커뮤니티 > 미생물이야기



미생물이야기 혈액의 구조와 기능 에 대해 알아보자.
2013-08-13 15:00:32
이엠생명과학연구원

혈액의 구조와 기능

 

1. 개요

 

1) 성분

정상적으로 적혈구는 혈액 총량의 45%를 구성하며, 혈액 총량에 대한 퍼센트가 적혈구 용적(hematocrit)이다. 백혈구와 혈소판은 혈액 용량의 1% 이하를 차지한다. 혈장이 전혈의 나머지 55%를 구성하고 있다.

 

2) 물리적 특성과 용량

혈액은 특이한 금속 맛이 나는 끈적거리고 불투명한 액체이다. 혈액이 운반하는 산소량에 따라, 혈액의 색깔은 선홍색에서 암적색으로 다양하다. 혈액은 세포 성분 때문에 물보다 진하고, 점도가 약 5배 이상 높다. 혈액은 pH 7.35~7.45로 약알칼리성이며, 혈액의 온도는 항상 체온보다 약간 높다. 혈액은 체중의 약 8%를 차지하며 평균 혈액량은 건강한 성인 남자(5~6L)가 건강한 성인 여자(4~5L)보다 더 많다.

 

3) 기능

① 분배

- 폐로부터 산소를, 소화기관으로부터는 영양소를 모든 체세포로 운반한다.

- 대사 노폐물을 세포에서 배설 부위로 운반한다.

- 내분비기관에서 표적기관으로 호르몬을 운반한다.

② 조절

- 열을 흡수하고 분배함으로써 체온을 적절히 유지하고 과량의 열은 신체 표면으로 방출 한다.

- 체조직의 pH를 정상으로 유지한다

- 순환기계의 적절한 체액량을 유지한다.

③ 방어

- 혈액 손실을 막는다.

- 감염을 막는다.

 

2. 혈장

혈액의 약 55%를 차지하는 혈장 (plasma)은 모든 영양물질을 운반하는 액체인데, 소화기관에서 흡수된 영양물질, 호르몬, 조직에서 대사작용의 결과로 생긴 노폐물 등이 포함되어 있다. 혈장은 또한 체온 조절, 산, 염기의 균형 및 혈액의 삼투압을 유지한다. 혈장은 혈액세포 외에 용해된 가스, 무기질염 (inorganic salt), 단백질, 탄수화물, 지질 그리고 약간의 유기물질을 갖고 있으며 약알칼리성을 띤다. 특히 단백질은 전체 부피의 약 7%인데, 종류로는 혈액단백질의 대부분을 차지하며 혈액의 삼투압을 유지하는 알부민과 α, β, γ 글로불린 (globulin) 및 섬유소원 (fibrinogen)이 있다.

 

1) 물 90%, :물질운반 : 영양분, 노폐물, CO2, 호르몬, 항체, 효소

 

2) 혈장단백질 7-8% ㆍ글로블린 : 항체형성 - 면역에 관여

ㆍ알부민 : 삼투압 및 점성유지

ㆍ피브리노겐 : 혈액 응고에 관여

 

3) 당, 지질, 무기염류 : ㆍ pH 조절, 체온조절

ㆍ혈당량 : 혈장에 있는 포도당의 양

혈액이 공기중에 노출되거나 혈관이 손상되면 혈장 속의 globulin 중의 한 가지인 섬유소원이 미세한 피덩어리 (혈병) blood clot가 되어 더 이상의 출혈을 방지한다. 혈액이 응고되고 난 후에 맑고 노란색을 띠는 액체를 혈청 (serum)이라고 한다. 즉, 혈장에서 섬유소원이 빠진 것이 혈청이다. 그런데 피덩어리 중의 일부가 작은 덩어리로 떨어져 나와 혈액 속을 떠돌아 다니게 되면 이를 색전 (embolus)이라 하고, 이것이 좁은 혈관 속을 막아 버리면 이른바 혈전증 (thrombosis)을 일으켜 혈류장애를 가져올 수도 있다.

 

3. 혈액의 세포성분

 

1) 적혈구(Erythrocyte or Red Blood Cells : RBCs)

 

① 구조적 특성

지름 7˜8㎛, 1㎜3당 450˜500만개.

