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허파는 풍선처럼 근육이 없기 때문에 수동적인 역할을 한다. 속은 진공 상태여서 숨을 들이마시면 늘어나고 숨을 내쉬면 줄어든다. 풍선과 다른 점이 있다면 속이 비어 있는 것이 아니라 마치 고무 스폰지와 같은 모양을 하고 있다는 것이다. 오른쪽 풍선이 왼쪽에 비해 약간 큰데, 그 이유는 폐 가운데 있는 심장이 약간 왼쪽으로 기울어져 있기 때문이다. 사람의 호흡기는 코, 기관, 폐로 구성되어 있으며 기관은 두 가닥의 기관지로 나뉘어 좌우 폐로 들어간다. 오른쪽 폐는 3개의 폐엽, 왼쪽은 2개의 폐엽으로 이루어졌으며 가는 기관지의 끝에는 포도송이처럼 생긴 폐포가 있다. 폐포는 약 3억 개에 달하며 각 폐포의 지름은 100~200㎛ 정도이다. 폐포의 총 표면적은 100㎡로 체표 면적(2㎡)의 약 50배나 돼 이 폐포들을 펴놓으면 테니스 코트의 절반을 덮을 수 있는 넓이가 된다. 또한 폐포 하나하나는 모두 거미줄 같은 모세혈관으로 덮여 있어 심장으로부터 공급되는 혈액은 이 모세혈관

심장의 전기적 활동을 증폭하여 기록한 그림을 심전도(electrocardiogram : ECG)라 하는데, 이 분석법은 심장 상태를 측정하거나 손상 범위 진단시 이용된다. 심장 근처에 청진기를 대보자. 그러면 심장 뛰는 소리가 들릴 것이다. 이를 심음이라 한다. 심장의 1주기 동안에 2종류의 소리가 들리는데 한 가지는 긴 소리이면서 저음이고, 다른 것은 짧은 소리로 앞의 소리보다 고음이다. 전자가 제1심음으로 판막이 닫힐 때 일어나며 심실 수축의 시작을 의미하고, 제2심음은 심실 확장기 초기에 들린다. 심음은 판막의 운동과 연관이 있으므로 이 소리들은 심장 판막에 일어나는 병을 진단하는 데 도움을 준다. 정상인의 심전도 P : 심방의 흥분, QRS : 심실의 탈분극(수축), T : 심실의 재분극

레디는 대조 실험이라는 방법을 최초로 시도한 사람이다. 그는 4종류의 생선 토막을 하나씩 넣은 4개의 플라스크를 2세트 준비하여 1세트는 마개를 연 채로 두고, 1세트는 얇은 천으로 막았다. 얼마 후 관찰해보니 마개가 열린 플라스크에는 구더기가 생겼지만 얇은 천으로 막은 플라스크에는 구더기가 생기지 않았다. 이 실험을 하기 위해 레디가 설정했을 가설로 타당한 것은? ① 파리는 천을 통과하지 못할 것이다. ② 구더기는 생선 토막에서 저절로 생길 것이다. ③ 더러운 생선 토막일수록 구더기가 많이 생길 것이다. ④ 구더기는 파리가 낳은 알에서 생길 것이다. ⑤ 파리는 생선 토막을 가장 좋아할 것이다. 정답 : ④ 해설 레디는 ‘썩은 생선에서 생긴 구더기는 파리가 알을 낳았기 때문이다.’라는 가설을 세우고 이 실험을 하였다. 실제로 그는 얇은 천 위에서 파리의 알을 발견하여 자기의 생각이 옳았음을 증명하였다. 레디의 대조가 있는 실험 고기를 넣고 밀봉한 것은 구더기가...

난자가 난소에서 배출된 후 생존할 수 있는 기간은 8~12 시간이고, 정자의 운동 속도는 1~4㎜/min이며, 난관의 총 길이는 약 15㎝이므로 남자가 사정 후 최소 약 40분이면 정자가 난관 끝까지 도달하여 수정이 이루어진다. 난자는 과립 세포나 투명대로 둘러싸여 있어, 맨 처음 난자 표면에 도착한 정자는 첨체에서 효소를 분비하여 난자의 투명대를 녹이면서 침입한다. 이 순간 난자의 표면 가까이에 있는 입자가 붕괴하여 내용물이 난세포와 난막의 빈틈에 방출된다. 빈틈에 방출된 내용물은 난막과 함께 단단하고 튼튼한 수정막을 형성, 다른 정자의 침입을 막는 역할을 한다. 수정된 난자는 30시간 뒤에 두 개로 분열하고 40시간 뒤에는 4개, 50시간 뒤에는 8개로 점차 분열이 빨리 진행된다. 수정된 지 3일 뒤에는 마치 뽕나무 열매처럼 되는데 이때를 상실배라 부른다. 수정란은 이와 같이 난할을 계속하면서 난관에서 자궁으로 천천히 이동하여 수정 후 5~6일이면 자궁에 도달하게 된다

