배설
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1. 개요
배설은 체내에서 생성된 노폐물을 몸 밖으로 배출하는 생명 현상이다. 배설 기관은 동물 종류에 따라 다양한 형태로 발달했으며, 노폐물 배출 외에도 체내 수분 및 염분 농도를 조절하는 역할을 한다. 원생동물은 수축포를 통해, 편형동물은 원신관을, 환형동물, 연체동물, 절지동물 일부는 신관을, 척추동물은 신장을 통해 배설한다. 배설물은 암모니아, 요소, 요산 등의 형태로 배출되며, 척추동물의 경우 신장에서 소변을 생성하여 배출한다. 식물은 액포에 노폐물을 축적하며, 잎을 통해 배출하기도 한다.
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- 배설 - 요소 (화학)
요소는 화학식 CO(NH₂)₂을 가지는 무색무취의 결정성 화합물로, 포유류와 양서류의 소변에 다량 함유되어 있으며, 비료, 목재 패널 제조, 배기가스 저감, 단백질 연구 등 다양한 분야에 사용되고, 1828년 뵐러에 의해 무기물에서 합성된 최초의 유기 화합물이다. - 배설 - 호흡
호흡은 생명체가 생존을 위해 산소를 흡수하고 이산화탄소를 배출하는 과정으로, 세포 호흡과 외호흡으로 나뉘며, 호흡 기관과 뇌간의 조절을 통해 이루어지며, 환경적 요인과 건강 관리에 영향을 받는다. - 소화계 - 배변
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카프릴산은 8개의 탄소로 이루어진 포화 지방산으로, 식품, 향료, 소독제 등 다양한 산업에 사용되며, 식욕 촉진, 항균 작용, 간질 치료 등 의학적 용도로도 연구된다.
| 배설 | |
|---|---|
| 정의 | |
| 설명 | 생물체가 대사 과정에서 생성된 노폐물을 제거하는 과정 |
| 특징 | |
| 중요성 | 체내 항상성 유지에 필수적 |
| 관련 기관 | 신장 폐 피부 간 소화기관 |
| 배설 과정 | |
| 질소 노폐물 | 암모니아 요소 요산 note: (동물에 따라 배출 형태가 다름) |
| 이산화탄소 | 호흡을 통해 배출 |
| 땀 | 피부를 통해 배출 (물, 염분, 요소 등 포함) |
| 담즙 | 간에서 생성, 소화 과정에서 배출 |
| 식물의 배설 | |
| 설명 | 동물에 비해 배설 과정이 덜 명확하나, 노폐물 축적 및 특정 물질 분비 등을 통해 배설 작용을 함 |
| 예시 | 낙엽 수액 수지 |
| 관련 질병 | |
| 신부전 | 신장 기능 저하로 노폐물 배출에 문제 발생 |
| 요독증 | 신부전으로 인해 혈액 내 요소 농도 증가 |
2. 동물의 배설 기관
동물의 배설 기관은 체내에서 생성된 노폐물을 몸 밖으로 배출하는 기관으로, 체내 수분과 염류의 농도를 일정하게 유지하는 역할도 수행한다. 대부분의 다세포 생물은 배설 기관이 발달되어 있으며, 동물의 계통에 따라 특정한 구조와 작용을 하는 것이 발달되어 있다.
해면동물, 강장동물과 같은 하등 동물은 특별한 배설 기관이 없이 체표면에서 직접 물 속으로 노폐물을 확산시켜 배출한다. 그러나 편형동물 이상의 동물에서는 여러 배설 기관이 발달하여 체내 수분 조절 및 노폐물을 암모니아, 요소, 요산 등의 형태로 배출한다.
동물에서 배출되는 물질은 특정 장기(간, 중장선 등)에서 해독되는 경우가 많다. 체내 조직 세포에서 체액으로 배출된 노폐물은 배설 기관에 의해 모아져 소변 등의 형태로 체외로 배출된다.
배출을 담당하는 기관을 배설기 또는 배설계라고 하며, 체강 내에 입을 열기 때문에 체강기라고도 불린다. 배설기의 출구는 체표 또는 소화관 말단부에 있다. 다양한 동물군에서 널리 볼 수 있는 배설기는 신관이며, 척추동물에서는 보다 복잡한 구조를 가진 신장을 갖춘 비뇨기계로 발달되어 있다. 원시적인 구조로는 원신관이나 절지동물에서 볼 수 있는 말피기관이 있다.
