배설관
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1. 개요
배설관은 동물의 배설을 담당하는 기관으로, 원신관, 후신관, 주머니형 후신관으로 나뉜다. 원신관은 편형동물 등에서 발견되는 가장 원시적인 배설 기관으로, 불꽃 세포나 솔레노사이트를 통해 노폐물을 배출하며 삼투압 조절 기능을 한다. 후신관은 환형동물 등에서 발견되며, 네프로스토마를 통해 체강액을 여과하여 소변을 생성하고, 주머니형 후신관은 절지동물에서 발견되며 혈림프를 여과하여 배설한다. 원신관은 삼투압 조절 기능으로 시작하여 배설 및 이온 조절 기능으로 진화했을 가능성이 있다.
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2. 원신관 (Protonephridia)
'''원신관'''(原腎管)은 다세포 동물에서 볼 수 있는 가장 원시적인 배설 기관으로, 편형동물, 유악동물, 윤형동물, 척삭동물(창고기) 등에서 볼 수 있다. 몸의 좌우로 뻗어 있는 주된 관에서 나뭇가지 모양의 가는 관이 몸 곳곳에 분포한다. 관 끝에는 불꽃 세포나 솔레노사이트가 있다. 불꽃 세포는 깔때기 모양으로 퍼진 큰 세포로, 그 안에는 신축성이 있는 편모 다발이 있어서, 그 운동으로 노폐물이 세관 내로 유도되는데, 편모 다발의 운동이 마치 불꽃이 흔들리는 것처럼 보인다고 하여 불꽃 세포라 불린다.
원신장은 후신장과 동일한 해부학적 구조를 가지고 있지만, 내부의 섬모가 있는 깔때기가 말단 세포에 의해 막혀 있다. 즉 섬모가 있는 경우 불꽃 세포 또는 편모가 있는 경우 솔레노사이트이다. 따라서 그들의 소관은 내부 개구부가 없지만, 유기체의 외부에 대한 개구부를 유지한다. 이들은 삼투압 조절(이온 조절)에 기능한다.
각 말단 세포는 하나 이상의 섬모를 가지고 있으며, 원신장 관 내에서의 섬모의 박동은 외부로 향하는 흐름을 생성하며, 따라서 관의 맹단에 부분적인 가압을 생성한다. 이 때문에 가압은 동물의 내부로부터 대사 폐기물을 밀어내며, 이들은 말단 세포의 작은 구멍을 통해 원신장으로 끌려 들어간다. 말단 세포의 구멍은 작은 분자가 통과할 수 있을 정도로 크지만, 더 큰 단백질은 동물 내에 유지된다. 원신장의 바닥에서 용질은 소관 세포에 의해 형성된 관을 통해 이동하며, 신장공에 의해 형성된 작은 개구부에서 동물을 빠져나간다.
용질이 소관을 따라 내려갈 때, 소관 세포에 의한 유용한 분자의 선택적 재흡수가 일어난다. 원신장은 일반적으로 편형동물과 같은 기저 유기체에서 발견된다. 원신장은 과도한 물을 유기체에서 제거함으로써 저장성 환경에 대처하는 방법으로 처음 생겨났을 가능성이 높다 (삼투압 조절). 배설 및 이온 조절 구조로서의 사용은 이차적으로 발생했을 가능성이 높다.
이들은 편형동물 문에서 배설 시스템이며, 맹관이라고도 한다. 이러한 소관은 섬모 또는 편모의 묶음을 가지고 있다. 편형동물에서 배설 기관은 섬모 또는 편모의 묶음을 포함하는 속이 빈 컵 모양의 세포로, 그 움직임은 폐기물을 끌어들이고 연결된 소관을 통해 외부로 밀어낸다.
2. 1. 불꽃 세포 (Flame cell)
'''불꽃 세포'''는 깔때기 모양으로 퍼진 큰 세포로, 그 안에는 신축성이 있는 편모의 다발이 있어서, 그 운동으로 노폐물이 세관 내로 유도된다. 편모 다발의 운동이 마치 불꽃이 흔들리는 것처럼 보여 불꽃 세포라 불린다. 편형동물, 유악동물, 윤형동물, 척삭동물(창고기)에서 발견되며, 주로 삼투압 조절 (이온 조절) 기능을 수행한다. 저장성 환경에서 과도한 물을 제거하는 역할을 한다.