인간의 신장(콩팥)은 두 개로 강낭콩 모양의 기관인데 크기는 주먹만하다. 이들은 등쪽 척추 양쪽 체벽에 위치하고 있다. 오른쪽 신장의 상부에는 간이 있기 때문에 그 위치가 왼쪽 신장보다 조금 낮다. 신장의 무게는 체중의 0.5%(신장 1개의 무게는 1백50g 정도, 길이는 약 11㎝, 폭은 5㎝)에 불과하나, 매분 심장에서 방출되는 혈액의 20~25%가 신장을 지나게 된다. 콩팥은 태어날 때까지 전신, 중신, 후신의 순서로 만들어진다. 최초에 나타나는 전신은 1주일 정도에서 퇴화하며 대신 중신이 발달한다. 중신도 후신의 발달에 따라 퇴화해 간다. 신장의 구조는 바깥층인 과립상의 피질과 내층인 수질로 구성되어 있다. 신장의 기능적 최소 단위인 네프론은 피질로부터 수질 쪽으로 배열돼 있고, 한쪽 신장은 약 1백만 개, 양쪽에 2백만 개의 네프론으로 구성돼 있다. 네프론은 신소체(말피기소체라고도 한다)와 세뇨관으로 되어 있으며, 신소체는 사구체(모세혈관 덩어리)와 보먼주머니로

대사량에는 여러 가지 요소가 관계하고 있기 때문에 개인과 개인의 대사량을 비교할 때는 일정한 조건하에서 대사량을 측정해야 한다. 이러한 목적으로 다음과 같은 기초 상태를 설정할 수 있다. ① 신체 운동을 하지 않아야 하며, 운동 후 적어도 1시간 반 이상이 경과한 후에 측정한다. ② 정신적으로 안정된 상태여야 한다. ③ 실내 온도가 적당해야 한다. ④ 식후 10시간 이상 경과한 후에 한다. ⑤ 체온이 정상이어야 한다. 기초 대사량을 표시할 때는 1시간 동안에 체표 면적 1㎡ 당의 값을 쓴다. 기초 대사량은 사람의 체격에 따라 다르나 이것을 체표 면적으로 나눈 값은 거의 일정하다. 왜냐하면 기초 대사량이 체표 면적과 비례하기 때문이다. 하루에 소요되는 열량은 기초 대사량에다 그 사람의 활동에 소요되는 하루 동안의 열량을 합친 것으로, 신체 활동이 별로 없는 사람은 하루에 약 2,000㎉ 정도 소요되고 중노동을 하는 사람은 3,000㎉ 또는 그 이상이 된다. 연령에 따른 기초

스팔란차니는 니담이 충분히 살균하지 않았기 때문에 미생물이 생긴 것이라고 생각하였다. 그리하여 야채 수프를 용기에 넣은 다음 1시간 동안 끓였더니 미생물이 발생하지 않았다는 것을 발견했다. 이 결과 생물은 생물에서만 발생한다는 주장을 하게 되었다.

헬몬트는 땀에 젖은 더러운 셔츠와 밀알을 함께 둔 상태에서 21일 후에 쥐가 생기는 것을 보고, 땀에서 유래한 활력으로부터 쥐가 자연히 발생한다고 주장하였다. 여러분은 헬몬트의 의견에 동조하지 않을 것이다. 그렇다면 쥐의 출현에 대한 설명으로 어떤 가설을 세울 수 있는가? 그리고 헬몬트의 주장을 부정하려면 어떤 방법으로 실험을 설계해야 하는가? 해설 가설 : 쥐는 외부에서 왔을 것이다. 실험 설계 : 땀에 젖은 셔츠와 밀알을 쥐가 들어올 수 있는 통로를 차단한 밀폐된 공간에 놓는다. 가설을 설정한 다음에는 실험으로 이를 검증해야 한다. 실험을 할 때는 실험상의 결점을 보완하고 결과의 타당성을 높이기 위해 대조 실험이 반드시 필요하다. 대조 실험이란 다른 조건은 동일하지만 한 가지 조건만 실험군과 다르게 처리한 것을 말한다. 헬몬트는 대조 실험을 하지 않았기 때문에 오류를 범하게 된 것이다. 쥐가 생기는 공식

