핵심 개념

말피기관(Malpighian tubules)은 곤충의 주요 배설기관으로, 혈액(혈림프) 내의 노폐물과 수분을 여과하여 일차 소변(primary urine)을 형성하는 분비 중심의 배설 방식입니다.

상세 설명

  1. 이온의 능동 수송: 말피기관 세포막에 있는 V-ATPase 효소가 에너지를 사용하여 칼륨($K^+$) 또는 나트륨($Na^+$) 이온을 혈림프에서 기관 내부(관강)로 강제로 밀어 넣습니다.
  2. 삼투압 유도: 관강 내부의 이온 농도가 높아지면 혈림프와의 삼투압 차이가 발생하며, 이 힘에 의해 수분이 반투과성 막을 통과하여 내부로 유입됩니다.
  3. 노폐물 유입: 수분이 이동할 때 혈림프 속에 녹아있던 요산(uric acid), 아미노산, 당분 등의 물질이 확산이나 능동 수송을 통해 함께 들어옵니다.
  4. 일차 소변 형성: 이렇게 모인 액체는 일차 소변이 되어 후장(hindgut)으로 흘러가며, 이후 직장에서 필요한 수분과 염류를 재흡수하는 과정을 거칩니다.

시험 포인트

  1. 척추동물의 신장은 높은 혈압을 이용한 여과 방식이지만, 곤충의 말피기관은 이온 펌프를 이용한 분비 방식이라는 점이 가장 큰 차이점입니다.
  2. 곤충은 수분 손실을 최소화하기 위해 독성이 낮고 물에 잘 녹지 않는 요산 형태로 질소 노폐물을 배출합니다.
  3. 말피기관은 중장과 후장의 경계 부위에 연결되어 있으며, 종에 따라 수 개에서 수백 개까지 존재합니다.

관련 용어

  1. 혈림프(Hemolymph)
  2. 요산(Uric acid)
  3. 삼투압(Osmotic pressure)
  4. 능동 수송(Active transport)
  5. V-ATPase