똑똑한 우리 몸

똑똑한 우리 몸

모텐 뭉크빅 지음

산하 / 2013년 12월 / 94쪽 / 11,000원





세포



세포는 무엇일까요?

우리 몸은 엄청나게 많은 세포로 이루어져 있어서 그걸 하나하나 세어 본다는 것은 불가능합니다. 어른의 몸은 약 100조 개의 세포로 이루어져 있다고 하는군요. 100조라는 숫자는 1 다음에 0이 14개나 붙어 있는 큰 수랍니다. 세포 크기는 저마다 달라요. 하지만 대부분의 세포는 아주 작아서 지름이 0.01밀리미터 정도밖에 안 된답니다. 우리 몸의 세포를 한 줄로 쭉 늘어놓으면 지구에서 달까지 왕복할 수 있을 만큼 길지요.

세포는 살아 있어요: 각각의 세포 안에는 작은 마을이 있어요. 만약 우리가 몸을 아주 작게 만들어서 세포 안으로 들어가 본다면, 거기에서 발전소와 단백질 공장, 우체국과 쓰레기 소각장도 발견할 수 있을 거예요.

세포 안의 쓰레기 소각장(용해소체): 세포들은 날마다 쓰레기도 만들어 냅니다. 어떤 세포들은 세포 바깥에서 필요 없는 성분들을 모아들이기도 해요. 그래서 필요 없는 성분들이 세포 속에 쌓이면, 쓰레기 소각장의 역할을 하는 용해소체가 이것을 태워 버린답니다.

세포 박물관(세포핵): 세포핵 속은 여러 가지 정보들로 가득하답니다. 각각의 세포들은 이런 정보들을 바탕으로 각자의 임무를 수행해 내지요. 여기에는 단백질 공장에서 필요한 기계를 어떻게 만들어 내는지도 적혀 있답니다. 각각의 세포들은 서로 다른 기능과 임무를 맡고 있어요. 그래서 세포와 세포핵의 생김새도 모두 다르지요. 세포핵은 각각의 세포 속에서 어떤 기계를 만들어 낼지, 또 이 기계들이 어떤 일을 할지에 대해 결정한답니다. 세포핵 안에는 46개의 박물관이 있어요. 각각의 박물관은 서로 다른 기능을 하는 여러 기계들과 많은 정보들로 가득 차 있답니다.

생체 기관: 우리 몸의 세포는 하는 일에 따라 서로 다르게 무리 짓고 있어요. 간을 구성하는 세포는 함께 모여서 간을 만들지요. 신경 세포는 함께 모여서 뇌를 만들고, 또 다른 세포들은 모여서 우리 몸속의 근육을 만들어요. 어떤 세포들은 무언가를 끌어당기는 일을 잘해요. 근육을 만드는 세포들은 바로 이런 세포들이랍니다. 우리 몸속에는 서로 다른 기능을 하는 다양한 세포들이 있어요. 이런 세포들은 닮은 세포를 찾아 짝을 짓고 무리를 만듭니다. 이렇게 해서 우리 몸속의 생체 기관들이 만들어지지요. 그리고 이런 생체 기관들은 우리 몸이 기능을 잘할 수 있도록 서로 협동해서 일한답니다.

DNA는 무엇일까요?

세포들은 저마다 서로 다른 임무를 맡고 있습니다. 단백질 공장에서는 세포들이 일을 잘할 수 있도록 필요한 기계를 만들어 내는 일을 하지요. 그리고 세포들의 임무를 꼼꼼하게 적어 놓은 문서들은 부모에게 물려받은 DNA에 보관되어 있어요. DNA는 우리 몸속의 세포들을 위한 도서관인 셈이지요. DNA는 디옥시리보 핵산(Deoxyribonucleic Acid)을 줄인 말이랍니다.

