피가 붉은 이유 헤모글로빈, 피에 관한 여러가지 상식들

 

 

 

피가 붉은 이유
피가 붉은 이유는 혈액 속의 헤모글로빈이라는 단백질이 산소와 결합할 때 발생하는 색 변화 때문입니다. 헤모글로빈은 철 이온을 포함하고 있어 산소와 결합하면 산화철이 되어 빨간색을 띕니다. 산소가 결합된 상태인 산화형 헤모글로빈(oxyhemoglobin)은 밝은 붉은 색을 띠고, 산소와 결합하지 않은 환원형 헤모글로빈(deoxyhemoglobin)은 어두운 붉은 색을 가집니다. 헤모글로빈은 체내에서 산소를 운반하는 중요한 역할을 하며, 산소와 결합할 때 색이 달라지는 현상은 생리적이고 화학적인 반응입니다.

 

 

헤모글로빈의 역할
헤모글로빈은 혈액 내에서 산소를 결합하여 폐에서 체내의 각 조직으로 운반하고, 이산화탄소를 다시 폐로 운반하는 역할을 합니다. 이 단백질은 적혈구에 존재하며, 산소와 결합할 때 구조가 변화해 산소 운반 능력을 최적화합니다. 헤모글로빈은 산소와 결합하거나 떨어지는 과정에서 4개의 산소 분자와 결합할 수 있으며, 혈액이 산소를 흡수하고 공급하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 또한, 산소를 공급한 후 조직에서 발생하는 이산화탄소를 헤모글로빈이 결합하여 폐로 운반하는 역할도 합니다.

 

 

피가 붉지 않은 동물과 피의 색깔
피가 붉지 않은 동물로는 청색 혈액을 가진 동물들이 있습니다. 예를 들어, 문어, 게, 전갈 등의 무척추동물은 헤모글로빈 대신 헤모시아닌이라는 물질을 사용하여 산소를 운반합니다. 헤모시아닌은 산소와 결합할 때 청록색을 띠므로, 이 동물들의 피는 푸르거나 청색으로 보입니다. 헤모시아닌은 구리 이온을 포함하고 있어, 산소와 결합할 때 색 변화가 생깁니다. 반면, 인간과 대부분의 척추동물은 헤모글로빈을 사용해 산소를 운반하고 피가 붉게 보입니다.

 

 

정맥혈은 푸른색으로 보이는 이유
정맥혈이 푸른색으로 보이는 이유는 실제로 혈액이 푸르지 않기 때문입니다. 정맥혈은 산소가 적은 환원형 헤모글로빈을 포함하고 있지만, 피부를 통과하는 빛이 산란되면서 파란색 빛이 더 많이 반사되기 때문에 푸른색처럼 보입니다. 실제로 정맥혈은 어두운 붉은색을 띠고 있으며, 이는 빛의 산란과 흡수에 의한 착시 현상입니다. 빛은 피부의 두께와 조직을 통해 반사되거나 흡수되며, 파란색 빛은 다른 색보다 피부를 통해 더 잘 반사되는 경향이 있습니다.

 

 

피가 산소와 결합했을 때와 결합하지 않았을 때의 색깔 차이
피가 산소와 결합했을 때는 산화형 헤모글로빈(oxyhemoglobin) 상태로 밝은 붉은 색을 띕니다. 폐에서 산소를 흡수하면 헤모글로빈은 산소와 결합하며, 그 결과 혈액은 더 밝은 빨간색을 가집니다. 반면, 피가 산소와 결합하지 않았을 때는 환원형 헤모글로빈(deoxyhemoglobin) 상태로 어두운 붉은색을 띕니다. 이는 조직에서 산소를 방출한 후 혈액이 산소를 거의 포함하지 않은 상태에서 나타나는 색상입니다. 이러한 색 차이는 산소 농도의 변화에 따라 혈액의 색이 변하는 것을 의미합니다.

 

 

피의 산소 운반 능력과 효율
헤모글로빈은 매우 효율적으로 산소를 운반합니다. 각 헤모글로빈 분자는 최대 4개의 산소 분자와 결합할 수 있으며, 산소의 농도가 높은 폐에서는 산소와 결합하고, 산소 농도가 낮은 조직에서는 산소를 방출합니다. 이 과정은 하르버-버그 방정식(Haber-Berg equation)으로 설명될 수 있으며, 혈액의 산소 포화도는 폐에서 95-75% 정도로 낮아집니다. 이 방식으로 피는 산소를 효율적으로 운반하여 신체의 각 세포에 공급합니다.

 

 

산소는 몇 퍼센트 포화되어 있는가
산소의 포화도는 대체로 95~100% 사이로 측정됩니다. 일반적으로 건강한 사람의 경우, 폐에서 산소를 흡수한 후 헤모글로빈은 거의 100% 포화된 상태가 됩니다. 그러나 체내에서 산소가 필요한 부분으로 이동할 때는 일부 산소가 방출되어 산소 포화도가 약간 감소합니다. 예를 들어, 조직에서 산소가 사용되면 헤모글로빈의 산소 포화도는 70~75%로 떨어지며, 남은 산소는 혈액 내에서 다시 사용될 준비가 되어 있습니다.

