사람이 체온을 유지시켜주는 에너지원은 무엇인가요?

Question

사람의 체온은 늘 36.5도 정도로 유지되고 있습니다.

그런데 이 온도를 늘 일정하게 유지시켜주고 한겨울에도 체온이 식지않도록 해주는 것은 어떤 원리입니까?

Answer 1

사람은 외계의 온도가 크게 높거나 낮지 안는 한 열생산과 열방출은 대개
평형을 이루게 되어 열의 수지를 맞추고 체온이 일정하게 유지되는 것이다. 즉,
추운 환경에 들어가면 신진대사율을 왕성하게 하여 열생산 및 산소소비율을
최소로 감소시킨다. 이와 같은 체온 조절을 하는 중추신경기구는 뇌의
시상하부에 있다. 시상하부의 체온조절 중추는 혈액의 온도에 민감하여 혈액의
온도가 오르내램에 따라 체온을 낮추기도 하고 높이기도 한다는 것이다. 즉
체온이 올라가려는 경향이 있을 때에는 시상하부를 관류하는 혈액의 온도상승이
자극이 되어 시상하부의 전방부의 신경세포들이 흥분하여 피부의 혈관을
확장시키고 땀을 분비시켜 체열의 방출을 증가시킴은 물론, 열생산을 적게하기
위하여 골격근의 긴장도를 낮춘다. 따라서 이 부위를 열방출중추라고 할 수
있을 것이다. 그러나 체온이 내려가는 경향이 있으면 주로 피부에 있는
냉각수용기로부터 구심성 흥분이 시상하부에 전도되어 시상하부의 후부에 있는
신경세포를 흥분시킨다. 이 결과 피부의 혈관을 수축시켜 혈류량을 억제하고
땀의 분비를 감소시켜 체열의 방출을 최소로 감소시킨다. 또한 온몸의 골격근의
긴장도를 증가시키고 더 나아가서는 떨림을 일으켜 골격근에서의 열생산을
증가시킨다.
이것을 종합해보면 시상하부는 마치 냉장고나 부란기의 항은 조절기와 같은
구실을 한다. 즉, 사람의 체온을 37도로 꼭 맞추어 놓았다고 생각하면 될
것이다. 다시 말해서 사람이 더운 환경에 노출되면 열생산이 감소하고 열방출이
증가되면, 반대로 추운환경에 노출되면 열생산이 증대되고 열방출이 억제되는
조절기전이 동원된다고 말할 수 있다. 예를 들면, 몹시 추울 때에는 우리의
의사와는 관계없이 몸이 저절로 떨림으로서 체온을 높이려고 한다. 반면에 몹시
더울 때에는 우리의 의사와는 관계없이 몸이 저절로 떨림으로서 체온을
높이려고 한다. 반면에 몹시 더울 때에는 저절로 근육의 긴장이 풀려 맥이
빠지고 축 틀어지는 것도 이 때문이다. 이리하여 자동적으로 민감하고 정확하게
체온을 조절하게 되는 것이다.

Answer 2

사람의 가장 이상적인 신체 온도는 36.5℃이다. 몸의 모든 작용에는 거의 효소가 관여하는데, 신체가 36.5℃일 때 효소의 활성이 최적화가 되기 때문에 이온도를 유지하려고 한다.

체내에서 열을 발산하는 곳은 근육이며 근육이 얼마만큼 있느냐가 체온 상승에서 매우 중요한 요인으로 작용됩니다. 근육을 움직일 때 열이 발생하면서 몸을 따뜻하게 만들어주기 때문입니다.

피하지방은 올라간 체온을 유지시켜주는 역할을 하며,

혈관의 피는 몸전체로 열이 골구로 퍼지도록 열을 운반하는 역할을하고, 체온이 떨어진 부위에 집중적으로 피를 보내어 열을 올려주는 역할도 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

체온이 생기는 이유는 간단하다. 에너지를 다루는 과정에선 반드시 열이 발생하기 때문이다. 생물대사로 이뤄지는 포도당의 에너지 효율이 40%인데, 열역학적으로 본다면 최대 60%는 그냥 열로 빠져나간다고 보면 된다. 변온동물은 이런 열 대사가 그리 활발하지 않아선지 체온 유지가 제대로 되지 않는다.

인간은 주위 환경에 관계없이 항상 일정한 체온을 유지하는 정온동물[2]로, 정상 체온은 36℃에서 37.4℃ 사이가 일반적이다.

체온 조절(thermoregulation)은 시상하부에 위치한 열감지장치에 의해 진행되며, 기준점(set point)에 입력된 기준 온도값에 따라 PID 제어를 통해 신체의 발열량을 증가시키거나 감소한다. 다르게 말하자면, 뇌에 차가운 피가 들어가면 몸이 뜨거워도 발열량이 계속 증가한다. 또 다르게 말하면, 저 set point를 의식적으로 조절할 수 있으면 신체온도를 임의로 조작할 수 있다는 것이다. 물론 의식적으로 절대 조작되지 않는다. 다만, 바이러스나 세균 감염 시 제거를 위해 set point가 변경된다.

체온 조절 시 온도가 높은 경우엔 땀이 나게 하거나 대사량을 낮추고, 낮은 경우엔 대사량을 올려서 발열을 극대화한다. 우리가 추울 때 몸을 무의식적으로 덜덜덜 떨게 되는 것도 몸이 대사량을 올려 열을 내기 위한 자연스러운 현상이다. PID 제어답게 시간이 지날수록 더 춥게 느껴지고 대사량은 더 높아진다.