수많은 정보: DNA에는 얼마나 많은 정보가 들어 있을까요? 하나의 DNA 안에 약 30억 개의 글자들이 나란히 줄을 지어 있다고 생각하면 된답니다. 그렇다면 우리가 읽는 한 권의 책에는 과연 몇 개의 글자들이 있을까요? 코란에는 약 32만 개의 글자가 들어 있고, 성경에는 약 350만 개의 글자가 들어 있답니다. 이렇게 비교해 보면 조금 짐작이 되나요? 30억 개라면 상상할 수 없을 만큼 큰 숫자입니다. 그래서 DNA 속에 들어 있는 글자들은 정말 작아요. DNA에 있는 글자들을 모두 꺼내 나란히 늘어놓아도 2미터 정도밖에 안 된다고 하네요.

문서 정리함: 세포핵 속의 DNA는 46개의 염색체로 이루어져 있어요. 각각의 염색체는 수많은 문서들이 가득 찬 문서 정리함이라고 생각하면 됩니다. 이들 문서에는 단백질 공장에서 기계를 만드는 방법이 아주 상세하게 적혀 있지요. 문서가 찢어지거나 파괴될 경우를 대비해, 각각의 세포는 복사본도 가지고 있어요. DNA 다발(또는 문서 정리함) 속에는 원래의 문서 한 묶음과 복사된 문서 한 묶음이 마치 쌍둥이처럼 들어 있답니다. 여러분들의 몸속에는 어머니로부터 물려받은 문서 정리함 하나와, 아버지로부터 물려받은 문서 정리함 하나가 있는 셈이지요. 따라서 DNA 안에 있는 문서 하나가 찢어지고 파괴되었다고 해도 크게 걱정할 필요는 없어요.

X와 Y? 여자와 남자: 우리 몸속에는 똑같은 문서 정리함이 두 개씩 있다고 했지요? 하지만 예외도 있답니다. 무리 몸속에는 원본 문서를 보관한 22개의 정리함과 복사 문서를 보관한 22개의 정리함, 이렇게 44개의 문서 정리함이 있지요. 그런데 남은 2개의 문서 정리함 안에는 조금 다른 문서들이 들어 있어요. 이것은 각각 X와 Y라고 불리거나, 성염색체라고도 불리지요. 이 성염색체는 남성인지 여성인지에 따라 달라요. 남성은 몸속에 X 정리함 하나와 Y 정리함 하나를 가지고 있어요. 그러나 여성들은 X 정리함 두 개를 가지고 있지요. 성염색체는 바로 여러분이 남자가 될지 여자가 될지를 결정하는 역할을 한답니다.



피, 심장, 허파



피는 무엇일까요?

피는 우리 몸의 혈관 속으로 흐르는 액체이며, 세포와 혈장으로 이루어져 있어요. 혈장은 거의 물처럼 보이는 액체이지만, 매우 중요한 성분을 함유하고 있지요. 피는 우리 몸의 약 8퍼센트를 차지하고 있답니다. 1리터의 피는 약 1킬로그램에 가까운 무게를 지니고 있어요. 몸무게가 40킬로그램인 사람의 몸속에는 약 3.5킬로그램의 피가 있습니다. 어른의 몸속에는 약 5리터의 피가 있지요.

적혈구, 백혈구, 혈소판: 핏속에는 적혈구, 백혈구, 혈소판이라는 세 가지 서로 다른 세포들이 있어요. 이 세포들은 뼛속의 골수에서 만들어집니다. 1마이크로리터(물방울 하나를 50개로 나눈 것만큼 작은 양)의 핏속에는 약 500만 개의 적혈구, 1만 개의 백혈구, 40만 개의 혈소판이 들어 있어요.

산소를 나르는 붉은 화물열차: 붉은 피 세포인 적혈구는 아주 중요한 일을 합니다. 적혈구는 우리 몸 구석구석으로 산소를 배달하지요. 적혈구 안에는 헤모글로빈이라는 것이 있어서 산소를 배달할 수 있어요. 적혈구를 산소 분자가 가득한 화물열차라고 상상해 보세요. 적혈구가 많으면 많을수록 몸속의 산소를 쉽게 운반할 수 있겠지요? 산소 운반을 빨리 할수록 우리는 더 빨리 달릴 수 있답니다. 그래서 어떤 운동선수들은 옳지 않은 방법을 사용해서 적혈구 수를 늘리려고 하지요. 이런 것을 가리켜 ‘도핑’이라고 하는데, 도핑은 법으로 금지되어 있어요. 우리 몸에서는 1초마다 약 250만 개의 적혈구가 죽어 없어져요. 하지만 비슷한 수의 새로운 적혈구가 동시에 만들어지기 때문에 걱정할 필요가 없답니다.

