통합과학 중3 자극과 반응 심화

호르몬과 항상성

주요 호르몬(인슐린·글루카곤·에피네프린)의 역할과 음성 피드백으로 혈당·체온 항상성이 유지되는 원리를 이해한다.

호르몬은 내분비샘에서 만들어져 혈액을 타고 이동하며 표적 기관에 작용하는 화학 물질로, 서로 반대로 작용하는 호르몬들이 음성 피드백을 이루어 혈당량·체온 같은 몸의 상태를 일정하게 유지합니다.

음성 피드백은 에어컨의 온도 조절기와 같습니다. 설정 온도보다 더워지면 켜지고 시원해지면 꺼지는 식으로, '기준에서 벗어나면 되돌리는 방향으로' 작동합니다.

쉽게 말하면

자극과 반응에서 본 신경은 빠르지만 정해진 길로만 신호를 보냅니다. 그런데 혈당량처럼 온몸의 세포가 함께 맞춰야 하는 일에는 다른 방식이 필요합니다. 호르몬은 혈액이라는 공용 도로에 화학 물질을 흘려보내는 방식입니다. 온몸을 돌지만, 그 호르몬을 받아들이는 수용체를 가진 표적 세포만 반응합니다.

혈당 조절이 대표적입니다. 밥을 먹어 혈당이 올라가면 이자에서 인슐린이 나와 세포가 포도당을 받아들이고 저장하게 만들어 혈당을 낮춥니다. 반대로 굶어서 혈당이 떨어지면 이자에서 글루카곤이 나와 저장해 둔 것을 포도당으로 되돌려 혈당을 올립니다. 서로 반대 방향으로 일하는 두 호르몬이 번갈아 작동하며 혈당을 좁은 범위 안에 붙들어 둡니다.

에피네프린은 긴장하거나 위험한 상황에서 부신에서 분비되어 심장을 빨리 뛰게 하고 혈당을 올립니다. 몸이 당장 싸우거나 도망칠 수 있게 준비시키는 것입니다.

체온 조절도 같은 원리입니다. 추우면 몸이 떨려 열을 내고 피부 근처 혈관이 좁아져 열이 덜 빠져나가게 하며, 더우면 땀을 흘리고 혈관을 넓혀 열을 내보냅니다. 이렇게 기준에서 벗어난 만큼 되돌리려는 조절을 음성 피드백이라 하고, 그 결과 몸이 일정한 상태를 유지하는 것을 항상성이라고 합니다. 콩팥과 배설에서 배운 오줌량 조절도 몸속 물의 양을 일정하게 유지하려는 항상성의 한 방식입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

식사 후 혈당이 오르내리는 곡선

밥을 먹으면 혈당이 올라가고, 조금 뒤 인슐린이 분비되어 혈당이 다시 내려옵니다. 지나치게 내려가면 이번에는 글루카곤이 나와 끌어올립니다. 혈당 그래프가 위아래로 잔물결을 그리며 일정한 값 근처를 오가는 것은 조절이 실패해서가 아니라 음성 피드백이 정상 작동한 결과입니다.
예시 2

추울 때 몸이 떨리는 이유

떨림은 근육이 빠르게 수축·이완하는 것이고, 그 과정에서 열이 납니다. 억지로 참을 수는 있지만 내가 시작한 일이 아니라 몸이 체온을 되돌리려고 자동으로 하는 일입니다.
예시 3

놀랐을 때 심장이 뛰는 것

위험을 감지하면 에피네프린이 분비되어 심장 박동이 빨라지고 혈당이 올라갑니다. 근육에 산소와 포도당을 빨리 보내 당장 움직일 수 있도록 몸을 준비시키는 반응입니다. 위험이 지나가도 한동안 두근거림이 남는 것은, 이미 혈액 속에 퍼진 호르몬이 곧바로 사라지지 않기 때문입니다.

신경과 호르몬

구분	신경	호르몬
전달 방법	신경 세포를 따라 전기적 신호	혈액을 따라 화학 물질
속도	매우 빠르다	느리다
작용 범위	연결된 곳에 좁게	표적 기관에 넓게
지속 시간	짧다	오래간다

자주 하는 오해

인슐린과 글루카곤의 방향을 반대로 외우기

이렇게 생각하기 쉬움혈당이 낮아지면 인슐린이 나와서 혈당을 조절한다

실제로는혈당이 높을 때 인슐린이 나와 혈당을 낮추고, 혈당이 낮을 때 글루카곤이 나와 혈당을 올립니다.

'조절한다'는 말로 뭉뚱그리면 방향이 사라집니다. 음성 피드백의 핵심은 방향입니다 — 항상 '지금 벗어난 쪽의 반대로' 작동합니다. 혈당이 올라간 상황에서 혈당을 더 올리는 호르몬이 나온다면 그것은 조절이 아니라 폭주입니다. 어떤 호르몬이 나오는지 묻기 전에 '지금 몸의 상태가 기준보다 높은가 낮은가'부터 확인하세요.

호르몬이 특정 기관으로 배달된다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움인슐린은 이자에서 만들어져 필요한 기관으로만 전달된다

실제로는호르몬은 혈액을 타고 온몸을 돌아다닙니다. 다만 그 호르몬의 수용체를 가진 표적 세포만 반응합니다.

호르몬은 주소를 적어 보내는 택배가 아니라 마을 전체에 하는 방송에 가깝습니다. 방송은 모두에게 들리지만, 그 내용에 반응하도록 준비된 세포만 움직입니다. 그래서 호르몬은 아주 적은 양으로도 온몸에 넓게 작용할 수 있고, 대신 신경처럼 특정 부위만 콕 집어 빠르게 조절하지는 못합니다.