생물학 - 비뇨(배설)계통

1. 비뇨(배설)계통

우리 몸은 매일 다양한 음식물을 섭취하고 영양소를 흡수한 후, 나머지 노폐물은 소변을 통해 배설한다. 이러한 기능을 돕는 기관계를 비뇨(배설)계통이라고 한다. 이는 소변을 생성하는 콩팥(kidney), 소변을 운반하는 분비관인 요관(ureter), 소변을 저장하는 방관(bladder), 방광으로부터 나온 소변을 배출하는 요도(urethra)로 구성되어 있다.

1) 콩팥(kidney)

콩팥은 대략 11~12cm로, 척추를 사이에 두고 등쪽에 두 개가 서로 맞은 편에 자리잡고 있다. 콩팥은 콩팥겉질과 콩팥수질 그리고 콩팥깔때기(신우)로 구성되어 있다. 콩팥은 약 100만개의 네프론(nephron)으로 이루어져 있는데, 네프론은 혈액을 걸러내는 콩팥의 기능적 단위로서 콩팥소체(신소체)와 세뇨관으로 구성되어 있다. 콩팥소체는 토리와 보우만주머니로 되어 있으며, 세뇨관은 모세혈관이 그물 모양으로 둘러싸고 있다. 또 세뇨관은 토리쪽곱슬세관(근위곡세뇨관), 콩팥세관고리(헨레고리), 먼쪽곱슬세관(원위곡세뇨관)으로 나누어져 있다.

2) 소변의 생성

콩팥의 기능 중 가장 중요한 것은 배설장기로서의 기능이다. 콩팥은 대사과정에서 생성된 대사산물이나 노폐물을 배설하여 수분과 전해질의 균형을 조절하고 신체의 항상성을 유지한다. 이 과정에서 생성되어 배설되는 것이 소변이다. 소변이 생성되기 위해서는 토리에서의 여과, 세뇨관에서의 선택적 재흡수 및 분비라는 3가지의 과정을 거치게 된다.

▲ 소변의 생성과정

① 여과

콩팥소체의 토리(사구체)로부터 혈구와 단백질 이외의 혈액성분이 보우만주머니에서 여과되어 토리여과액, 즉 원뇨가 된다. 이때 여과되는 물질은포도당, 아미노산, 물, 질소와 같은 저분자이다. 일반적으로 하루에 생성되는 원뇨는 약 150L이지만 대부분 재흡수되고 소변으로는 약 1.5L가 배설된다.

② 재흡수(능동, 삼투, 확산) 및 분비

토리쪽곱슬세관에서 여과된 포도당, 아미노산, 단백질 등이 100% 능동 과정을 통해 재흡수된다. 이후 콩팥세관고리(헨레고리)의 내림부분에서는 물이 삼투현상으로 흡수되고, 오름부분에서 나트륨, 칼슘과 같은 무기질이 능동 과정을 통해 재흡수된다. 다음 먼쪽곱슬세관(원위곡세뇨관)에서는 무기질이 능동 과정을 통해 재흡수를 조절한다. 이때 알도스테론의 분비가 나트륨 재흡수를 증가시키고, 부갑상샘호르몬이 칼륨의 재흡수를 돕는다. 다음으로 집환관에서는 남아있는 물의 재흡수를 삼투 현상으로  조절한다. 이때 도와주는 호르몬이 항이뇨호르몬이다. 즉, 물은 99%가 재흡수된다. 이 과정에서 암모니아나 요소, 크레아틴과 같이 덜 걸러진 노폐물은 모세혈관에서 세뇨관으로 이동하는데, 이것을 분비라고 한다.

③ 배설

이후 체액의 산-염기평형을 일정하게 유지하기 위해서 소변을 통해 수소를 암모늄 이온으로 배설한다. 토리쪽곱슬세관의 세포 내에서는 아미노산이 분해되어 암모니아가 생산된다. 암모니아는 세포막을 자유롭게 통과하여 세뇨관강 내에 확산되고, 이후 소변으로 배설된다.

3) 콩팥의 기능

① 체액 및 삼투압의 조절

② 혈압조절

레닌을 분비해서 나트륨의 재흡수를 증가시켜 순환혈액량을 증가시키고 혈압을 상승시킨다. 이와 반대로 콩팥 속질부위에서 주로 생산되는 프로스타란딘과 먼쪽곱슬세관에서 생상되는 칼리크레인은 혈관을 확장시켜 혈압을 낮추는 기능을 한다.

③ 적혈구 조혈인자 생성

④ 비타민 D 활성화를 통한 칼륨대사

* 콩팥의 여과, 배설, 재흡수율

물질	여과량	배설량	재흡수량(%)
물	180	1.8	99.2
포도당	180	0	100
요소	56	28	50
크레아틴	1.4	1.4	0

4) 요관

요관은 콩팥깔때기(신우)와 방광을 연결하는 길이 25~30cm, 지름 4~7mm의 관으로서, 요관의 벽은 민무늬근육으로 구성되어있어 콩팥에서 생성된 소변을 끊임없는 꿈틀운동을 통해 방광으로 운반한다. 요관은 방광벽에 비스듬히 열려 있어서, 방광이 소변으로 가득 차 방광내압이 상승하더라도 요관으로 역류하지 않는 역류방지 기능이 있다.

5) 방광

골반공간 내에서 두덩뼈(치골)의 후방, 남성은 곧창자(직장)의 앞면, 여성은 자궁의 앞면주머니 모양의 장기로서, 소변을 일시적으로 저장하는 장소이다.

6) 요도

요도는 직경 1cm 이하의 관으로, 길이는 여성의 3~4cm, 남성은 16~20cm로 요도를 개방시켜 소변을 배출한다.

 

요점정리

네프론-소변의 생성과정 *소변의 중요성

배설계통(비뇨계통)-콩팥, 요관, 방관, 요도