곤충은 말피기소체(신소체)를 통해 대사 노폐물을 확산 또는 능동수송으로 관으로 수송하고, 장관에서도 노폐물을 수송하여 배설물과 함께 체외로 방출한다.
생리학·동물학에서는 질소대사에 의해 발생하는 노폐물(암모니아 등)에 주목하는 경향이 있다. 그러나 동물에 따라서는 비뇨기계 이외의 기관에 의해 다양한 물질의 배출이 이루어지기도 한다. 어류는 아가미를 통해 암모니아와 요소를 배출하며, 해조류는 눈에 부속된 누관에서 여분의 염분을 배출한다. 포유류의 피부선에서는 염분과 함께 철분 등의 중금속이 배출된다. 무척추동물 중에는 체액 내 배출물이 체표에서 자유롭게 방출되는 산만 배출이 이루어지고, 특별한 배출 기관이 발달하지 않은 것도 있다.
포유류에서는 주로 간이 배출물 형성을 담당하며, 오르니틴 회로에 의한 요소 생성이나 빌리루빈의 글루쿠론산 결합 등이 이에 해당한다. 간에서 대사된 노폐물 중 수용성이 높은 일부는 혈관계로 돌아가 신장의 요 배설 과정을 거쳐 배출되고, 나머지는 세뇨관에 분비되어 담즙이 되어 십이지장으로 배출된다.
2. 1. 원생동물과 하등 동물
해산 원생동물, 해면동물, 강장동물은 특별한 배설 기관이 없이 체표면에서 직접 노폐물을 물 속으로 확산시켜 배출한다. 그러나 담수산 원생동물은 수축포를 통해 노폐물과 여분의 수분을 세포 밖으로 배출하며, 삼투압 조절에도 관여한다.담수산 원생동물은 세포 내 원형질 농도(체액의 삼투압)가 민물보다 훨씬 높아 세포막을 통해 물이 계속 체내로 들어온다. 그대로 두면 세포가 파열되므로, 수축포를 통해 물을 몸 밖으로 배출하여 체내 수분량을 조절한다. 수축포는 아메바처럼 둥근 주머니 모양이거나, 짚신벌레처럼 방사상의 뇌관을 가진 것도 있다. 수축포는 주기적으로 체표 가까이에서 원형질로부터 물을 받아들여 일정 크기가 되면 수축하여 내용물을 배출한다.
2. 2. 편형동물 이상의 동물
편형동물, 유형동물, 윤형동물 등은 가장 원시적인 배설 기관인 원신관을 가진다. 원신관은 몸의 좌우로 뻗어 있는 주된 관에서 나뭇가지 모양의 가는 관이 몸 곳곳에 분포하는 구조이다. 가는 관 끝에는 불꽃 세포가 있는데, 여기에서 노폐물을 걸러 세관에 이어지는 배설공으로 배출한다. 불꽃 세포는 깔때기 모양으로 퍼진 큰 세포로, 그 안에 신축성이 있는 편모 다발이 있어 노폐물이 세관 내로 유도된다.환형동물, 연체동물, 절지동물의 갑각류 등은 신관을 배설 기관으로 가진다. 지렁이는 각 체절마다 1쌍의 신관이 있어서 체절기(體節器)라고도 불린다. 신관은 긴 관 모양으로, 안쪽 끝은 신구로 되어 체강에 열려 있고, 바깥쪽 끝은 외부에 열려 있다. 혈관에서 체강 내로 분비된 암모니아나 요소 등의 배설물은 나팔 모양으로 벌어진 신구에 나 있는 섬모의 물결 운동으로 모아져 배출된다. 지렁이의 체절기는 신관 중에서 가장 보편적인 형태이다.
절지동물의 곤충류, 거미류, 다지류는 말피기관을 가진다. 말피기관은 중장(小腸)과 후장(後陽)과의 경계부에 열린 다수의 기다란 실 모양의 관으로서, 이 세관의 끝은 체강 속으로 뻗어 있다. 이 관을 통하여 체강액에서 주로 요산 등의 노폐물을 흡수하여 소화관(창자) 속으로 보내므로, 노폐물이 직접 체외로 배출되지 않는다.