최근 유전자 공학과 함께 다른 종류의 세포를 융합시켜서 하나의 세포로 만드는 세포 융합이라는 기술이 주목받고 있다. 이것은 유전자 그 자체를 조작하는 것이 아니라 세포를 다룬다는 점에서 차이가 있다. 예를 들어 두 종의 장점을 모두 갖춘 생물을 원할 때는 많은 수의 유전자를 재조합시키기보다 세포 융합 방법을 쓴다. 그러므로 세포 공학이라고도 한다. (1) 포마토(pomato) 포마토란 감자(포테이토)와 토마토의 합성어이다. 포마토는 감자와 토마토의 플로토플라스트를 폴리에틸렌글리콜로 처리한 후, 알칼리성의 고농도 칼슘 용액으로 처리하여 세포를 융합시키고 그 융합 세포를 배양기에 키워서 식물체로 한 것이다. 이 식물체의 지상부에 토마토의 열매가 열리고 지하부의 줄기가 감자와 같이 되면 그야말로 일석이조인 셈이다. (2) 인공 키메라 동물 유전학이나 발생학에서는 2개 또는 그 이상의 수정란에서 유래하는 동물의 복합 개체를 키메라(chimera)라고 부른다. 키메라를...

정보 전달에 사용되는 신호 자극으로는 화학 물질도 있다. 누에나방이나 집시나방의 수컷은 멀리 떨어져 있는 암컷을 향해 모여드는데, 이때의 신호 자극은 암컷의 외분비선에서 나오는 화학 물질이라는 사실이 밝혀졌다. 이와 같이 미량으로 같은 종의 다른 개체의 행동을 유발시킬 수 있는 분비물질을 페로몬이라고 하며, 비교적 작은 분자로 구성되어 있다. 누에나방의 암컷은 고치에서 나오자마자 꼬리 끝에서 주머니 모양의 돌기물(측포)를 내어 성페로몬을 분비하는데, 수컷은 촉각으로 이 물질을 매우 예민하게 감각하여 암컷에게 접근, 교미를 시도한다. 또한 측포를 문지른 거름종이를 가까이 가져가도 수컷은 암컷을 대하는 것과 같은 반응을 나타낸다. 부테난트는 누에의 암컷으로부터 수컷의 유인 물질을 얻어냈다. 봄비콜(bombykol)이라고 하는 이 물질은 몇 킬로미터나 떨어져 있는 수컷 누에나방도 유혹할 수 있으나 다른 곤충의 수컷은 유인하지 못한다. 꿀벌의 여왕벌도 혼인 비행...

(1) 헬몬트의 실험(1648) 실험 벨기에의 헬몬트는 광합성에 관한 실험을 시도하였다. 그는 건조한 흙을 질그릇에 넣고 2.75㎏의 버드나무를 심은 다음 윗부분을 판자로 덮어 빗물과 증류수로만 길렀다. 5년 후에 버드나무는 76.74㎏으로 생장하여 무게가 약 74㎏이나 늘었으나, 흙은 겨우 0.06㎏만 줄었다는 사실을 발견하였다. 결론 헬몬트는 이 실험을 기초로 식물체는 흙 속에 있는 물질로부터 양분을 얻어 자라는 것이 아니라 단지 물로만도 자랄 수 있다고 확신하게 되었다. 해설 헬몬트 시대에는 흙, 물, 공기, 불의 4가지 원소만 존재한다고 생각하였으며, 공기와 불은 무게가 없다고 믿었다. 그러므로 헬몬트는 버드나무의 무게가 증가된 요인으로 공기의 성분을 고려하지 않음으로써 잘못된 결론을 내리게 된 것이다. (2) 프리스틀리의 실험(1772) 실험 프리스틀리는 식물이 광합성할 때 발생하는 기체가 무엇인지 알아보는 실험을 하였다. 결론 프리스틀리는 이 실험을 통해 식물은