하얀 수비대: 하얀 피 세포인 백혈구는 몸속에 있는 세균과 바이러스를 쫓아내서 우리가 병에 걸리지 않도록 도와줍니다. 백혈구가 하는 이런 일을 가리켜 ‘면역 체계’라고 합니다. 백혈구는 여러 종류가 있어요. 어떤 것들은 우리 몸속에 있어서는 안 되는 나쁜 성분들을 찾아내는 일을 하고, 또 어떤 것들은 이렇게 찾은 나쁜 성분들을 없애는 일을 하지요. 그런데 어떤 병은 백혈구가 제 기능을 하지 못하도록 만들어요. 이런 병에 걸리면 우리 몸은 면역력을 잃어버려, 세균과 바이러스에 쉽게 감염이 되고 많이 아프게 되지요.

몸속의 반창고: 혈소판은 우리가 피를 많이 흘리지 않도록 혈관에 생기는 작은 구멍을 막아 주는 일을 합니다. 혈소판은 조금 이상한 방법으로 만들어집니다. 골수 안에는 찰흙을 조그맣게 뭉쳐 놓은 듯한 커다란 세포들이 있어요. 이런 세포에서 조그만 덩어리들이 떨어져 나간 것을 우리는 혈소판이라고 부릅니다. 어떤 병은 혈소판이 만들어지지 않도록 막아 버려요. 그렇게 되면 어딘가에 부딪치지 않아도 몸에 검붉은 멍이 생기고, 갑자기 코피가 나기도 하지요.

혈장: 혈장은 아주 중요한 성분을 포함한 물이에요. 주스 비슷하다고 생각하면 어떨까요? 주스도 물처럼 보이지만, 과일즙 같은 것들을 포함하고 있으니까요. 혈장 속에는 여러 단백질들이 들어 있어요. 이런 단백질들 가운데 어떤 것들은 백혈구와 협동해서 일을 하면서 우리가 병에 걸리지 않도록 도와주지요. 또 다른 것들은 혈소판을 도와 우리가 피를 많이 흘리지 않도록 도와주고요. 혈장 속에는 단백질뿐만 아니라 호르몬과 다른 성분을 포함한 소금 비슷한 것들도 들어 있어요. 우리가 음식을 먹으면 음식에 들어 있는 당분과 지방질, 단백질 등이 잘게 부서져서 혈장 속으로 들어가지요. 그리고 이 혈장은 장과 우리 몸의 여러 다른 기관으로 옮겨진답니다.

몸속의 세포들이 피를 필요로 하는 이유

동맥을 오랫동안 꾹 누르고 있으면 피가 통하지 않습니다. 피가 통하지 않으면 몸속에 있는 세포들은 산소를 얻을 수 없어 결국 죽어 버리지요.

세포들은 자기만의 발전소를 가지고 있어요: 우리 몸속에 있는 세포들은 대부분 자기에게 필요한 연료를 만들어 내는 자기만의 발전소를 가지고 있어요. 세포들이 저마다 맡은 일을 하기 위해서는 연료가 필요해요. 세포는 자동차와도 비슷합니다. 자동차의 시동을 걸고 바퀴를 움직이기 위해서는 연료가 필요하지요. 세포들도 마찬가지랍니다. 연료가 없으면 맡은 일을 하지 못하고 멈춰 버리니까요.

