일반생물학 실험, 혈구 세포의 관찰

이 글은 사람 체내에 있는 혈액, 그 속에 있는 혈구 세포들에 대한 관찰 보고서입니다

목적으로 혈액의 조성을 알아보고 혈액 내에 있는 세포의 종류와 기능을 알아본다.

현미경을 이용해서 혈구세포를 관찰하고 형태적 특징을 살펴본다.

가 적혀 있으며 적혈구에 대해, 적혈구의 산소 운반 원리, 백혈구에 대해, 호중구, 호염구, 호산구, 단핵구, 대식세포, 과립구 등에 설명이 기입되어 있으며 림프구와 에탄올의 고정 원리와 이유에 대해서 기입되어 있습니다

1. Title : 혈구 세포 관찰

2. Introduction :

-목적 : 혈액의 조성을 알아보고 혈액 내에 있는 세포의 종류와 기능을 알아본다.

현미경을 이용해서 혈구세포를 관찰하고 형태적 특징을 살펴본다.

-이론 : 

-혈액이란? : 혈액은 뼈속에 있는 골수에서 만들어 진 후 우리 몸의 혈관을 통해 온 몸을 끊임없이 순환하며 우리의 생명을 지키고 유지하는 중요한 역할을 한다.

우리 몸은 약 4-6 리터의 혈액을 가지고 있다. 혈액은 크게 혈구 성분과 혈장 성분으로 나누어진다.

혈구 성분은 적혈구, 백혈구 및 혈소판으로 이루어져 있고 혈장은 주로 수분으로 이루어져 있으며 생명유지에 필수적인 전해질, 혈액응고인자, 단백성분 등이 함유되어 있다.

혈액은 심장의 박동에 의해 동맥, 모세혈관, 정맥을 통해 순환하며 산소와 영양분 그리고 노폐물을 운반하는 일을 한다.

우리 몸은 수많은 세포로 이루어져 있다.

이 세포들은 각자 맡은 역할을 충실히 수행하기 위하여 산소와 영양분을 필요로 한다.

폐에서 대기중의 산소를 공급받아 이를 필요로 하는 세포로 전달하고 위장관에서 흡수한 영양 물질들을 세포로 운반해주는 중요한 일을 하는 것이 혈액이다.

그리고 세포들로부터 노폐물을 운반하여 신장으로 하여금 제거하도록 하는 일도 하고 있다.

혈액은 또한 우리 몸에 침입한 세균 및 바이러스 등에 대항하여 싸울 수 있는 성분인 백혈구와 항체 등을 가지고 있어 우리 몸이 세균 감염 등의 질병으로부터 보호 받을 수 있도록 하는 아주 중요한 역할도 하고 있다.

만약 우리 몸의 일부분에 혈관이 막혀 혈액 순환이 안 되게 되면 그 부분은 세균에 감염되고 세포들은 죽게 된다.

-혈액세포가 만들어 지는 과정 : 조혈모세포(stem cell)로부터의 분화

-적혈구 (Red Blood Cells, RBCs) : 적혈구는 골수의 조혈모세포에서 분화되어 만들어지며 혈구 중에서 가장 많은 수를 차지한다.

크기는 직경이 약 7 마이크로미터 정도로 작다.

건강한 어른인 경우 피 1 마이크로리터에 약 400-500만개의 적혈구가 들어 있고 피 한 방울엔 약 3억 개의 적혈구가 들어 있다.

피가 붉은 색인 이유는 바로 이 적혈구 때문이다.

적혈구는 우리 몸 안에서 산소(O2)를 필요로 하는 모든 세포들에게로 산소를 운반해 주는 아주 중요한 일을 하고 있다.

적혈구 안에는 헤모글로빈(hemoglobin)이라고 하는 철 성분을 가지고 있는 분자들이 들어 있다.

적혈구 한 개당 약 3백만 개 정도의 많은 헤모글로빈이 들어 있으니 어떻게 보면 적혈구는 '헤모글로빈 보따리' 이다.이들이 폐에서 공기중의 산소를 받아 운반해 준다.

