능동수송, 동물구성단계 -능동구

 동물 세포의 세포질에는 외액보다 20배 정도 많은 칼륨이온이 있고 외 액에는 세포질보다 나트륨 이온이 10배 정도 많습니다. 이는 두 이온에 대한 나트륨 - 칼륨 펌프의 능동수송 때문인데, 능동 수송이 일어날 때 ATP를 가수분해하면서 발생한 에너지를 이용하여 세포 밖으로 3개의 나트륨이온을 내보내고 세포 안으로 2개의 칼륨 이온을 들여보냅니다. 이러한 나트륨-칼륨 펌프의 작용에 의해 뉴런에서는 막의 내부와 외부의 전위차가 발생시켜 휴지전위를 유지하여 뉴런에 자극이 가해졌을 때 활동전위를 발생시킬 수 있게 합니다. 동물 세포의 경우 호흡을 통해 생성된 ATP의 30% 정도를 나트륨 펌프를 작동시키는 데 사용합니다.

 동물 세포에서는 칼슘펌프는 근육의 운동에 중요한 역할을 하는데, 운동 신경의 말단에서 신경 전달 물질이 방출되면 근세포 막이 탈분극 되면서 소포체에서 칼슘 이온을 방출하고, 그에 따라 근육의 수축이 일어납니다. 근육의 수축이 일어나지 않을 때는 칼슘펌프는 이온을 저장장소로 이동시켜 다음 수축이 일어날 때까지 저장합니다.

 미토콘드리아와 엽록체에서는 양성자 펌프의 작용에 의해 막 안팎의 양성자 농도 차에 따른 전기화학적 기울기를 통해 자유 에너지를 형성하고, 이 에너지를 이용하여 ATP를 합성합니다. 양성자는 수소이온을 말합니다.

 식물 뿌리털에서 물의 흡수는 삼투 현상에 의해 일어나지만 무기양분의 경우 뿌리털 쪽이 더 농도가 높으므로 삼투나 확산에 의해 흡수할 수 없습니다. 그 때문에 농도 구배에 역행하여 능동수송이 일어납니다.

 소장 융털에서의 양분 흡수는 능동수송과 확산 모두를 이용합니다.

 세뇨관에서 포도당, 아미노산, 무기염류는 모세혈관 쪽으로 재흡수됩니다.

 다시마의 체내에서 요오드가 해수보다 100만 배나 높은 농도로 존재하는데, 이는 바닷물에 있는 요오드를 능동수송에 의해 흡수한 결과입니다.

 동물 세포의 세포막은 확산이나 능동 수송을 통해 이온이나 분자 상태의 물질을 세포 안과 밖으로 이동시킬 뿐만 아니라 세포 내외의 물질을 생체막으로 감싸서 세포 안과 밖으로 이동시키기도 합니다. 이것을 내포 작용과 외포 작용이라고 합니다. 내포 작용에는 식세포 작용, 음세포 작용, 수용체 매개 내포작용이 있습니다. 식세포 작용은 세균이나 파괴된 세포 덩어리와 같은 고형 물질을 세포 속으로 집어넣는 작용으로 아메바가 위족을 뻗어 먹이를 먹거나 백혈구가 병원균을 잡아먹는 과정이 이에 해당합니다. 세포 내로 들어온 세균이나 병원균이 들어있는 소포는 리소좀과 융합하여 세포 내 소화가 일어나 흡수되고 찌꺼기는 다시 세포 외로 배출됩니다. 음세포 작용은 액체나 용액 속에 녹아 있는 유동성 물질을 세포막으로 둘러싸서 세포질 속으로 받아들이는 작용입니다. 혈장 단백질이나 항체 등의 혈액 내 액체 성분들이 세포 안으로 이동할 때 나타나며, 모세혈관벽의 세포에서 흔히 볼 수 있습니다. 수용체 매개 내포작용은 세포 밖에 있는 어떤 물질이 세포막에 있는 특정 수용체 단백질과 결합하여 세포막이 함입되어 세포 내로 전달되는 경우도 있는데, 이를 수용체 매개 내포작용이라고 합니다. 이 과정은 특히 조직세포가 혈액 내의 저밀도 지질 단백질을 흡수하는 과정에서 이용됩니다. 이 과정이 일어나지 못하면 혈액 내의 콜레스테롤이 많아져 관상 동맥 질환을 일으킬 수 있습니다. 저밀도 지질 단백질(LDL)은 콜레스테롤을 함유하고 있습니다.

 세포 내에서 합성한 물질 중 크기가 커서 세포막을 직접 통과하지 못하는 물질들은 생체막으로 싸인 작은 소낭 속에 담겨 세포막 쪽으로 이동한 후 소낭의 막과 세포막이 융합하면서 세포 밖으로 분비됩니다. 이러한 외포작용은 호르몬을 분비하는 내분비샘과 같이 분비작용이 활발한 세포에서 흔히 볼 수 있으며, 소장 벽의 상피세포에서 지방을 암죽관으로 내보낼 때나 세포 내에서 소화되고 남은 찌꺼기 등의 이동에서 볼 수 있습니다.

 다세포 생물의 몸은 세포가 모여 조직을 이루고, 조직이 모여 기관을 형성하며, 여러 기관이 모여 개체가 됩니다. 이처럼 복잡하고 유기적으로 조직되어 정교한 체제를 이루고 있습니다. 조직은 형태와 기능이 유사한 세포들의 모임을 말하고, 기관은 여러 개의 조직이 모여 특정한 형태를 이루고 고유한 기능을 수행하게 됩니다. 개체는 여러 기관이 모인 독립된 생명체입니다. 동물의 구성 단계에서는 식물에서는 볼 수 없는 기관계라는 단계가 존재합니다.

 상피 조직은 몸의 표면이나 안쪽 벽을 빽빽하게 덮어서 보호하며, 흡수 및 분비 기능을 합니다. 피부와 같은 보호 상피, 망막과 같은 감각 상피, 침샘과 같은 샘 상피, 소장 내벽과 같은 흡수 상피 등이 있습니다. 근육 조직은 수축성이 있는 가늘고 긴 근육 세포로 이루어져 있으며, 골격근이나 내장근의 수축을 가능하게 합니다. 신경 조직은 신경 세포로 이루어져 있으며, 자극을 받아들이고 전달하는 기능을 합니다. 감각신경, 연합 신경, 운동신경이 있습니다. 결합 조직은 서로 다른 조직이나 기관 사이를 결합시키거나 지지하는 기능을 합니다. 혈액, 뼈, 연골, 힘줄, 지방 조직 등이 있습니다.

 여러 기관들이 서로 일관된 작용을 하여 공통의 기능을 담당하는 것은 기관계입니다. 입, 식도, 위, 소장, 대장, 간 등 음식물의 소화에 관여하는 기관들의 모임은 소화계라고 합니다. 이 외에도 양분, 산소, 노폐물을 운반하는 순환계, 기체를 교환하는 호흡계, 노폐물을 배설하는 배설계, 흥분을 전달하는 신경계, 호르몬의 생성과 분비를 담당하는 내분비계, 생식세포를 형성하고 수정과 발생을 하는 생식계, 질병으로부터 몸을 방어하는 면역계 등이 있습니다.