핵이 없고 세포내 구조물이 없다. 헤모글로빈은 가스 운반 기능을 하는 적혈구 단백질이다. 적혈구는 호흡기능에 기여한다. 적혈구의 수는 혈액 1㎣에 남자는 약 5백만, 여자는 약 4백 5십만 개가 들어 있다.

이 수치는 평균치로서 대략 1백만 정도의 차이는 있을 수 있다. 그러나 높은 고도에서 계속 거주하게 되면 적혈구의 수가 증가한다. 우리 몸 안의 모든 적혈구를 면적으로 합산하면 무려 약 3,500 ㎡가 되어 적혈구와 혈장, 적혈구와 공기간의 교환이 활발하게 이루어 지도록 되어 있다.

 

② 기능

호흡 가스(산소와 이산화탄소)를 운반한다. 산소가 철과 결합한 헤모글로빈을 산화헤모글로빈(oxyhemoglobin)이라 하며, 선홍색을 띠게 된다. 혈액에서 운반된 이산화탄소의 약 20%는 헤모글로빈과 결합하지만, gpa보다는 글로빈의 아미노산과 결합한다.

 

③ 적혈구의 생성

혈액세포의 생성을 조혈이라 한다. 이 과정은 적골수에서 발생하며, 적골수는 동양혈관이라 불리는 넓은 모세혈관과 경계를 이루는 망상결합조직(reticular cell)의 부드러운 망으로 이루어져 있다.

■ 적혈구의 생성은 세 가지 단계로 이루어 진다.

- 미성숙 적혈구는 막대한 숫자의 리보좀을 생성함으로써 헤모글로빈을 합성하도록 준비 한다.

- 헤모글로빈은 세포질에서 합성되고 축적된다.

- 적혈구는 핵과 대부분의 세포 소기관을 방출한다.

 

2) 적혈구 생성을 위한 조절과 필요 조건

적혈구 생성 과정은 호르몬에 의해 조절되며, 철과 비타민 B군의 적절한 공급에 좌우된다.

 

① 호르몬 조절

적혈구 형성을 위한 직접적 자극은 당단백질 호르몬인 erythropoietin 에 의해 제공된다. 신장세포에 산소 공급이 저하되면 erythropoietin 의 분비를 가속화 시킨다. 적혈구 생성 속도의 조절은 조직의 산소 요구에 부응할 만큼 충분한 산소를 운반하는 능력에 달려 있다. 저산소증이 직접적으로 골수를 활성화하는 것이 아니고 신장을 자극하여 이것이 골수를 활성화신키는 호르몬 자극을 제공한다.

 

② 식이요구 : 철과 비타민 B 복합체

철과 비타민 B 복합체 또한 헤모글로빈 합성에 필수적이다 소량의 철은 매일 소변, 대변, 땀에 의해 소실된다. 매일 소실되는 철의 평균량은 여자에서는 1.7mg, 남자에서는 0.9mg이다. 여성에서는 월경으로 부가적인 손실이 있다.

 

③ 적혈구의 운명과 파괴

적혈구의 수명은 약 120일 이다. 비장에서 파괴되게 된다.

 

3) 백혈구(Leucocytes or White Blood Cell : WBCs)

① 구조와 기능적 특성

백혈구는 지름이 9-15 ㎛이고 핵과 세포소기관을 가지고 있는 전형적인 세포이다. 아메바성 운동을 할 수 있어 모세혈관의 내피세포 사이를 통과하여 혈관밖의 결합조직으로 나가 고유의 기능을 갖게 되는데, 일반적으로 이물질에 대한 방어기능에 관여한다.

정상 성인의 혈액 1㎣에 4,000-10,000개의 백혈구가 들어 있으나, 이 수치는 어린이에게서 더 높고, 병변에 따라서 수가 증가할 수도 있고 감소할 수도 있다.

백혈구의 종류는 특이과립을 가진 것과 안 가진 것으로 나누어서, 과립백혈구와 무과립 백혈구로 구분하기도 하고, 핵의 분엽 상태에 따라서 뭇형핵백혈구 (polymorphonuclear leukocyte)와 단핵백혈구 (mononuclear leukocyte)로 구분하기도 한다. 특이 과립을 가진 과립백혈구에는 호중구, 호산구, 호염기구가 있고, 무과립백혈구에는 림프구와 단핵구가 있다.