산소와 결합된 헤모글로빈은 옥시헤모글로빈 (oxyhemoglobin)이라고 하는데 이들은 밝은 붉은 색을 띈다.

옥시헤모글로빈을 가지고 있는 적혈구가 동맥을 통해 각 조직의 세포들로 가서 산소를 전해 주고 대신 세포의 노폐물 중 하나인 이산화탄소(CO2)를 받아 온다.

이산화탄소를 받으면 적혈구 안의 헤모글로빈은 카복시헤모글로빈(Carboxyhemoglobin)으로 변하고 색깔도 검붉게 된다.

정맥을 도는 피의 색깔이 검붉은 이유는 바로 이 때문이다.

-백혈구 (White Blood Cells, WBCs) : 백혈구는 적혈구에 비해 그 수가 적다. 

피 1 마이크로리터 속에 약 4,000-10,000개의 백혈구가 들어 있다.

평상시에는 그 수가 적지만 외부에서 침입자(박테리아, 바이러스 등)가 들어와 우리 몸을 공격하면 이에 대항하여 백혈구 수를 증가시키고 침입자 세균들을 있는 곳으로 달려가 이들을 제거하는 아주 중요한 일을 한다. 혈구 중 약 2/3 정도는 세포 안에 아주 작은 알갱이(granule)들을 가지고 있는 과립구(granulocyte)이다.

이들은 박테리아가 침입한 곳으로 달려가서 침입자들을 잡아 먹는다.

과립구는 다시 호중구(neutrophil), 호염구(basophil), 및 호산구(eosinophil) 등으로 분류한다.

단핵구(monocyte) 또는 대식세포(macrophage)는 과립구와 마찬가지로 침입자들을 잡아 먹는데 잡아 먹은 세균들을 세포 안에서 처리한 후 우리 몸의 면역 시스템(immunesystem)에 그 정보를 제공하여 이 후에도 같은 세균이 침입하였을 때 신속하게 죽일 수 있도록 도와 준다.

-호중구(Neutrophil) : 과립백혈구(granulocyte)으로 핵이 2~5개의 엽(보통 3개)로 구성되어 있으며 세포질은 특수과립, 밝은 분홍색으로 보이며, 호아주르과립(azurophilic granule)로 용해소체가 많다.

세균, 바이러스등을 탐식(phagocytosis)을 작용한다.

-호산구(eosinophil) : 과립백혈구로 핵은 보통 2개의 엽으로 구성, 세포질은 특수과립, 붉은색으로 보이며 호아주르과립으로 용해소체가 적다.

기생충 파괴, 항원-항체 복합체 가수분해로 작용한다.

-호염구(basophil) : 과립백혈구로 핵은 잘보이지 않고, 세포질로 특수과립, 짙은 푸른색의 계열을 띄며 호아주르과립으로 용해소체가 적다.

특수과립 속의 histanmine에 의해 염증반응매개이며 과민반응(hypersensitivity)을 작용한다.

-림프구(lymphocyte) : 림프구는 면역 시스템의 중요한 구성 성분으로 혈관과 림프계를 순환하며 림프절(lymph node)에서 dendritic cell 등 antigen presenting cell에 의해 특정 항원을 만나 활성화되고 증식되어 그 항원을 가진 세균 또는 세포들을 제거하는 일을 한다.

Dendritic cell은 자기 관할 구역의 세포들이 안녕(peaceful)한지 침입자에 의해 위험(danger)한 상태에 놓여 있는지를 순찰하다가 해를 끼치는 침입자를 발견하면 그 침입자의 정보를 수집하여 림프절로 달려가서 그 침입자를 공격할 수 있는 특정 림프구를 찾아 활성화시키고 증식시킨다.

림프구는 크게 T lymphocyte와 B lymphocyte로 분류한다. T lymphocyte에는 cytotoxic T cell(일명 "killer" T cell)과 helper T cell이 있다. Cytotoxic T cell은 자신이 인지할 수 있는 특정 항원을 가진 세균 또는 바이러스에 감염된 세포를 찾아내 화학 물질로 apoptosis를 유발시켜 죽이고 B lymphocyte는 항체(antibody)를 만들어 특정 항원을 가진 침입자를 공격하여 제거한다.