세포 연료는 어떻게 만들어질까요?: 우리가 먹는 음식은 우리 몸속의 세포 연료를 만들기 위해 사용됩니다. 그런데 세포는 연료를 만들기 위해 음식뿐만 아니라 산소도 필요로 하지요. 연료가 아무리 많아도 산소가 없으면 효과적으로 사용할 수 없어요. 우리 몸속의 발전소는 산소가 있을 때 무려 15배나 더 효과적으로 움직인답니다. 하지만 산소가 없어도 우리 몸속의 발전소에서는 세포 연료를 만들 수 있어요. 산소가 세포와 우리 몸속의 발전소로 들어가는 방법은 하나뿐입니다. 혈관을 통해서 가는 것이지요. 핏속의 적혈구는 산소를 세포로 나르는 긴 화물열차랍니다. 우리가 숨을 들이쉬면, 공기 중에 있던 산소 알갱이는 허파로 들어가서 화물열차를 타지요. 그러면 심장은 펌프질을 해서 이 화물열차를 몸속에 퍼져 있는 혈관으로 밀어 보내요. 만약 피가 흐르지 않으면, 산소를 싣고 있던 화물열차도 움직이지 못하겠지요. 그러면 피를 얻지 못한 세포들은 세포 연료를 만들 수 없어서 죽게 됩니다. 마찬가지로 심장 속에 있는 근육세포들도 산소를 충분히 얻지 못하면 죽게 됩니다.



뇌, 신경, 호르몬



뇌는 어떻게 우리 몸을 움직일까요?

몸을 제대로 움직이려면 건강해야 하고, 건강하기 위해서는 몸의 모든 세포들이 서로 잘 협력해야 하지요. 우리 몸을 조종하는 것은 뇌입니다. 뇌는 몸속의 서로 다른 세포들이 제 기능을 할 수 있도록 조종합니다. 그래서 뇌는 우리 몸 구석구석에 있는 여러 기관들과 정보를 잘 주고받을 수 있어야 하지요. 이렇게 의사소통을 하기 위해서 뇌는 두 개의 다른 언어를 사용한답니다. 우리는 이런 언어들을 신경 계통과 호르몬 계통이라고 부르지요.

신경 계통: 우리 몸에는 신경섬유들이 거미줄처럼 얽혀 있습니다. 뇌에서 뻗어나가는 신경섬유는 뇌에서 내리는 명령을 몸 구석구석의 근육 세포로 전달하는 역할을 하지요. 우리가 팔을 들어 올리거나 다리를 움직일 수 있는 것은 신경섬유가 명령을 전달했기 때문이랍니다. 장은 우리가 먹은 음식을 잘게 부수어 소화시키라는 명령을 받아요. 또, 뇌는 방광에 소변을 보라는 지시를 내리고, 심장의 펌프질을 빠르게 또는 느리게 조종하기도 합니다. 신경섬유 중에는 우리 몸에서 뇌로 향하는 것들도 있답니다. 이런 신경섬유들은 우리가 주변에서 보고 듣고 느끼는 정보들을 뇌로 전달하는 역할을 하지요. 눈으로 보는 것, 귀로 듣는 것, 팔과 다리와 피부로 느끼는 것들이 신경섬유를 통해 흐르는 거예요. 우리는 이것을 감각신호라고 부른답니다. 감각신호는 1초에 100미터 정도 움직이지요.

호르몬 계통: 호르몬은 다양한 정보를 포함한 작은 분자들입니다. 이것을 뇌가 내보내는 편지나 소포라고 생각하면 되겠네요. 호르몬 계통은 신경섬유와 달리 혈관을 타고 우리 몸의 구석구석을 방문합니다. 뇌는 서로 다른 호르몬들을 혈관으로 내보내는데, 우리 혈관 속에는 호르몬만 받아들이는 우편함이 따로 마련되어 있답니다. 호르몬은 혈관을 타고 아무 데로나 무작정 가는 것이 아니라, 우편함이 있는 곳에만 방문을 합니다. 예를 들면, 오줌을 만들고 싶게 하는 호르몬은 신장에 마련된 우편함으로만 가지요. 한편 적혈구를 만드는 데 영향을 끼치는 호르몬은 골수에 마련된 우편함으로만 갑니다. 그래서 우리 몸의 다른 곳에 있는 이 세포들은 이 호르몬의 영향을 받지 않는답니다.

호르몬은 무슨 일을 할까요?

