호르몬과 항상성 유지

1. 호르몬의 개관

    항상성유지: 신경계(단시간), 호르몬(지속적)에 의해

 1) 호르몬의 특성

  ① 내분비선에서 생성되어 혈액이나 림프에서 직접 분비, 혈액 순환에 의해 다른 조직이나 기관으로 운반

  ② 종류에 따라 특정기관이나 조직에만 작용(← 표적기관 또는 표적세포)

  ③ 미량으로 생리기능 조절, 분비량이 너무 적으면 결핍증, 많으면 과다증

  ④ 동물의 중류에 따른 특이성이 없어 항원으로 작용하지 않음

 2) 호르몬의 성분

  ① 스테로이드계 호르몬: 부신피질호르몬, 성호르몬. 세포막 투과 가능

  ② 단백질계 호르몬: 리보솜에서 생성, 폴리펩티드로 구성, 뇌하수체호르몬, 인슐린

  ③ 아민계 호르몬: 티록신, 아드레날린, 아미노산으로부터 유도

 3) 내분비선과 외분비선

  ① 내분비선: 호르몬을 분비하는 기관. 관이 없어 분비된 호르몬이 혈액을 통해 표적기관으로 이동

  ② 외분비선: 관을 통하여 물질을 분비. 젖샘, 땀샘, 소화샘

*) 호르몬의 작용기구(아래)

2. 사람의 호르몬

    내분비선: 뇌하수체, 갑상선, 부갑상선, 이자, 부신, 생식선

 1) 뇌하수체: 뇌의 시상하부의 아래쪽,

                    전엽(진정한 분비세포들로 구성), 중엽, 후엽(시상하부에서 생성된 호르몬 일시 저장)

  ① 전엽

   ㄱ. 생장호르몬(GH): 뼈와 근육의 발달을 간접적으로 도와 키를 자라게 함

                                 난쟁이(과소분비), 거인(과다분비)

   ㄴ. 갑상선 자극 호르몬(TSH): 갑상선 호르몬인 티록신의 생성과 분비 촉진

   ㄷ. 부신피질 자극 호르몬(ACTH): 부신피질을 자극하여 코르티코이드의 합성과 분비촉진

   ㄹ. 여포 자극 호르몬(FSH): 여자- 난소의 여포 성숙, 남자- 세정관을 발달, 전자의 형성을 촉진

   ㅁ. 황체 형성 호르몬(LH): 여자- 배란, 황체 형성 촉진, 남자- 안드로겐 분비

   ㅂ. 젖분비 자극 호르몬(LTH, 프로락틴): 출산 후 젖의 분비를 촉진

  ② 후엽: 신경 조직의 일부, 호르몬 직접 생산하지 않음. 시상하부에서 생성된 호르몬을 일시 저장하였

             다가 분비

   ㄱ. 항이뇨 호르몬(ADH, 바소프레신): 신장에서의 수분의 재흡수 촉진 → 오줌의 양 감소

                                                          모세혈관 벽을 수축 → 혈압 상승

   ㄴ. 옥시토신: 자궁수축호르몬

                       자궁의 근육을 수축시켜 분반을 쉽게 함. 젖샘 자극 → 젖 분비

 2) 갑상선과 부갑상선

  ① 갑상선: 기관의 양쪽에 붙어 있음

   ㄱ. 티록신: 기초대사율을 높이고 물질대사를 촉진.(양서류-변태촉진)

            결핍-크레틴병, 과다-바제도병

   ㄴ. 칼시토닌: 뼈로부터 Ca²⁺가 방출되는 것 막아 혈액 내 Ca²⁺ 농도 낮춘다.