(1) DNA의 구조 DNA는 인산(H3PO4), 디옥시리보스(C5H10O4), 염기로 구성되는 뉴클레오티드의 결합체이다. 1953년 왓슨과 클리크가 X선 회절 사진을 이용하여 이중 나선 구조를 밝혔다. DNA의 굵기는 2㎚, 1회전 사이의 길이는 3.4㎚인데, 이 사이에는 10쌍의 뉴클레오티드가 들어있다. 또한 DNA는 두 가닥의 폴리뉴클레오티드 사슬에서 골격은 당과 인산으로 연결되어 있고, 두 사슬 사이의 염기와 염기는 약한 수소 결합으로 연결되어 있는데, A는 T와, G는 C와 각각 상보적으로 결합되어 있다. 염기와 염기의 결합은 비교적 약한 수소 결합이기에 이중 나선은 단일 나선으로 풀릴 수 있으며 그러기 위해서는 헬리카제나 그 밖의 여러 조건이 필요하다. 그러다 외부의 힘이 사라지면 다시 염기가 서로 결합하여 이중 나선으로 되돌아간다. (2) DNA의 청사진에 숨겨진 암호문 DNA 분자는 A, G, C, T의 4가지 염기로 암호문을 만드는데, 4가지 중 반드시 3

대다수의 사람들은 피부의 실체를 모른다. 그저 피부를 눈에 보이는 인체의 표면으로 생각할 뿐이다. 그러나 피부는 체내의 모든 기관 중에서도 가장 큰 기관이다. 중량면에서 볼 때도 뇌보다 2배나 무거워 3㎏에 이른다. 피부를 활짝 펼치면 약 18㎡의 면적을 차지한다. 피부의 1평방인치(6.5평방 센티미터)에는 65개의 모근, 100개의 기름샘, 650개의 땀샘, 1,500종류의 신경수용체, 그리고 수많은 신경이 분포되어 있다. 또한 사람의 피부는 보호막으로서 경이적인 기능을 한다. 인체의 내부로 물이 침투하는 것을 막고 체온을 조절해 주며, 해로운 박테리아가 인체에 침입하지 못하도록 할 뿐만 아니라 침입한 박테리아를 죽인다. 피부 표면은 산성 성분으로 산성막이라고도 불리는 이것은 박테리아 등의 세균으로부터 피부를 보호한다. 피부는 자체에 박테리아의 서식지를 갖고 있다. 이것은 자연적인 저항 방법의 일종으로 피부에 대한 외부 세균의 감염을 억제하기 위해서이다. 이상적인...

(1) 최초의 현미경 세포는 육안으로 관찰이 불가능하므로 자세한 구조를 알기 위해서는 현미경이나 그 밖의 방법을 이용해야 한다. 현미경을 사용해서 처음으로 세포를 관찰한 사람은 영국의 후크이다. 그는 간단한 현미경을 만든 후, 코르크 조직을 관찰하여 그 조직이 벌집과 같은 작은 방으로 이루어졌음을 발견하고, 이를 세포라고 명명했다. 이때 사용된 현미경의 배율은 약 270배였다. 광학 현미경은 렌즈로 광선을 굴절시켜 물체를 확대시키기 때문에 해상 능력은 0.2㎛(1㎛=10-6m)에 지나지 않고 2,000배 이상 확대하는 것은 불가능하다. 세포의 미세 구조는 전자 현미경의 발달과 함께 자세히 밝혀지게 되었다. (2) 전자 현미경 최초의 전자 현미경의 배율은 고작 12배였다. 그러나 지금은 인간의 손가락이 40㎞ 길이로 보인다. 광학 현미경은 가시 광선을 이용하는 것이므로 빛의 파장 이하의 크기의 물체는 볼 수 없다. 따라서 빛 대신에 파장이 훨씬 짧은 전자의 파동을 이용하면

척추동물의 눈은 카메라의 구조와 상당히 유사하다. 동공을 통해 들어온 빛은 수정체에 의해 굴절되고 초점이 조절되므로 망막에 도립상이 맺히게 된다. 카메라에서 상의 초점은 렌즈를 이동시켜서 조절하는데, 경골어류, 양서류, 뱀 등은 카메라와 똑같은 방법으로 초점 거리를 조절한다. 그러나 조류, 포유류 등은 수정체를 이동시키지 않고 수정체의 형태를 변화시켜 초점 거리를 조정한다. 사람의 안구는 직경이 약 24㎜인 구형을 이루나 전후축이 약간 길다. 이것은 안구의 전면에 둥글게 융기된 부위가 있기 때문인데, 투명한 이 부위를 각막이라 한다. 안구의 나머지 벽은 모두 불투명하며 3종류의 층으로 되어 있다. ㆍ공막 : 가장 바깥층으로 대단히 단단하며 안구의 형태를 유지한다. 눈동자를 제외한 눈의 흰자가 바로 공막이다. ㆍ맥락막 : 중간층에 있으며 색소세포가 있어서 안구 내로 들어온 광선을 흡수하고 벽에서의 반사를 막아 선명한 상이 맺히도록 한다. 안구 앞쪽에서는 맥락막이...