각 말단 세포는 하나 이상의 섬모를 가지고 있으며, 원신관 내에서의 섬모 박동은 외부로 향하는 흐름을 생성하여 관의 맹단에 부분적인 가압을 만든다. 이 때문에 가압은 동물의 내부로부터 대사 폐기물을 밀어내며, 이들은 말단 세포의 작은 구멍을 통해 원신장으로 들어간다. 말단 세포의 구멍은 작은 분자가 통과할 수 있을 정도로 크지만, 더 큰 단백질은 동물 내에 유지된다. 원신장의 바닥에서 용질은 신장공에 의해 형성된 작은 개구부에서 동물을 빠져나간다.
2. 2. 솔레노사이트 (Solenocyte)
솔레노사이트는 불꽃 세포와 유사하지만, 편모를 가진 세포이다. 원신장(proto = "처음")은 편형동물, 유악동물, 윤형동물, 척삭동물(창고기)에서 발견된다. 섬모가 있는 경우 불꽃 세포이며, 편모가 있는 경우가 솔레노사이트이다. 후신장과 동일한 해부학적 구조를 가지고 있지만, 내부의 섬모가 있는 깔때기가 말단 세포에 의해 막혀 있다. 소관은 내부 개구부가 없지만, 유기체의 외부에 대한 개구부를 유지하며, 삼투압 조절(이온 조절)에 기능한다.2. 3. 작동 원리
말단 세포는 하나 이상의 섬모를 가지고 있으며, 원신관 관 내에서의 섬모의 박동은 외부로 향하는 흐름을 생성하며, 따라서 관의 맹단에 부분적인 가압을 생성한다. 이 때문에 가압은 동물의 내부로부터 대사 폐기물을 밀어내며, 이들은 말단 세포의 작은 구멍을 통해 원신장으로 끌려 들어간다. 말단 세포의 구멍은 작은 분자가 통과할 수 있을 정도로 크지만, 더 큰 단백질은 동물 내에 유지된다. 원신장의 바닥에서 용질은 소관 세포에 의해 형성된 관을 통해 이동하며, 신장공에 의해 형성된 작은 개구부에서 동물을 빠져나간다.용질이 소관을 따라 내려갈 때, 소관 세포에 의한 유용한 분자의 선택적 재흡수가 일어난다. 원신장은 일반적으로 편형동물과 같은 기저 유기체에서 발견된다. 원신장은 과도한 물을 유기체에서 제거함으로써 저장성 환경에 대처하는 방법으로 처음 생겨났을 가능성이 높다 (삼투압 조절). 배설 및 이온 조절 구조로서의 사용은 이차적으로 발생했을 가능성이 높다.
3. 후신관 (Metanephridia)
'''메타네프리디움'''("meta" = "후")은 배설 샘의 일종으로, 환형동물, 절지동물, 연체동물 등 많은 종류의 무척추동물에서 발견된다. (연체동물에서는 보야누스 기관이라고 한다.)
메타네프리디움은 전형적으로 체강으로 열리는 섬모가 있는 깔때기 모양의 네프로스토마로 구성되어 있으며, 관에 연결되어 있다. 이 관은 다양하게 선화되거나, 접히거나, 팽창(소포화)될 수 있으며, 일반적으로 생물체의 외부로 열린다. 이 섬모가 있는 세관은 네프로스토마라고 하는 깔때기 모양의 몸체를 통해 잉여 이온, 대사성 폐기물, 음식의 독소, 쓸모없는 호르몬을 생물체 밖으로 배출하기 위해 물을 펌핑한다. 이러한 폐기물은 네프리디오포어에서 생물체 밖으로 배출된다. 혈액(또는 유사한 기능을 하는 체액)의 여과에 의해 생성된 1차 소변은 메타네프리디움을 이루는 세포의 선택적 재흡수를 통해 2차 소변으로 변형된다.