운동을 하면 땀을 흘립니다. 그리고 맛있는 음식을 상상하면 입안에 군침이 돕니다. 우리 몸에는 세포가 한데 뭉쳐서 땀이나 침을 만들어 내는 공장이 곳곳에 있답니다. 이런 공장을 우리는 샘이나 선이라고 부릅니다. 땀샘과 침샘은 땀과 침을 만들어 내고, 이것을 피부 쪽으로 운반한답니다. 하지만 이와 다른 방법으로 일하는 공장들도 있습니다. 이런 공장들은 호르몬을 생산한 다음, 혈관 속으로 운반하지요.

해외 우편: 호르몬 공장에서는 생산한 호르몬을 혈관으로 보냅니다. 우리가 예쁜 카드를 만들어 다른 나라에 살고 있는 할머니나 할아버지께 보내는 일과 비슷하지요. 카드를 보낼 때에는 우체국으로 가야 하잖아요. 호르몬 공장에서도 마찬가지랍니다. 공장에서 생산된 호르몬은 세포 우체국으로 보내집니다. 그러면 세포 우체국에서는 호르몬이 들어 있는 소포 상자에 ‘해외 우편’이라는 도장을 찍은 다음, 혈관으로 보낸답니다.

우체부 혈관: 우리 몸속에는 호르몬 공장이 곳곳에 있어요. 호르몬 공장의 세포들은 신경세포와 달리 전선을 가지고 있지 않아요. 그래서 공장에서 생산된 제품들을 밖으로 내보내려면 다른 세포들의 도움이 필요하지요. 다른 나라로 보내는 카드가 혼자서 바다를 건너지 못하듯 말이지요. 호르몬 우편물을 세포 밖으로 보내면, 혈관은 이것을 우리 몸의 여러 장소로 배달해 준답니다. 우리가 카드를 보내면, 봉투에 적힌 주소로 배달이 되는 것과 비슷하지요. 우리 몸속의 어떤 세포는 우체통을 여러 개 가지고 있어요. 그래서 서로 다른 여러 개의 호르몬을 한 번에 받아들이기도 한답니다.

우체통을 가진 세포와, 갖지 않은 세포: 우리 몸속의 모든 세포는 세포 연료가 있어야 움직일 수 있습니다. 세포 연료를 가장 쉽게 만들 수 있는 요소는 설탕입니다. 근육세포에는 설탕만 들어갈 수 있는 전용 대문이 있어요. 이 대문을 열고 닫는 일은 췌장에서 만들어진 호르몬이 합니다. 우리는 이 호르몬을 인슐린이라고 부르지요.

혈관 속에 인슐린이 부족하면 세포들은 설탕이 드나드는 문을 닫아버려요. 하지만 혈관 속에 인슐린이 들어오면, 세포는 당분이 들어올 수 있도록 문을 활짝 열어 줍니다. 근육세포는 혈관 속의 인슐린을 위한 우체통을 가지고 있어요. 뇌 속의 신경세포들은 세포 연료를 만드는 성분을 항상 넉넉하게 공급받아야 합니다. 에너지를 얻을 수 없으면 금방 죽어 버리기 때문이지요. 그래서 우리 몸속의 세포들에게 당분을 제공하는 일은 무척 중요합니다. 신경세포들이 당분을 받아들이는 문은 근육세포의 문과 달리 항상 열려 있어요. 인슐린의 영향을 받지 않고, 인슐린을 위한 우체통도 따로 마련되어 있지 않아요. 따라서 신경세포들은 우리 몸속에 들어오는 당분을 쉴 새 없이 받아들인답니다.

우리 몸속의 다른 세포들은 필요할 때에만 당분을 받아들일 수 있도록 문을 여닫을 수 있다고 했지요? 이것은 아주 중요합니다. 다른 세포들이 신경세포처럼 항상 문을 열어 놓는다면, 우리 몸속에 들어오는 당분들은 뇌 속의 신경세포들에 도달하기 전에 없어질 테니까요. 그렇게 되면 뇌 속의 신경세포들은 죽어 버리겠지요. 뇌 속의 신경세포들이 죽어 버리면 우리도 생명을 유지할 수 없답니다.



근육과 뼈



우리는 어떻게 몸을 움직일까요?