  ② 부갑상선: 갑상선에 붙어 있음

       파라토르몬: 뼈에서 Ca²⁺를 방출, 신장에서 Ca²⁺의 재흡수 촉진

                      결핍- 테타니병

 3) 이자

    : 소화액을 분배하는 외분비선 사이에 랑게르한스섬이라는 내분비 조직 있음

      랑게르한스섬: α세포(←글리카곤 분비), β세포(←인슐린 분비)

  ① 인슐린: 포도당 → 글리코겐

                                 간이나 근육에 저장, 근육세포에서 세포 호흡 촉진 ⇒ 혈당량 낮춤

                  결핍- 당뇨병

  ② 글루카곤: 간, 근육에서 글리코겐 → 포도당. ⇒ 혈당량 높임

 4) 부신

     : 신장의 윗부분을 덮고 있음. 피질, 수질로 구분

  ① 부신 피질: 부신피질 자극 호르몬(ACTH)에 의해 호르몬 분비 조절

   ㄱ. 당질코르티코이드: 지방, 단백질 → 포도당 : 혈당량을 증가

   ㄴ. 무기질코르티코이드: 신장의 세뇨관에서 Na⁺의 재흡수로 촉진, K⁺ 분비를 촉진

  ② 부신 수질: 긴장 상태일 때 교감신경의 자극으로 아드레날린(에피네프린)과 노르아드레날린(노르에

                     피네프린) 분비 (주로 아드레날린 분비, 노르아드레날린의 분비량- 20%)

                       간세포를 자극, 글리코겐 → 포도당 : 혈당량을 높임

                       호흡과 심장박동을 촉진하여 혈압을 상승

 5) 생식선

    : 정소, 난소- 성호르몬 분비 ← 뇌하수체 전엽에 의해 분비 조절

  ① 정소: 테스토스테론 분비. 남성의 2차 성징 발현

  ② 난소

   ㄱ. 에스트로겐(여포호르몬): 여포에서 분비, 피하지방의 축적, 유방의 발달 등 여성의 2차성징 발현

   ㄴ. 프로게스테론(황체호르몬): 황체에서 분비, 배란 억제, 임신 지속

 6) 그 밖의 내분비선

  ① 흉선: 심장 근처에 위치. 어릴 때 크게 발달. 사춘기에 들어서면서 점차 퇴화

              호르몬- 림프구의 발달을 촉진

              → 어린이들의 면역성을 키워 줌, 생식선의 발육과 조숙을 억제, 황체 형성 도와줌

  ② 송과선: 대뇌 밑에 위치, 사춘기 이후에 퇴화

                  생식선의 발육을 억제하는 역할

  ③ 소화기관: 위벽- 가스트린: 위액의 분비 촉진

                     십이지장벽- 세크레틴: 이자 자극 → 이자액 분비 촉진

3. 항상성 유지

    항상성: 외부 환경이 변하더라도 체내 환경- pH, 삼투압, 체온 등을 일정하게 유지하려는 성질

               호르몬과 자율신경에 의해

 1) 호르몬의 분비조절

    : 피드백의 원리에 의해(음성피드백, 양성피드백)

  ① 피드백의 원리: 어떤 변화가 일어날 때 그 결과가 원인에 다시 영향을 미치는 영향

  ② 뇌하수체와 호르몬의 분비 조절

     : 내분비선 사이에서 일어나는 호르몬 분비의 상호 조절

        ( ← 뇌하수체를 중심으로 한 피드백의 원리에 의해)

 2) 혈당량의 조절

    : 혈액 속- 0.1% 정도의 포도당 함유(혈당)

      혈당량 조절: 뇌하수체와 부신, 이자에서 분비하는 호르몬과 자율신경에 의한 피드백 작용에 의해

                        항상 일정한 농도로 유지

  ① 고혈당일 때

      간뇌의 시상하부 ――부교감신경―→ 이자: 인슐린 합성, 분비 촉진

  ② 저혈당일 때

      간뇌의 시상하부 ――교감신경―→ 이자: 글루카곤 분비 / 부신 수질: 아드레날린 분비

 3) 체온의 조절

    : 간뇌의 시상하부 → 자율신경, 내분비선에 영향: 발열량 조절

      발열량 증가시키는데 관계되는 호르몬

                                                  : 티록신(물질대시 촉진), 당질코르티코이드, 아드레날린(혈당량 높임)

