통합과학 중2 동물과 에너지

소화·순환·호흡·배설

영양소의 소화·흡수와 혈액 순환, 기체 교환, 노폐물 배설의 통합적 과정을 학습한다.

소화계가 영양소를 흡수하고, 호흡계가 산소를 들여오고, 순환계가 이 둘을 온몸의 세포로 나르고, 배설계가 세포에서 생긴 노폐물을 내보내는 네 기관계의 연결 과정입니다.

몸을 하나의 공장이라고 하면, 소화계는 원료를 다듬는 작업장, 호흡계는 산소 공급소, 순환계는 공장 안을 도는 컨베이어 벨트, 배설계는 폐기물 처리장입니다. 어느 하나가 멈추면 나머지도 소용이 없습니다.

쉽게 말하면

동물과 에너지에서 봤듯이 세포는 포도당과 산소를 받아야 에너지를 낼 수 있습니다. 문제는 우리가 먹는 밥은 세포막을 통과하기에 너무 큰 덩어리라는 점입니다. 그래서 소화가 필요합니다. 소화는 크게 두 가지입니다. 씹고 위가 꿈틀거려 잘게 부수는 기계적 소화, 그리고 소화 효소가 큰 분자를 작은 분자로 자르는 화학적 소화입니다. 녹말은 포도당으로, 단백질은 아미노산으로, 지방은 지방산과 모노글리세리드로 잘립니다.

작아진 영양소는 소장 안쪽 벽의 융털에서 흡수됩니다. 융털 하나에는 모세혈관과 암죽관이 들어 있어, 물에 잘 녹는 포도당·아미노산은 모세혈관으로, 물에 잘 녹지 않는 지방의 소화 산물은 암죽관으로 들어갑니다. 소장 안쪽이 주름지고 융털로 덮여 있는 이유는 단 하나 — 표면적을 넓혀 더 많이, 더 빨리 흡수하기 위해서입니다.

한편 코와 기관을 지나 폐로 들어온 공기는 폐포에서 혈액과 만납니다. 산소는 공기 쪽에 많으니 혈액으로, 이산화 탄소는 혈액 쪽에 많으니 공기 쪽으로 저절로 이동합니다. 이 이동은 확산이어서 몸이 따로 힘을 쓰지 않습니다.

이제 영양소와 산소를 실은 혈액을 심장이 온몸으로 밀어 보냅니다. 세포는 그것으로 세포 호흡을 하고, 이산화 탄소와 물과 요소를 내놓습니다. 이산화 탄소는 다시 폐로 가서 숨으로 나가고, 물과 요소는 콩팥에서 걸러져 오줌으로 나갑니다. 네 기관계는 각각 따로 배우지만, 실제로는 이 하나의 고리로 돌아갑니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

소장이 길고 안쪽이 울퉁불퉁한 이유

소장 안쪽에는 주름이 있고, 그 위에 융털이 빽빽하게 나 있습니다. 같은 길이의 매끈한 관보다 닿는 넓이가 훨씬 커집니다. 영양소는 벽에 닿아야 흡수되므로, 넓이가 넓을수록 흡수가 잘 됩니다. 폐가 하나의 큰 주머니가 아니라 수많은 폐포로 나뉜 것도 똑같은 이유입니다.
예시 2

숨을 들이쉴 때 몸에서 일어나는 일

갈비뼈가 올라가고 가로막이 내려가면 가슴 속 공간이 넓어집니다. 공간이 넓어지면 안쪽 압력이 낮아지고, 압력이 낮은 쪽으로 공기가 밀려 들어옵니다. 폐 스스로 부풀어 공기를 빨아들이는 것이 아니라, 압력 차이 때문에 들어오는 것입니다.
예시 3

혈액이 한 바퀴 도는 동안 바뀌는 것

폐를 지난 혈액은 산소가 많고, 소장을 지난 혈액은 영양소가 많고, 온몸의 조직을 지난 혈액은 이산화 탄소와 노폐물이 많고, 콩팥을 지난 혈액은 노폐물이 적습니다. 어느 기관을 막 지났느냐에 따라 같은 혈액의 성분이 달라집니다.

자주 하는 오해

대변으로 나가는 것을 '배설'이라고 부르기

이렇게 생각하기 쉬움먹은 것이 대변으로 나가니까 그것이 배설이다

실제로는대변은 소화·흡수되지 않고 소화관을 그냥 통과한 찌꺼기를 내보내는 것이라 '배출'이라 하고, 배설은 세포 호흡 결과 생긴 노폐물(이산화 탄소·물·요소)을 몸 밖으로 내보내는 것입니다.

기준은 '혈액을 거쳤는가'입니다. 배설되는 노폐물은 세포에서 만들어져 혈액에 실려 콩팥이나 폐까지 갔다가 나갑니다. 반면 대변의 대부분은 애초에 흡수된 적이 없어 몸 안(혈액)에 들어간 적이 없습니다. 소화관 속은 사실상 '몸 바깥으로 뚫린 통로'라고 보면 이해가 쉽습니다.

소화를 '음식을 잘게 씹는 일'로만 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움이로 잘게 부수기만 하면 영양소가 흡수된다

실제로는아무리 잘게 씹어도 녹말은 녹말입니다. 소화 효소가 분자를 포도당처럼 작은 단위로 잘라야 비로소 흡수됩니다.

흡수란 영양소가 융털의 세포막을 통과하는 일입니다. 눈에 보이는 크기를 줄이는 것(기계적 소화)은 효소가 달라붙을 표면적을 넓혀 줄 뿐이고, 실제로 통과 가능한 크기로 만드는 것은 화학적 소화입니다.