 있는 부비강공명강에 의해 증폭된다. (다음 그림 참조). 이 강들의 벽이 공기 흐름으로 조금 진동하며, 이로 인해 소리가 강화되고 여러 음조를 띠게 된다. 이 추가적인 음조에 따라 목소리 음색이 정해진다. 

 

성대에서 나는 소리는 아직 말소리가 아니다. 똑똑히 조음된 말소리는 (조음기관인) 혀와 입술, 턱, 소리 흐름 분포에 따라 구강과 비강에서 형성된다. 똑똑히 발음된 소리를 낼 때 앞에 나열한 기관들이 하는 작업을 조음(articulation) 혹은 분절이라고 한다. 

(*분절 – 말소리가 나오도록 관여하는 성대, 목젖, 혀, 이, 입술 따위와 같은 발음 기관의 움직임).

 

올바른 조음은 아이가 모국어를 배우는 1세에서 5세 사이에 특히 쉽게 형성된다. 어린애들과 의사소통할 때 아이들의 혀짤배기소리 등 잘못된 발음을 용인하면서 따라 해선 안 된다. 그건 아이들의 오류를 굳히고 언어 발달을 방해하니까. 

 

(기관과 기관지, 부비강, 편도선, 아데노이드 등에 관한 정보가 이어집니다.) 

(알림)  Voice Training에 관심 있는 분들은 여기를 참조해 주세요.

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