 

 

산소는 어떤 원리로 교환되는가
산소의 교환은 확산 원리에 의해 이루어집니다. 폐에서 산소는 혈액으로 확산되고, 혈액 속의 산소는 산소 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하여 조직으로 전달됩니다. 혈액 속에서 산소는 헤모글로빈에 결합하며, 산소 농도가 높은 폐에서 혈액으로 확산되고, 산소 농도가 낮은 조직에서는 혈액이 산소를 방출합니다. 이 과정에서 부분 압력 차이가 핵심적인 역할을 하며, 산소는 혈액에서 체내조직으로 자연스럽게 이동하게 됩니다.

 

 

피는 어디서 생성되는가
피는 골수에서 생성됩니다. 적혈구, 백혈구, 혈소판은 모두 뼈 속의 적골수에서 만들어집니다. 적골수는 주로 평평한 뼈(예: 엉덩이뼈, 가슴뼈, 두개골, 척추)에서 발견됩니다. 골수에서 만들어진 혈액 세포들은 혈류로 방출되며, 각각의 기능에 따라 체내에서 중요한 역할을 수행합니다. 또한, 특정 종류의 백혈구는 림프절이나 비장에서 성숙할 수 있습니다.

 

 

 

피는 몇일동안 살 수 있는가

피의 구성 요소들—특히 적혈구는 약 120일(4개월) 동안 생존합니다. 이후 오래된 적혈구는 비장과 간에서 분해되어 처리됩니다. 백혈구는 생명 주기가 몇 시간에서 몇 일 사이일 수 있으며, 혈소판은 평균적으로 약 7~10일 동안만 존재합니다. 이러한 세포들은 지속적으로 교체되며, 새로운 세포들이 계속 생성됩니다.

 

 

 

피는 몇년마다 새로 교체되는가
피는 전반적으로 매 120일마다 새로 교체됩니다. 이 주기는 주로 적혈구의 수명에 기반한 것으로, 적혈구는 약 120일 주기로 교체되며, 골수에서 새롭게 생산됩니다. 하지만 백혈구와 혈소판은 상대적으로 빠르게 교체되므로, 교체 주기가 다릅니다. 따라서 혈액 내 성분들은 지속적으로 생성되고, 사라지는 사이클을 반복합니다.

 

 

 

적혈구의 크기는 얼마인가
적혈구는 평균적으로 7~8 마이크로미터(μm) 크기입니다. 적혈구는 원반 모양의 이중 오목 형태를 가지고 있어 표면적을 넓히고 산소 교환을 극대화할 수 있습니다. 이 크기와 형태는 혈관을 통과하면서 산소와 이산화탄소를 효율적으로 운반하기에 최적화되어 있습니다.

 

 

 

적혈구에는 왜 핵이 없는가
적혈구는 핵이 없습니다. 성숙한 적혈구는 핵을 잃고, 그 자리에 헤모글로빈이라는 단백질이 주로 들어 있습니다. 핵이 없으면 더 많은 공간을 헤모글로빈으로 채울 수 있어, 산소를 더 많이 운반할 수 있습니다. 또한, 핵이 없으면 적혈구는 더 유연하게 되어 작은 혈관을 통과하는 데 유리하고, 산소 전달 효율을 높이는데 기여합니다.

 

 

 

적혈구는 왜 그렇게 생겼는가
적혈구는 이중 오목 형태로 설계되어 있습니다. 이 형태는 산소를 더 효율적으로 운반할 수 있게 하며, 표면적을 증가시켜 산소와 이산화탄소의 교환을 최적화합니다. 또한, 원반 모양 덕분에 혈관을 자유롭게 통과할 수 있어, 혈류를 방해하지 않고 전신에 산소를 공급할 수 있습니다. 이러한 형태는 또한 적혈구가 산소를 교환할 때 빠르게 이동할 수 있도록 돕습니다.

 

 

 

 

피를 깨끗하게 만드는 법
피를 깨끗하게 만드는 방법은 건강한 생활습관을 유지하는 것입니다. 수분 섭취가 충분히 이루어져야 하며, 건강한 식단과 함께 운동을 꾸준히 하는 것이 좋습니다. 특히, 체내의 독소나 노폐물을 배출하는 데 도움을 주는 간과 신장을 건강하게 유지하는 것이 중요합니다. 디톡스라는 개념도 이를 기반으로 하여, 체내 불필요한 물질들을 배출하는 과정입니다. 충분한 수면과 스트레스 관리도 피를 깨끗하게 하는 데 도움이 됩니다.

 

 

 

인공피를 만들 수 있는가
현재 인공피는 완전하게 만들어진 것은 아니지만, 혈액 대체 물질인 혈액 제제는 연구가 진행 중입니다. 헤모글로빈 기반 혈액 대체물과 퍼플리린이라는 물질을 이용한 실험들이 진행되고 있습니다. 그러나 인공피는 산소 운반 능력에 있어 제한적이며, 완전히 인간의 혈액을 대체할 수 있는 제품은 아직 상용화되지 않았습니다. 또한, 면역 반응을 일으킬 수 있는 세포나 플라즈마를 인공적으로 재현하는 데에는 많은 과학적 도전이 남아 있습니다.