생명과학 고2 항상성과 몸의 조절

혈당 조절

인슐린과 글루카곤의 길항 작용으로 혈중 포도당 농도를 일정 범위로 유지하는 항상성 조절이다.

이자에서 나오는 인슐린과 글루카곤이 서로 반대 방향으로 작용해, 혈액 속 포도당 농도를 좁은 범위 안에 유지하는 항상성 조절입니다.

혈당은 '통장 잔고'가 아니라 '수도관을 흐르는 물의 농도'입니다. 너무 진해도, 너무 묽어도 안 되기 때문에 몸은 남으면 창고(간의 글리코젠)에 넣고, 모자라면 창고에서 꺼냅니다.

쉽게 말하면

혈당은 항상성의 대표 사례입니다. 사람의 정상 혈당은 대략 $100 mg$ / $100 mL$ (약 $0.1%$ )이고, 밥을 먹든 굶든 몸은 이 값 근처로 되돌리려 합니다. 뇌는 포도당을 거의 유일한 연료로 쓰기 때문에 혈당이 너무 낮으면 곧바로 의식을 잃고, 너무 높으면 혈액이 진해져 혈관과 콩팥이 상합니다. 양쪽 다 위험하니 조절은 두 방향이어야 합니다.

식사 후 혈당이 올라가면 이자의 $β$ 세포가 이를 감지해 인슐린을 분비합니다. 인슐린은 온몸의 세포가 포도당을 흡수하도록 돕고, 간에서는 남은 포도당을 글리코젠으로 묶어 저장하게 합니다. 그 결과 혈액의 포도당이 줄어들어 혈당이 내려갑니다.

반대로 오래 굶거나 운동을 해서 혈당이 떨어지면 $α$ 세포가 글루카곤을 분비합니다. 글루카곤은 간에 저장된 글리코젠을 다시 포도당으로 분해해 혈액으로 내보내게 하고, 혈당이 올라갑니다. 위급할 때는 여기에 교감 신경과 부신의 아드레날린까지 가세해 혈당을 더 빠르게 끌어올립니다.

이 두 방향을 이어 붙이면 원이 됩니다. 혈당이 오르면 그것을 낮추는 신호가 나오고, 낮아지면 다시 올리는 신호가 나옵니다. 결과가 원인을 되돌리는 이 구조가 음성 되먹임이며, 조절이 완벽해서 혈당이 딱 고정되는 게 아니라 항상 오르내리며 범위 안에 머문다는 점이 중요합니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

식사 후 두 시간의 그래프

밥을 먹으면 혈당이 먼저 오릅니다. 조금 뒤 인슐린 농도가 따라 오르고, 그다음에야 혈당이 내려가기 시작합니다. 세 곡선의 순서(혈당 상승 → 인슐린 상승 → 혈당 하강)가 조절의 인과를 그대로 보여 줍니다. 조절 신호는 언제나 변화를 감지한 뒤에 나오므로 한 박자 늦습니다.
예시 2

달리기를 오래 할 때

근육이 포도당을 계속 써서 혈당이 떨어지면 글루카곤과 아드레날린이 분비되어 간의 글리코젠을 분해합니다. 그래서 한참 달려도 혈당은 크게 떨어지지 않습니다. 저장고를 다 쓰면 그때부터 힘들어집니다.
예시 3

혈당이 높은데 소변으로 포도당이 나오는 이유

혈당이 너무 높으면 콩팥이 세뇨관에서 포도당을 전부 재흡수하지 못해 일부가 오줌으로 빠져나갑니다. 원래 포도당은 100% 재흡수되어 오줌에 나오지 않는 물질이므로, 오줌에서 당이 검출된다는 것은 혈당 조절이 무너졌다는 신호입니다.

자주 하는 오해

인슐린이 포도당을 '없앤다'고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움인슐린이 혈액의 포도당을 분해해 없애서 혈당이 내려간다

실제로는포도당은 사라지지 않습니다. 세포 안으로 들어가거나 간에서 글리코젠으로 저장되어 '혈액에서 빠져나갈' 뿐입니다.

혈당은 포도당의 총량이 아니라 혈액 속 농도입니다. 인슐린은 포도당의 위치를 혈액 밖으로 옮기는 신호이지 파괴자가 아닙니다. 이걸 알아야 글루카곤이 '어디서 포도당을 꺼내오는지'가 이해됩니다 — 아까 넣어 둔 그 창고입니다.

혈당이 높으면 세포도 에너지가 넘칠 거라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움당뇨병 환자는 혈액에 포도당이 많으니 세포는 에너지가 풍부하다

실제로는인슐린이 없거나 듣지 않으면 포도당이 세포 안으로 들어가지 못합니다. 혈액에는 넘치는데 정작 세포는 굶습니다.

혈액은 배달 트럭이고 세포가 목적지입니다. 인슐린은 세포 문을 여는 신호이므로, 그 신호가 없으면 트럭에 짐이 가득 실린 채 문 앞을 지나갑니다. 당뇨병 환자가 잘 먹는데도 체중이 빠지고 힘이 없는 이유가 이것입니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

내분비 계통고2 항상성고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

음성 되먹임고2 인슐린·글루카곤고2

같은 단원의 개념 — 항상성과 몸의 조절

자주 묻는 질문

Q1혈당을 낮추는 호르몬은 인슐린 하나뿐인데, 올리는 호르몬은 왜 여럿인가요?

혈당이 낮아지는 것이 훨씬 위급하기 때문입니다. 뇌는 포도당이 끊기면 몇 분 만에 손상되지만, 혈당이 잠깐 높은 것으로 바로 죽지는 않습니다. 그래서 몸은 혈당을 올리는 장치를 글루카곤, 아드레날린, 코르티코이드 등 여러 겹으로 마련해 두었습니다.

Q2혈당 조절은 호르몬만 하나요?

아닙니다. 시상 하부가 혈당 변화를 감지해 자율 신경으로 이자와 부신에 지시를 보냅니다. 신경이 빠르게 방아쇠를 당기고, 호르몬이 그 상태를 오래 유지하는 구조입니다.

Q3단 것을 많이 먹으면 당뇨병에 걸리나요?

당뇨병은 '혈당이 높은 상태'가 아니라 '혈당을 되돌리는 조절 장치가 고장 난 상태'입니다. 인슐린이 충분히 분비되지 않거나, 분비되어도 표적 세포가 반응하지 않는 것이 원인입니다. 건강한 사람은 아무리 달게 먹어도 몇 시간 뒤 혈당이 정상으로 돌아옵니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 항상성과 몸의 조절 수록 기본 (교육과정 단원)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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