3. 1. 구조
메타네프리디움은 환형동물, 절지동물, 연체동물 등 많은 종류의 무척추동물에서 발견되는 배설 샘의 일종이다. (연체동물에서는 보야누스 기관이라고 한다.)메타네프리디움은 전형적으로 체강으로 열리는 섬모가 있는 깔때기 모양의 네프로스토마와 연결된 관으로 구성되어 있다. 이 관은 다양하게 선화, 접힘, 팽창(소포화)될 수 있으며, 일반적으로 생물체의 외부로 열린다. 섬모가 있는 세관은 네프로스토마를 통해 잉여 이온, 대사성 폐기물, 음식의 독소, 쓸모없는 호르몬을 생물체 밖으로 배출하기 위해 물을 펌핑한다. 이러한 폐기물은 네프리디오포어를 통해 생물체 밖으로 배출된다. 혈액(또는 유사한 기능을 하는 체액)의 여과에 의해 생성된 1차 소변은 메타네프리디움을 이루는 세포의 선택적 재흡수를 통해 2차 소변으로 변형된다.
3. 2. 작동 원리
메타네프리디움은 체강으로 열리는 섬모가 있는 깔때기 모양의 네프로스토마로 구성되어 있으며, 관에 연결되어 있다. 이 관은 다양하게 선화되거나, 접히거나, 팽창(소포화)될 수 있으며, 일반적으로 생물체의 외부로 열린다. 섬모가 있는 세관은 네프로스토마를 통해 잉여 이온, 대사성 폐기물, 음식의 독소, 쓸모없는 호르몬을 생물체 밖으로 배출하기 위해 물을 펌핑한다. 이러한 폐기물은 네프리디오포어에서 생물체 밖으로 배출된다. 1차 소변은 메타네프리디움을 이루는 세포의 선택적 재흡수를 통해 2차 소변으로 변형된다.3. 3. 주머니형 후신관 (Saccate metanephridia)
'''주머니형 후신관'''은 후신관과 유사하게 기능하는 배설샘이다. 이는 절지동물에서 발견된다. 예를 들어 거미류의 미절선, 갑각류의 안테나선(또는 녹색샘) 및 상악샘 등이 있다.주머니형 후신관은 체강액 대신 혈림프의 액체를 여과한다. 주머니형 후신관에는 섬모가 있는 깔때기가 있는데, 이 깔때기는 액체가 깔때기로 들어가기 전에 분자량이 큰 입자(예: 단백질 및 탄수화물)의 혈림프를 여과하는 데 도움이 되는 막으로 덮여 있다. 깔때기 내부에서 액체는 선택적 재흡수를 통해 추가로 처리되고, 결국 배설공을 통해 배설된다.
갑각류에서 주머니형 후신관은 안테나와 관련되어 안테나선을 형성한다. 담수 갑각류에서 주머니형 후신관은 삼투압 조절 역할을 하기 때문에 특히 크다. 갑각류의 세포는 주변 물에 대해 고장액성이기 때문에 조직에서 많은 양의 물을 제거해야 한다.
4. 진화적 의의
원신관은 저장성 환경에서 과도한 물을 제거하는 삼투압 조절 기능에서 기원했을 가능성이 높다. 배설 및 이온 조절 기능은 이차적으로 발생했을 가능성이 제기된다.
원신장은 편형동물, 유악동물, 윤형동물, 척삭동물(창고기)에서 발견된다. 이들은 삼투압 조절(이온 조절)에 기능한다. 각 말단 세포는 하나 이상의 섬모를 가지고 있으며, 원신장 관 내에서의 섬모의 박동은 외부로 향하는 흐름을 생성하며, 따라서 관의 맹단에 부분적인 가압을 생성한다. 가압은 동물의 내부로부터 대사 폐기물을 밀어내며, 이들은 말단 세포의 작은 구멍을 통해 원신장으로 끌려 들어간다. 말단 세포의 구멍은 작은 분자가 통과할 수 있을 정도로 크지만, 더 큰 단백질은 동물 내에 유지된다. 원신장의 바닥에서 용질은 소관 세포에 의해 형성된 관을 통해 이동하며, 신장공에 의해 형성된 작은 개구부에서 동물을 빠져나간다.
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