01 세포막을 통한 물질 이동-1, 세포막을 통한 물질의 이동 방식

▣ 확산
기체나 용액 속에서 물질 분자들이 농도가 균일해질 때까지 농도가 높은 곳에서 낮은 쪽으로 이동하는 현상으로 별도의 에너지 소비가 없다.

(1) 단순 확산

(2) 촉진 확산

▣ 삼투
(1) 삼투: 반투과성 막을 사이에 두고 용질이 이동하지 못할 때, 물 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 물이 이동하는 현상으로 별도의 에너지가 소모되지 않는다.

(2) 삼투압: 삼투로 인하여 반투과성 막이 받는 압력이다.
(3) 세포와 용매의 이동

세포를 농도가 다른 용액에 넣으면 삼투압 차이에 의해 용매의 이동이 일어난다.
용액의 분류
저장액: 어떤 용액과 비교하여 삼투압이 낮은 용액이다.
등장액: 어떤 용액과 비교하여 삼투압이 같은 용액이다.
고장액: 어떤 용액과 비교하여 삼투압이 높은 용액이다.

(4) 동물 세포의 삼투

적혈구를 등장액에 넣은 경우
부피나 모양에 변화가 없다.
동물 세포와 등장액: 링거액, 생리 식염수
적혈구를 저장액에 넣은 경우
삼투 현상에 의해 물이 적혈구 안으로 들어와서 부피가 커진다.
적혈구가 팽창하다가 적혈구 막이 터지는 용혈 현상이 나타난다.
적혈구를 고장액에 넣은 경우: 삼투 현상에 의해 적혈구 내부의 물이 빠져나가 부피가 작아진다.

(5) 식물 세포의 삼투

식물 세포를 등장액에 넣은 경우: 부피나 모양에 변화가 없으며 이러한 상태를 한계 원형질 분리라고 한다.
식물 세포를 저장액에 넣은 경우
삼투 현상에 의해 물이 세포 안으로 들어와서 부피가 커진다.
식물 세포의 단단한 세포벽에 의해 세포가 팽창해도 터지지 않는 팽윤 상태가 된다.
식물 세포를 고장액에 넣은 경우
삼투 현상에 의해 식물 세포 내부의 물이 빠져나가 부피가 작아진다.
세포막이 세포벽으로부터 분리되는 원형질 분리가 일어난다.

(6) 삼투압, 팽압, 흡수력

팽압: 팽윤 상태에서 세포벽에 가해지는 압력이다.
흡수력: 삼투압과 팽압의 차이다. (흡수력 = 삼투압 – 팽압)
세포가 물을 흡수하면서 팽압은 점점 커지고 삼투압은 점점 작아진다.
팽압과 삼투압이 같아지면 물은 더 이상 흡수되지 않는다.

▣ 능동 수송
(1) 능동 수송: 세포막이 농도 경사를 거슬러서 낮은 농도에서 높은 농도 쪽으로 물질을 이동시키는 현상이다.

에너지가 필요하며, 세포 호흡을 통해 얻은 ATP가 공급된다.
Na⁺-K⁺ 펌프의 주요 작용
모든 세포에서 세포막을 경계로 Na⁺과 K⁺ 의 농도 경사를 만든다. 이것은 신경과 근육 세포의 기능에 필수적인 전기적 신호 발생에 중요한 역할을 한다.
세포 내의 용질의 농도를 조절함으로써 세포의 부피를 조절한다.
Na⁺-K⁺ 펌프는 서로 다른 물질을 양방향으로 운반하고, 소장 융털 상피 세포의 포도당, 아미노산 등을 운반하는 펌프는 한 방향으로만 작용한다.
능동 수송의 다른 예: 소화관의 일부 양분 흡수, 세뇨관의 재흡수(포도당의 재흡수), 뿌리털의 무기 양분 흡수, 해조류의 아이오딘(I) 흡수
세포막에 존재하는 운반체 단백질에 의해 일어나며, 특정 물질의 농도가 세포 안과 밖에서 서로 다르게 유지되는 데 이용된다.

세포내 섭취와 세포외 배출
(1) 세포내 섭취: 세포 밖의 물질을 세포막으로 감싸서 세포 안으로 끌어들이는 작용이다.

식세포 작용: 고형 물질을 세포막으로 싸서 식포를 형성하여 세포 안으로 끌어들이는 작용이다. 예) 백혈구의 식균작용, 아메바가 먹이는 잡는 작용
음세포 작용: 액체나 유동성 물질을 세포막으로 둘러싸서 세포질 속으로 받아들이는 작용이다.
세포내 섭취가 일어날 때는 에너지가 사용된다.

(2) 세포외 배출

세포 내의 물질을 세포막으로 감사서 세포 밖으로 내보내는 작용이다.
세포가 합성한 물질이나 소화되지 않은 입자, 사용하고 남은 찌꺼기 등을 세포 밖으로 내보낸다. 예) 세포내에서 생성된 호르몬, 소화 효소와 노폐물의 분비
세포막을 직접 통과하지 못하는 큰 분자들을 세포 밖으로 분비하는 수단이다.
예) 이자 세포에서 인슐린과 글루카곤의 분비, 뉴런의 축삭 돌기 말단에서 신경 전달 물질 분비
세포외 배출이 일어날 때 에너지가 사용된다.

참고자료: 지학사 교과서 생명과학2, 고등 하이탑 생명과학2, EBS 수능특강 생명과학2

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