[理知논술/교과서 심화학습]커피 많이 마시면 왜 소변…

커피 많이 마시면 왜 소변 자주 마려울까요

[교과서 문제1] 순환

어떤 사건 현장에서 발견된 범인의 혈흔을 조사해 보았더니 B형 표준 혈청에만 응집되었다. 그런데 용의자로 지목된 사람은 갑, 을, 병, 정 네 사람이었다. 한편, 갑과 을은 서로 수혈을 할 수 없으며 갑과 을은 정에게만 수혈할 수 있다 그러나 병은 갑, 을, 정 모두에게 수혈할 수 있으며 정은 어느 누구에게도 수혈할 수가 없다. 그런데 갑은 A형 표준 혈청에만 응집되었다. 범인은 누구인가?[(주)천재교육 ‘생물1’]

[문제1 해설]

이종(異種) 동물의 혈구를 혼합하면 적혈구가 모여서 굳어진다. 이를 혈구의 응집 반응이라고 부르며, 이것은 적혈구 막의 항원(응집원)과 혈청 속의 항체(응집소)와의 항원·항체 반응이다. ABO식 혈액형의 응집소는 선천적인 자연 항체이며, α는 A와, β는 B와 응집 반응이 일어난다.

혈액형과 응집원 응집소의 조합은 다음 표와 같다.

혈액형의 판정에는 표준 혈청을 사용한다. A형 표준 혈청은 항B혈청이라고도 하며 β응집소를 함유하고 있으며, B형 표준 혈청은 항A혈청이라고도 하며 α응집소를 함유하고 있다. A형과 B형 혈청에 모두 응집이 일어나지 않으면 O형, B형의 혈청에만 응집이 일어나면 A형, A형의 혈청에만 응집이 일어나면 B형, A형과 B형의 혈청에 모두 응집이 일어나면 AB형이다.

이형(異形)의 혈액을 섞으면 반드시 응집된다. 수혈은 반드시 동형(同形)이 원칙이다. 그러나 오른쪽 도표와 같이 이형 간이라도 가능할 경우가 있다. 보통 수혈량은 200∼300mL 정도이므로 수혈을 받는 사람의 혈액량보다도 훨씬 적고 또 수혈은 서서히 실시하므로, 피를 주는 사람의 혈청 속에 들어 있는 응집소는 받는 사람의 혈액에 의해 묽어지므로, ABO식 혈액형만을 고려했을 때, O형은 누구에게 수혈해도 좋으며, AB형은 어느 누구로부터 피를 받아도 좋다.

범인은 B형 표준 혈청에만 응집하였으므로 A형이다. 문제에서 제시한 내용을 근거로 갑, 을, 병, 정 네 사람의 혈액형을 분석해 보면, 갑과 을은 서로 수혈할 수 없기 때문에 A형과 B형 또는 B형과 A형이다. 그런데 갑은 A형 표준 혈청에만 응집하였기 때문에 B형이므로 자연히 을은 A형이 된다. 정은 갑과 을에게 수혈받을 수 있기 때문에 AB형이고, 병은 갑, 을, 정 모두에게 수혈할 수 있으므로 O형이다. 따라서 위와 같은 결과에 의해 범인은 을이다.

[교과서 문제2] 배설

사람은 해수(海水)를 많이 마시면 생명이 위태로워지지만 갈매기는 괜찮은 이유와 술이나 커피를 많이 마시면 소변을 보는 횟수가 증가하는 이유를 각각 알아보자.[(주)천재교육 ‘생물 1’ 응용]

[문제2 해설]

인체의 주요 전해질은 나트륨(Na+), 칼륨(K+), 염소(Cl-) 등이다. 나트륨과 염소는 세포 외부 수액에 그리고 칼륨은 주로 세포 안에 있는 전해질이며, 인체가 필요로 하는 Na+과 Cl-은 염화나트륨(NaCl)인 소금으로 대부분 공급되고 칼륨은 여러 가지 음식에서 공급된다.

이들 이온들은 인체의 수분량(전해질 농도)을 조절하며 거의 모든 세포막에 걸쳐 있는 전하량의 기울기(electrical gradient)를 조절하는 등 여러 가지 일을 한다. 세포막에 걸쳐 있는 전하량의 기울기는 신경이 신호를 전달하는 방법이며, 근육이 수축 신호를 받아들이는 방법이고(심장을 포함해서), 분비선(물질을 분비하거나 배출하도록 특수화된 세포의 집단)이 기능하게 하는 방법이다. 생명이 지속되기 위해서는 인체 내에 이들 전해질의 양이 많지도 적지도 않은 적정 수준에 있어야 한다. 인체는 전해질의 섭취가 부족하거나 과다해도 상당 범위까지 참아가며 꾸준히 그 농도를 일정하게 유지하는 능력(항상성)이 있다.

인체(人體)가 갈증을 느끼는 원인에는 두 가지가 있다.

첫째, 인체의 수분 부족(탈수증)이다. 탈수(脫水)의 가장 큰 원인은 땀이다. 땀은 상당히 많은 양의 나트륨을 함유하며 그 외에 칼륨과 염소도 일부 섞여 있다. 1L의 땀에는 1.5g(1500mg)의 나트륨이 있으며 극한 상황에서 사람이 흘릴 수 있는 땀은 시간당 3L나 된다. 땀의 수분은 주로 혈액에서 빠져나오는 것인데, 만약 땀에 전해질이 섞여 나오지 않는다면 혈액 속에 전해질 농도가 과다해져 사망에 이르게 된다. 땀 속의 전해질량은 혈액보다 약간 적다. 따라서 땀으로 전해질이 빠져나간다 해도 시간이 지나면 혈액 쪽의 전해질 농도가 높아진다. 그러므로 땀을 흘릴 때는 물을 마실 필요가 있는 것이다.

두 번째 원인은 탈수증보다 더 중요한 이유로, 높은 전해질 농도이다. 음식을 짜게 먹으면 다량의 염분이 체내로 흡수되어 전해질 농도가 높아지며, 인체는 진해진 전해질 농도를 희석시키려고 마신 수분 중의 많은 양을 배설하지 않고 간직하려고 한다. 따라서 진한 오줌을 소량 배설하며 몸이 붓게 된다. 그러나 해수(海水)를 마신다면 오히려 탈수상태가 된다. 혈액에 비해 해수의 나트륨 함량은 몇 배나 높다. 인체는 초과된 염분을 오줌으로 내보내야 하기 때문에 마신 해수의 수분 양보다 더 많은 물을 배출시켜야 한다. 따라서 해수를 마시면 완전히 탈수가 된다. 펭귄, 갈매기, 신천옹 같은 일부 바닷새들은 바닷물을 먹지만 과잉 소금을 분출해 내는 특수한 분비선을 머리에 가지고 있다.

술에 든 알코올은 신장에서 수분 재흡수에 관여하는 항이뇨호르몬(ADH)을 감소시키는 작용을 함으로써 신장을 통한 수분의 상실을 초래하여 탈수증을 일으킨다.

또 커피에 든 카페인은 이뇨(利尿) 작용의 촉진과 그로 인한 탈수증을 일으킨다.

위지만 청솔 아우름 과학논술 강사