생명과학 고2 항상성과 몸의 조절

시냅스

뉴런 간 신호 전달 부위로, 신경 전달 물질이 시냅스 소포에서 방출되어 수용체에 결합한다.

뉴런의 축삭 말단과 다음 세포 사이의 좁은 틈으로, 전기 신호가 신경 전달 물질이라는 화학 물질로 바뀌어 건너가는 지점입니다.

강을 사이에 둔 두 마을 같습니다. 다리가 없으니 배(신경 전달 물질)에 짐을 실어 보냅니다. 배는 한쪽에만 있으므로 짐은 언제나 한 방향으로만 건너갑니다.

쉽게 말하면

흥분 전도로 축삭 끝까지 온 신호는 그대로 다음 뉴런으로 넘어가지 못합니다. 두 뉴런 사이에 아주 좁지만 분명한 틈이 있기 때문입니다. 여기서 신호는 방식을 바꿉니다.

활동 전위가 축삭 말단에 도착하면 $C a^{2 +}$ 이 세포 안으로 들어오고, 이것이 신호가 되어 시냅스 소포가 세포막과 융합합니다. 소포 안에 담겨 있던 아세틸콜린 같은 신경 전달 물질이 틈으로 쏟아져 나오고, 건너편 세포막의 수용체에 결합합니다. 수용체에 물질이 붙으면 그 세포의 이온 통로가 열려 막전위가 변하고, 역치를 넘으면 새로운 활동 전위가 시작됩니다.

이 화학적 단계 때문에 두 가지가 생깁니다. 첫째, 시간이 조금 걸립니다(시냅스 지연). 둘째, 방향이 한쪽으로 고정됩니다 — 소포와 전달 물질은 보내는 쪽에만 있고, 수용체는 받는 쪽에만 있기 때문입니다.

일견 비효율적으로 보이는 이 구조가 사실은 신경계의 힘입니다. 전달 물질의 양을 조절할 수 있고, 흥분을 일으키는 물질뿐 아니라 억제하는 물질도 보낼 수 있으며, 여러 뉴런에서 온 신호를 합쳐서 판단할 수 있습니다. 전선을 그냥 이어 붙였다면 켜고 끄는 것 말고는 할 수 있는 일이 없었을 것입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

축삭 가운데를 자극해도 신호가 앞뒤로 다 퍼지지 않는 이유

한 축삭 안에서는 자극 지점에서 양쪽으로 퍼질 수 있지만, 시냅스를 만나면 거기서 막힙니다. 소포가 없는 쪽에서는 전달 물질을 내보낼 수 없기 때문입니다. 신경계 전체에서 신호의 방향이 지켜지는 것은 시냅스 덕분입니다.
예시 2

전달 물질을 분해하지 않으면

쓰고 난 신경 전달 물질은 곧바로 분해되거나 회수됩니다. 만약 분해가 막히면 수용체가 계속 자극받아 근육이 풀리지 않고 굳습니다. 신호를 '끄는 일'도 켜는 일만큼 중요하다는 뜻입니다.
예시 3

억제성 시냅스

모든 신경 전달 물질이 흥분을 일으키는 것은 아닙니다. 어떤 물질은 받는 세포를 오히려 과분극시켜 활동 전위가 생기기 어렵게 만듭니다. 브레이크 역할을 하는 시냅스가 있어야 필요 없는 신호를 걸러 낼 수 있습니다.

자주 하는 오해

시냅스에서 활동 전위가 그대로 건너간다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움전기 신호가 틈을 뛰어넘어 다음 뉴런으로 옮겨 간다

실제로는전기 신호는 축삭 말단에서 끝나고, 화학 물질이 틈을 건너가 다음 세포에서 새 전기 신호를 일으킵니다.

전기 → 화학 → 전기로 두 번 바뀝니다. 이 변환이 있어야 신호의 세기를 조절하거나 억제할 수 있습니다. '건너뛴다'는 표현은 도약 전도에 쓰는 말이지, 시냅스에 쓰는 말이 아닙니다.

시냅스가 양방향으로 신호를 주고받는다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움두 뉴런이 붙어 있으니 신호가 오갈 수 있다

실제로는전달 물질을 담은 소포는 보내는 쪽에만, 수용체는 받는 쪽에만 있어 신호는 한 방향으로만 갑니다.

구조가 비대칭이기 때문입니다. 받는 쪽 세포막에 활동 전위가 생겨도 그 세포에는 이 시냅스로 내보낼 소포가 없습니다. 이 일방통행 덕분에 감각은 중추로, 명령은 반응기로 가는 방향이 흐트러지지 않습니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

흥분 전도고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

근수축고2

같은 단원의 개념 — 항상성과 몸의 조절

자주 묻는 질문

Q1시냅스 지연은 왜 생기나요?

소포가 융합하고, 전달 물질이 틈을 확산해 건너가고, 수용체에 결합해 통로를 여는 데 시간이 걸리기 때문입니다. 뉴런을 여러 개 거치는 경로가 반사보다 느린 것도 시냅스를 여러 번 지나기 때문입니다.

Q2한 뉴런이 여러 시냅스에서 신호를 받으면 어떻게 되나요?

받은 흥분성 신호와 억제성 신호를 모두 합쳐서, 그 합이 역치를 넘을 때만 활동 전위를 냅니다. 뉴런이 단순한 중계기가 아니라 판단하는 소자인 이유입니다.

Q3뉴런과 근육 사이에도 시냅스가 있나요?

네. 운동 뉴런과 근육 세포가 만나는 곳에서도 같은 방식으로 신경 전달 물질이 방출되어 근육의 막전위를 바꿉니다. 이것이 근수축의 출발점입니다.

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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