Helper T cell은 침입자를 공격할 수 있는 B lymphocyte 또는 killer T cell의 활성화를 도와주는 아주 중요한 역할을 한다.

다른 혈구들과 마찬가지로 과립구, 단구 및 림프구 등 백혈구들도 골수의 조혈모세포로부터 만들어 진다.

-단핵구(monocyte) : 무과립백혈구 (agranulocyte)로 핵은 타원, 말발굽 모양이며 세포질로 호아주르과립이 있다. 큰포식세포(macrophage)로 분화하며 탐식 작용을 한다.

-혈소판 (Platelets) : 혈소판은 혈구 중에서 크기가 가장 작다. 어른은 피 1 마이크로리터속에 약 15 - 40만 개의 혈소판이 들어 있다.

혈소판은 비록 덩치는 작지만 다쳤을 때 피를 멎게 해주는 아주 중요한 일을 한다.

상처가 났을 때 혈소판은 손상된 혈관 벽에 붙고(adhesion) 또 혈소판끼리 서로 엉겨 붙으며(aggregation) 혈액응고를 일으켜 피를 멎게 해준다.

혈소판도 골수에서 만들어 진다.

-혈장 (Plasma) : 혈장은 혈액의 반 이상을 차지하는 물 성분을 말한다.

혈장 속에는 생명 유지에 꼭 필요한 전해질, 영양분, 비타민, 호르몬, 효소 그리고 항체 및 혈액응고인자 등 중요한 단백 성분들이 들어 있다.

이러한 혈액의 조성은 대략 혈장 55%, 백혈구 및 혈소판 1%, 적혈구 45%로 구성되어 있다.

-혈구 세포의 염색 : 혈액이나 혈관세포와 같이 비교적 붉은 색이 많이 분포하고 있어 푸른색 계통인 메틸렌블루를 사용하는 것이 관찰에 용이하다.

조직과 세포의 부분들을 여러 가지 색깔과 여러 가지 강도로 염색시킴으로써 관찰을 용이하게 해 준다.

많은 염색약은 산 또는 염기처럼 행동한다.

그래서 이들이 조직 내에 이온화되어 있는 여러 부분과 선택적으로 결합하여 색깔을 띠게 되는 것이다.

메틸렌 블루(methylene blue)의 색깔을 나타내는 부분이 (+)로 하전되어 있어 조직 내에서 (-)로 하전된 부분과 결합한다.

-에탄올의 고정 원리와 이유 : 에탄올 (CH 3 CH 2 OH)은 단백질 변성 응집제로 간주되며 따라서 수소 결합을 방해하는 단백질의 내부 소수성 그룹을 노출하고 단백질의 3차 구조와 물의 용해도를 변경시킨다.

에탄올로 세포를 고정시키는 것은 세포의 살아있는 상태의 모습 그대로를 관찰하기 좋게 염색시켜 보기위한 목적으로 하는 것이다.

세포의 형태가 원형의 모습을 그대로 유지시키기 위해 삼투압의 변화는 주지 않으면서 세포를 죽이는 과정이다.

삼투압의 변화가 일어나면 세포가 찌그러지거나 팽창하기 때문이다.

-가설 : 건강한 사람의 혈액에서 적혈구, 호중구, 호염구, 호산구, 림프구등 혈구 세포들이 관찰되어 질 것이다.

3. Materials & Methods :

-Materials : 혈액, 1% Methylene blue solution, 70% ethanol, 현미경, 슬라이드글라스, 커버글라스, 란셋, 알코올 스왑

-Methods :  

① 다른 슬라이드 글라스에는 혈액을 도말하고 2-3분 건조 후에 70% ethanol을 한 방울씩 떨어뜨려 2-3분 정도 고정한다.

② 1% Methylene blue solution 한 방울을 떨어뜨려 5분간 염색한다.

③ 커버글라스를 덮고 현미경으로 관찰한다.

혈액을 100배로 관찰한 결과, 파란 점들로 구성되어진 것들과 이끼처럼 조그마한 입자들이 모여 청록색 빛깔을 띈 모습이 관찰되었다.