 4) 삼투압의 조절

     신장: 물과 무기염류의 배출량을 조절하여 삼투압을 일정하게 유지

             - 물의 배출: 항이뇨호르몬(ADH)에 의해

             - 무기염류의 배출: 무기질코르티코이드에 의해

  ① 어류의 삼투압 조절

      담수어: 체액의 농도 〉민물의 농도 ∴ 물이 체내로 들어옴

                 → 묽은 오줌 배설, 아가미로 염류 흡수

      해수어: 체액의 농도〈 바닷물의 농도 ∴ 물이 체외로 빠져 나감

                 → 진한 오줌 배설, 아가미로 염류 배출

  ② 무기염류의 조절

       체액의 무기염류- 생리적 기능, 혈액내에서 이온 상태로 존재

   ㄱ. 혈액내의 칼슘(Ca), 인(P)의 양: 부갑상선 호르몬- 파라토르몬에 의해 조절

      〔파라토르몬〕↑ → 신장에서 인산 이온 방출(헐액내의 인의 양 줄어듬)

                               → 뼈에서 칼슘이 녹아 혈액내의 칼슘 양 증가          

      〔파라토르몬〕↓ → 칼슘 축적 → 신경의 흥분성 높아지고 근육 경련: 테타니병

   ㄴ. 혈액내의 나트륨(Na), 염소(Cl), 칼슘(K): 부신 피질- 무기질코르티코이드에 의해 조절

                                                                  → 신장에서 나트륨, 염소 재흡수 촉진, 칼륨 배출 촉진

4. 식물의 호르몬

    - 표적 기관의 생장, 분화

 1) 식물의 생장 호르몬의 발견

  ① 다윈(Darwin, C.)의 실험- 식물의 굴광성에 대해 실험(1880)

    ▷ 막 싹튼 귀리의 자엽초에 한쪽 방향에서만 빛을 쬐면 → 자엽초의 끝이 빛 쪽으로 굽어 자람

    ▷ 자엽초의 끝을 자른 후 빛을 쬐면 → 자엽초는 곧바로 위로 자람

    ▷ 자엽초의 끝에 은박지를 씌우고 빛을 쬐면 → 자엽초는 곧바로 위로 자람

    ▷ 자엽초의 끝을 노출시키고 그 밑부분을 은박지로 싼 다음 빛을 쬐면 → 빛 쪽으로 굽어자람

   ⇒ 굴광성을 나타내게 하는 자극은 식물의 줄기 끝에서 받으며, 그 자극은 아래로 이동하여 식물에 굴

      광성을 일으킨다.

  ② 보이슨- 옌젠(Boysen-Jensen)의 실험(1910)

    ▷ 자엽초의 끝을 자르고 빛을 쬐면 → 굽지 않음

    ▷ 자엽초 끝을 끊어 그 사이에 한천을 끼워두고 빛을 쬐면 → 빛의 방향으로 굽어자람

    ▷ 자엽초 끝의 조금 아래에 칼자국을 내고 운모조각을 끼우고 반대쪽에 빛을 쬐면 → 바로 자람

    ▷           〃          〃          〃         같은 쪽에 빛을 쬐면 → 빛 쪽으로 굽어자람

   ⇒ 자엽초의 끝에서 만들어지는 화학물질이 그늘진 쪽을 통하여 아래로 이동하는 성질이 있으며 생장

      촉진제로서 작용

  ③ 웬트(Went, F.W.)의 실험(1928)

    ▷ 귀리의 자엽초의 끝을 잘라 한천 조각 위에 올려 놓고 수시간 놓아두었다가 이 한천 조각을 끝이

       잘린 자엽초 위의 한쪽 끝에 올려 놓고 생장이 회복되는 것을 관찰

    ▷ 한천 조각을 올려 놓은 부분이 더 자라서 한천 조각을 올려 놓은 쪽과 반대쪽으로 굽어자람

   ⇒ 자엽초 끝 부분에 있던 화학적인 생장 촉진 물질이 한천 조작으로 확산됨(이를 옥신이라함)

       식물에서의 굴성 현상은 이 옥신의 불균형 분포에 의해서 일어남

 2) 식물의 생장조절과 호르몬

 (1) 옥신

      주성분- 인돌아세트산(IAA)

      줄기 끝의 분열 조직과 어린 잎에서 생성. 생장 촉진. 각 기관 사이의 조화 유지

  ① 작용: 세포벽을 신장시켜 길이 생장 촉진. 곁눈의 생장 억제.

              열매의 생장과 발근 촉진. 낙엽과 낙과 방지

  ② 옥신의 최적 농도: 옥신의 생장을 촉진하는 최적 농도는 기관에 따라 다르다.

                       옥신이 지나치게 많으면 생장 억제 → 줄기의 생장이 촉진되는 농도에서 뿌리의 생성 억제

  ③ 옥신과 굴성: 중력의 방향, 빛의 반대 방향으로 이동하려는 성질

                           ∴) 식물체 내에서 옥신은 불균등하게 분포

                         옥신의 농도가 높은 쪽의 길이 생장이 촉진되어 굴성 나타남

                         옥신의 농도에 대한 감수성이 기관에 따라 다르므로: 줄기- 양성굴광성, 음성굴지성

                                                                                                     뿌리-음성굴광성, 양성굴지성   

 (2) 지베렐린

  ① 어린 잎에서 주로 생성, 확산에 의해 식물체의 각 부분으로 퍼짐

  ② 기능

   ㄱ. 세포분열과 세포의 신장을 촉진

   ㄴ. 종자의 발아를 촉진

   ㄷ. 시금치, 양배추 등의 꽃눈 형성 촉진

   ㄹ. 수분되지 않은 씨방의 발육 촉진

 (3) 시토키닌

     : 키네틴, 키닌 등을 통틀어 일컫는 말

       식물의 세포 분열 촉진(→옥신과 함께 조직 배양에 사용)

       잎과 곁눈의 생장을 촉진, 잎과 과일의 노화 방지  

 (4) 에틸렌

     : 기체상태로 존재하는 호르몬

       과일의 호흡을 촉진하여 과일을 숙성시키는 작용

       옥신이 줄기에서 횡으로 이동하는 것을 저해 → 옥신이 과도하게 축적되는 것 막음

 (5) 엡시스산(낙엽산)

     : 늙은 잎과 뿌리 끝에서 합성. 낙엽촉진, 휴면지속

 3) 식물의 개화 조절과 호르몬

  (1) 광주성: 일조 시간의 장단에 따라 식물의 꽃눈 형성이 좌우되는 현상

 (2) 광주성과 빛

     : 밤의 길이가 중요

       실험)  ▷ 한계 암기 이상에서는 개화한다.

                 ▷ 한계 암기 이하에서는 개화하지 않는다.

                 ▷ 암기 도중 섬광을 주면 개화하지 않는다.

                 ▷ 명기에서의 광 중단은 개화에 영향이 없다.

 (3) 피토크롬

     : 광주 조건을 감지하여 광주성을 나타나게 하는 감광 색소

       실험1) 단일 식물이 도꼬마리 두 그루를 화분에 심어 한쪽은 잎새를 모두 따고(A),

                 다른 한 쪽은 하나만 남기고 암처리(9시간 이상 암실 처리)(B)

                 → 꽃눈이 A에서는 형성되지 않으나 B에서는 형성

        실험2) 도꼬마리를 화분에 심어 잎새를 모두 명처리(암기를 9시간이하로) → 꽃눈 형성 안됨

                  잎새 1장이라도 암처리를 하면 → 꽃눈이 형성

 (4) 꽃눈형성호르몬(플로리겐, florigen)

     : 잎에서 만들어져 체관을 통해 이동하여 꽃눈 형성을 조절하는 개화호르몬

       밤의 길이에 영향을 받음

 (5) 춘화처리

     : 꽃눈을 형성시키기 위해 식물을 저온 처리하는 것.  

*) 호르몬의 작용기구

  ① 유전자 활성화 가설 - 스테로이드계 호르몬에 적용됨(예, 성호르몬)

      호르몬이 표적 기관의 세포 속으로 들어감

     → 핵 속에서 호르몬-단백질 복합체 형성

     → 유전자에 영향을 끼쳐 단백질이나 효소의 합성 촉진

  ② 제 2 전령 가설 - 단백질계 호르몬에 적용됨(예, 아드레날린, 인슐린)

      제 1 전령이 호르몬이 세포막에 있는 수용 물질과 결합

     → 세포 속의 제 2 전령 물질이 생성

     → 이 전령 물질이 세포의 물질 대사를 조절

  ③ 호르몬, 비타민, 효소의 관계