2. 3. 척추동물
척추동물의 콩팥(신장)은 무척추동물의 신관에서 유래되었으며, 발달 정도에 따라 전신, 중신, 후신으로 구분된다. 어류와 양서류는 중신을 가지며, 보우만 주머니와 사구체로 구성된 말피기소체(신소체)에서 노폐물을 걸러 배설강으로 배출한다.[1] 파충류, 조류, 포유류는 후신을 가지며, 네프론(신단위)에서 노폐물을 걸러 요도로 배출한다.[1]3. 동물의 배설물
배설 기관은 영양소 분해 과정에서 생성된 유독한 암모니아를 여러 가지 형태로 변화시켜 배설한다. 수생 무척추동물이나 경골 어류는 암모니아를 직접 배출한다. 그러나 육상 동물은 암모니아를 독성이 적은 요소나 요산으로 바꾼 다음 배출한다. 포유류, 양서류, 수생 파충류는 요소를, 조류, 육상 파충류, 곤충류는 요산 형태로 배설한다.[1]
곤충은 말피기소체(신소체)를 포함하는 시스템을 사용하여 대사 노폐물을 배출한다. 대사 노폐물은 확산 또는 능동수송으로 관으로 수송된 후 장관으로도 수송된다. 대사 노폐물은 배설물과 함께 체외로 방출된다.[2]
어류는 아가미가 배설 기능을 담당하며, 경골어류의 아가미 호흡 상피에서는 암모니아와 요소가 배출된다. 어떤 종류의 해조류는 눈에 부속된 누관에서 여분의 염분을 배출하여 바닷물을 마실 수 있다. 포유류의 피부선에서는 염분과 함께 철분 등의 중금속이 배출된다. 무척추동물 중에는 체액 내 배출물이 체표에서 자유롭게 방출되는 산만 배출이 이루어지고, 특별한 배출 기관이 발달하지 않은 것도 있다.[2]
4. 포유류의 배설 과정
포유류는 주로 간에서 배설물 형성을 담당한다. 오르니틴 회로를 통해 요소를 생성하고 빌리루빈을 글루쿠론산 결합을 하는 것이 그 예이다. 간에서 대사된 노폐물 중 수용성이 높은 일부는 혈관계로 돌아가 신장(콩팥)의 요 배설 과정을 거쳐 배출되고, 나머지는 세뇨관에 분비되어 담즙이 되어 십이지장으로 배출된다.
4. 1. 오줌 (뇨)
콩팥(신장)의 사구체에서 혈액이 여과되어 원뇨가 생성되고, 요세관에서 수분, 미네랄 등 필요한 물질이 재흡수된 후 나머지가 소변으로 배출된다.[1]소변은 대부분 수분이며, 염분, 단백질에서 기원한 요소와 요산 등이 포함된다. 건강한 상태에서는 세균 등의 병원체가 없다.[1] 따라서 열중증 등으로 땀을 흘릴 수 없는 극한 상황에서는 소변으로 의복을 적셔 체온을 낮출 수 있다. 그러나 수분 부족 시 소변을 마시는 것은 섭취한 염분 배설에 더 많은 물이 필요하므로 무의미하다.[1]
4. 2. 담즙
간에서는 항상 담즙이 생성되는데, 여기에는 수용성이 높지 않은 배출 물질이 포함되어 있다. 일단 담낭에 저장·농축되었다가, 식사 시 십이지장으로 방출된다. 그러나 담즙에는 담즙산에 의한 지방의 유화라는 작용도 있어, 노폐물 배출만이 그 기능이 아니다. 담즙산을 구성하는 콜레스테롤 등은 다시 장관에서 흡수되어 재활용된다(장간순환). 재흡수되지 않은 나머지는 최종적으로 대변으로 체외로 배출된다.5. 식물의 배출
식물 세포는 일반적으로 노폐물을 액포에 축적하기 때문에, 동물과 같은 적극적인 배출을 하지 않는다고 생각된다. 그러나 고등식물은 노폐물을 잎에 모아 낙엽으로 버리는 경우가 확인되었으며, 잎을 배출 기관으로 볼 수도 있다. 식물체에서 방출되는 물질( 수액, 꿀 등)은 어떤 역할을 가지므로, 이들은 분비에 해당한다. 식물의 대표적인 불필요 물질로는 수산이 있는데, 이것도 식물체 외부로 방출되는 것이 아니라, 불용성 칼슘염으로 무독화·축적된다.
참조
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Gastro-Intestinal Disorder in Sucklings
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