네프론 원리 실험 속 과정에 대한 질문?
시린지 필터를 거친 청색 포도당 용액과 거치지 않은 청색 포도당 용액에 베네딕트 용액을 넣고 가열해서 색 변화를 관찰하는 실험인데요… 여기서 시린지 필터를 거치니 포도당 용액이 투명해지던데 이게 포도당이 걸러지기 때문인 게 맞나요? 그리고 네프론은 포도당을 거르지 않는다고 알고 있는데 어떻게 이 실험과 원리가 연결되는지 궁금합니다.
또한 제가 비교대조군을 추가해서 실험을 더 수행해보고 싶은데 네프론의 원리 혹은 관련된 어떤 개념과 관련시키면 좋을지 조언을 부탁드립니다…
먼저 시린지 필터를 통과한 청색 포도당 용액이 투명해졌다면, 이는 포도당이 걸러진 것이 아닙니다.
포도당 분자는 매우 작기 때문에 일반적인 시린지 필터로는 걸러지지 않습니다. 투명해진 이유는 아마도 포도당 용액에 포함되어 있던 불순물이나 미립자들이 필터에 의해 제거되었기 때문일 것입니다.
포도당 용액 자체는 투명하고 색이 없습니다. 청색으로 보인 것은 아마도 실험을 위해 추가된 착색제 때문일 것으로 보입니다.
그리고 말씀하신 대로 네프론은 포도당을 거르지 않는 것이 아니라, 사구체에서 포도당을 포함한 혈액을 여과한 후 세뇨관에서 거의 전량을 재흡수합니다.
실험과 네프론의 원리를 연결해보면 시린지 필터는 신장의 사구체와 유사한 역할을 한다고 볼 수 있습니다. 사구체는 혈액에서 물, 포도당, 아미노산, 염분, 노폐물 등 작은 분자들을 여과합니다. 시린지 필터는 용액 내의 더 큰 불순물들을 제거하여 맑은 용액을 얻는다는 점에서, 사구체가 혈액에서 불필요한 큰 물질들을 걸러내는 과정과 유사하다고도 할 수 있습니다. 다만, 시린지 필터는 포도당을 거르지 않지만 사구체는 포도당을 여과한다는 점에서 차이가 있습니다.
그리고 앞서 말씀드렸지만, 신장에서는 사구체에서 여과된 포도당이 세뇨관에서 거의 100% 재흡수됩니다. 따라서 건강한 사람의 소변에서는 포도당이 검출되지 않습니다. 만약 세뇨관의 재흡수 기능에 문제가 있거나, 혈당이 너무 높아 신장의 재흡수 능력을 초과하면 소변에서 포도당이 검출될 수도 있긴 합니다. 베네딕트 용액으로 포도당의 유무를 확인하는 이 실험은, 소변에서 포도당이 검출되는지 여부를 확인하는 과정과 유사하다고 할 수 있는데, 시린지 필터로 인해 포도당이 걸러지지 않았다면 여전히 베네딕트 반응에서 양성이 나타날 것이고, 만약 재흡수 과정처럼 포도당이 사라졌다면 베네딕트 반응에서 음성이 나타날 것입니다.
실험에 만일 추가를 한다면, 개인적으로는 반투과성 막을 이용한 포도당 용액의 재흡수 모의 실험도 함께 진행해 보시는 것을 권해드립니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 이 실험에서 시린지 필터를 거친 포도당 용액이 투명해지는 이유는 포도당이 걸러진 것이 아니라 염료나 불순물 같은 입자가 제거되었기 때문이며, 포도당은 분자 크기가 작아 필터를 통과합니다. 이는 네프론에서 포도당이 여과는 되지만 정상적으로는 재흡수되어 소변에 나타나지 않는 원리와 연결되며, 실험을 확장할 때는 단백질 용액을 통한 여과 비교, 당뇨 모의 소변을 활용한 포도당 검출, 흡수재를 이용한 재흡수 모형 실험 등을 통해 네프론의 여과와 재흡수 개념을 보다 명확히 비교 및 대조할 수 있습니다. 감사합니다.
시린지 필터를 거친 용액이 투명해지는 것은 포도당이 아닌 크기가 큰 청색 색소 입자가 걸러지기 때문이며, 포도당 분자는 작아서 필터를 통과합니다. 이 실험은 네프론의 사구체에서 일어나는 여과 과정을 모사한 것으로, 혈구나 단백질처럼 크기가 큰 물질은 걸러지고 포도당이나 물처럼 크기가 작은 물질은 그대로 통과하는 선택적 여과 원리를 보여줍니다. 추가적인 비교대조군 실험으로는 신장 세뇨관에서 일어나는 재흡수 개념을 적용해 볼 수 있습니다. 정상 농도의 포도당 용액과 함께 고농도의 포도당 용액을 만들어 각각 필터에 거른 후 베네딕트 반응을 비교하여, 당뇨병 환자처럼 혈당이 높아 여과된 포도당의 양이 재흡수 능력을 초과하면 소변으로 포도당이 배출되는 원리를 탐구할 수 있습니다.
안녕하세요. 이용학 전문가입니다.
네프론의 여과는 분자량에 따라 크기가 작으면 투과시키고 그렇지 않으면 걸러내주게 됩니다.
여기서 혼란이 있으신 부분이 포도당은 실제로 네프론에서 투과가 되는데 왜 위 실험이 네프론의 원리와 관련이 있느냐인데, 실험에서 포도당을 사용한 것은 크게 신경쓰지 않으셔도 되는 부분입니다.
위 실험에서 중요한 것은 시린지필터의 필터 사이 간격과, 포도당의 분자량 크기가 중요한 것이지, 포도당 자체는 중요하지 않습니다. 그냥 실험을 위해 하나의 물질을 사용한 것이고 그것이 공교롭게도 포도당이 된 것 뿐입니다.
더 실험을 해보시려면 포도당보다 분자량이 더 작은 물질 중 시린지필터의 사이즈보다 작은 물질을 찾아 필터링해보는 것이 좋을 것 같습니다. 예를들어 소금처럼 물에 녹아 이온상태로 존재하는 물질의 경우 사이즈가 매우 작기 때문에 필터를 통과할 수 있습니다.