400배로 관찰한 결과, 100배 시에 관찰되어졌던 파란 점들은 속의 엽이 3~4개가 있는 것을 관찰하여 호중구(neutrophil)임을 알게 되었고, 어두운 계열의 파란빛이 도는 바탕에 미세한 점들이 박혀있는 것을 관찰하였다.

호염구(basophil), 2개의 큰 엽을 관찰하여 호산구(eosinophil), 밝은 계열의 파란빛이 도는 바탕에 안에 파란색으로 원형이 보이는 림프구(lymphocyte), 또한 말발굽처럼 보여지는 것을 관찰하여 단핵구(monocyte)이 관찰되어졌으며 조그마한 입자들은 볍씨처럼 생긴 것으로 보아 적혈구(erythrocyte, RBC)로 관찰되어졌다.

5. Discussion :

-다른 조와 결과의 차이점 : 다른 실험 조의 결과를 관찰한 결과, 한번에 모든 세포들이 관찰되는 조가 있었고, 유난히 적혈구가 많고, 다른 호중구나 호염구는 관찰하기 힘든 조가 있었다.

이는 사람 개개인의 차이와 혈액이란 집합체의 차이로 현미경을 통해 한번에 관찰될 수 있는 세포의 종류는 다를 수 있기 때문에 실험의 결과는 다를 수 있다.

-실험결과에 대한 과학적 해석, 실험 성공 및 원인 분석 : 이번 실험은 한 사람의 피로 여러 가지의 프레파라트를 제작하였는데 도말한 프레파라트는 총 2개로 4개 중에 절반을 제작하였다.

그 중 나 이외의 실험조원이 도말한 결과는 메틸렌블루 용액을 너무 많이 넣고 도말을 잘 못하여 뭉치면서 관찰하기가 어려웠고, 내가 도말한 프레파라트는 모두 현미경으로 관찰이 잘 되었다.

이는 혈액의 양, 각도, 힘등 도말하는 사람의 기술에 의존도가 높은 것을 알게 되었다.

6. Reference :

<혈액의 조성>

http://amc.seoul.kr/dept/content/view.do?dtCode=D046&dtType=D&menuId=6854

<에탄올 고정 원리>

http://www.leicabiosystems.com/pathologyleaders/fixation-and-fixatives-3-fixing-agents-other-than-the-common-aldehydes/

<더 알아보기의 2>

http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%84%B8%ED%8F%AC#.EC.84.B8.ED.8F.AC.EC.9D.98_.EC.A2.85.EB.A5.98

http://adf.ly/13016817/-

위 파일에 추가적으로 기입되어진 것이 있는데 맨 아래 <더 알아보기>로 기입되어 있습니다

1. 현미경의 배율을 변화해가면서 관찰할 때, 보이는 세포의 형태는 어떠한가?

-result 에 기술

2. 조직마다 세포형태가 다른데, 그 이유는 무엇이라 생각하는가?

세포의 형태는 생물의 종류에 따라, 또 같은 생물이라도 조직이나 기관의 종류에 따라 다종다양하다.

그것은 세포의 기능과도 관계가 있지만 외부 요인, 예를 들어 기계적인 압력이나 표면 장력 등에 의해서도 결정된다.

단일 세포는 보통 공모양이 되기 쉽지만 특별한 것(구균)을 제외하면 공모양의 세포는 드물다.

실제로는 공모양이나 약간 변형된 타원체가 된 것(난세포·꽃가루 세포·세균 따위), 세포 표면에 편모나 섬모가 나 있는 것〔(정자·유주자(遊走子)·여러 가지 원생 동물> 등이 있다.

또 아메바·백혈구·점균의 변형체처럼 일정한 형태를 갖지 않고 모양이 끊임없이 바뀌는 세포도 있다.

3.혈액세포의 기능을 조사하라.

-instruction에 기술

또한 추가할 내용으로 discussion에서 관찰한 적혈구, 백혈구의 비교(수, 크기, 모양)와 혈소판이 왜 관찰되지 않았는지에 대해 설명한다면 더 좋을 듯 합니다