 

② 과립구(Granulocytes)

세균의 탐식 능력이 가장 강한 크고 많은 백혈구이다. 호중구는 화학적으로 염증 부위로 이끌리는 활동성 식세포이다.1개의 중성구는 20여개의 세균들을 식균할 수 있다. 살아있는 백혈구나 파괴된 세균, 그리고 혈액과 조직액이 모여 고름을 형성한다. 호중구 숫자는 뇌막염, 충수돌기염과 같은 급성 세균감염 동안에 폭발적으로 증가한다.

- 호산구(Eosinophils)

식균작용이 아주 약한 큰 과립을 가진 백혈구로 주로 알러지 반응때 증가하여 항원, 항체 반응과 밀접한 관계를 갖고 있다.

- 호염구(Basophils)

강력한 항응고제인 헤파린을 간에서 유리, 함유하고 있어 혈액의 응고 방지를 하는 기능을 갖고 있으며 특히 염증 부위의 치유를 촉진하는데 관여한다.

 

③ 무과립구(Agranulocytes) : 림프구와 단핵구를 포함

- 림프구(Lymphocytes)

골수에서 유래되지 않고 대개 림프선에서 생산되는 것으로 생각되는 무색 무과립의 둥글고 큰핵을 가진 백혈구로 식작용은 없으나 면역반응의 중요한 역할을 한다. T 림프구는 바이러스에 감염된 세포와 종양 세포에 대항하여 직접 작용하으로써 면역반응 기능을 담당한다. B림프구는 혈장세포를 생성하고, 혈장세포가 항체를 생산하며 항체는 혈액으로 방출된다.

- 단핵구(Monocytes)

한개의 큰 핵을 가진 식균 작용이 가장 강한 백혈구이다. 결핵과 같은 만성감염시에 활발하게 탐식 작용을 하며, 바이러스와 세포내 세균성 기생충에 대한 인체 방어에 있어 중요한 역할을 한다.

 

4) 혈소판(Platelet, Thrombocyte)

효소혈소판은 작은 원형질 판 모양이고, 핵이 없기 때문에 진정한 의미의 세포가 아니다. 크기는 지름이 2-5 ㎛ 이다. 이 속에 응혈을 형성하는 데 중요한 물질이 들어 있으며, 혈관이 손상된 곳에 모여 돌기를 내면서 서로 연결되고, 이것들이 중심이 되어 혈액응고가 시작된다. 또 파괴된 혈소판에서 세로토닌이 나와서 혈관을 수축시켜 출혈을 멈추도록 작용한다. 혈소판 수는 혈액 1mm3 속에 30만~60만 개이다. 혈소판도 골수에서 만들어진다. 골수의 거핵세포(megakaryocyte)의 세포질 조각들이 떨어져서 된 것으로 순환혈액 속에서는 색깔이 없다. 거대한 세포가 그 세포질을 헛발처럼 골수의 정맥동 속에 뻗쳐서 그 끝에서부터 떨어져 나와 혈소판이 된다. 혈액 속에서 혈소판의 수명은 9~12일로 짧다.

 

5) 지혈(Hemostasis)

① 혈관수축(Vascular Spasm)

혈관수축을 시작하는 인자는 혈관·평활근의 직접적 손상, 내피세포와 혈소판에 의해 방출된 화합물과 국소 통증 감수체에 의해 시작되는 반사를 포함한다.

 

② 혈소판 마개 형성

serotonin은 혈관수축을 증가시키며, ADP(adenosine diphophate)는 그 부위에 보다 많은 혈소판을 끌어들인다 Thromboxane A2 는 생성되거나 방출된 프로스타글란딘(prostaglandin) 유도체로 이 두가지 과정을 자극하다 또한 prostacyclin 이라 불리는 PGI2는 혈소판 응집의 강력한 억제 인자이다.

 

③ 응고(Coagulation or Blood Clotting)

혈액이 액체에서 젤의 형태로 변화하는 동안에 응고는 기본적으로 3단계 과정을 거친다.

프로트롬빈 활성 인자가 형성된다 → 프로트롬빈 활성인자는 프로트롬빈이라 불리는 혈장단백질을 트롬빈으로 전환시킨다 → 트롬빈은 혈장 내에 존재하는 섬유소원(fibrinogen) 분자가 섬유소망(fibrin mash)으로 합쳐져 이것이 혈구를 잡고 혈관이 치유될 때까지 효과적으로 구멍을 봉한다.




대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved