호흡 운동 ★

 

순환계 시리즈 (Respiratory System) 

 

1. 폐의 구조 

2. 호흡 운동

3. 기체 교환

 

 

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1. 폐 압력 부피 곡선 

 

• 폐포에 관해 설명할 때 폐포는 자기 근육이 없기 때문에 흉강의 압력 변화에 의해 수축과 팽창 즉 숨을 쉽니다. 그리고 물에 의한 압력 때문에 팽창이 힘들기에 수축할 때 (흡기) 더 많은 에너지가 필요합니다.
• 흡기: 양압에 (Positive Pressure) 의존, 호기: 음압에 (Negative Pressure) 의존  
  • 호기 시에는 흉강의 압력이 낮아져 부피가 커지면 폐의 부피도 늘어나고 대기압보다 낮은 음압 상태를 유지함 
  • 반대로 흡기에는 폐의 부피가 줄어들고 압력이 커지니 양압에 의존한다. 

2. 호흡 주기

 

	폐압력	폐부피	흉강압력	흉강부피	횡경막	외늑간근	내늑간근	늑골
호기	↑	↓	↑	↓	상승 (이완)	이완	수축	하강
흡기	↓	↑	↓	↑	하강 (수축)	수축(상승)	이완(상승)	상승

 

• 외 늑간근과 내 늑간근은 서로 반대의 결로 되어 있어 수축과 이완 시 이동하는 방향이 다르다. 
• 강제 흡기에는 목과 등 근육이 관여하고 강제 호기에는 복근이 보조함. 
• 압력과 부피의 상관관계는 보일의 법칙에 따라 반비례 관계로 생각하면서 호흡 과정을 상상하면 된다.

내 늑간근과 외늑간근은 결이 반대다

 

• 흉강의 압력은 항상! 언제나! 폐의 압력보다 낮다. 흉강과 폐압력의 차이를 경폐압이라고 부르며 아래 그래프는 호흡의 시기마다 폐포의 압력, 공기의 유입, 경폐압을 그려낸 곡선이다. 
  • 흡기 말에 경폐압은 최댓값이다. 
• 대기압인 760 torr 보다 폐의 압력이 내려가면 폐는음압 상태가 되며 공기가 유입되기 시작하며 폐가 최저 압력을 찍으면 오히려 압력이 올라가는 현상을 관찰할 수 있다. 
• 그리고 흡기 말부터 폐의 압력이 대기압보다 올라가는데 그러면 양압 상태가 되어 폐 속에 공기가 빠져나간다. 

 

 

 

 

3. 수동적 호흡 과정 조절 (제 기준 호흡계에서 두 번째로 중요한 내용입니다 집중하세요) 

 

 

a) 중추 화학 수용기 (연수)

• CO₂ ↑ → BBB (혈 뇌 장벽; Blood Brain Barrier)→ 뇌척수액 (H+) → 연수 ~~ 척수 → 운동 뉴런 활성화 → 외늑간근(늑골조절)/횡격막 수축 → 흉강, 폐부피 ↑  흉강, 페압력 ↓ → 공기 유입 (흡기)
• 동맥에 이산화탄소의 분압이 높아지면 뇌척수액으로 유입됨 (기체는 혈 뇌 장벽을 확산으로 통과함). 그러면 이산화 탄소는 물과 반응하며 중탄산 이온과(HCO3-) 수소이온을 생성함 
  • 이 과정은 탄산 무수화 효소(carbonic anhydrase)에 의해 일어남
  • CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃^- 
• 생성된 수소이온이 연수를 직접 자극하여 운동 뉴런을 활성화시킵니다. 

 

 

b) 말초 화학 수용기 (경동맥 소체, 대동맥궁 소체) 

 

• CO₂ ↑, O2, pH ↓ → 말초 화학 수용체 (대동맥궁 소체, 경동맥 소체) → 연수  → 이후 과정 위 와 동일함 
  • O₂ 분압 ↓ → K+ 통로 close 탈분극 → 전기신호 → Ca²⁺ 채널 open →  도파민을 가진 소낭 외 배출 → 시냅스 → 감각 뉴런 흥분 → 연수  ~~척수 (흥분성 사이 뉴런) → 운동 뉴런 활성화
  • pH ↓ = 케톤체나 젖산의 축적, 수소이온이 많이 지는 효과를 냄