어떻게 하여 확산과 삼투를 통해 물질이 출입되는지 설명부탁드려요.

Question

고등학교 과학 내용 중에 세포막의 기능으로 물질출입이 있는데, 물질 출입의 원리가 확산과 삼투 현상라고 하네요. 어떻게 하여 확산과 삼투를 통해 물질이 출입되는지 설명부탁드려요.

Answer 1

말씀하신 것처럼 세포막을 통한 물질의 출입을 ATP 에너지를 사용하지 않는 확산과 삼투가 핵심 원리입니다.

확산은 용질이 높은 곳에서 낮은 곳으로 스스로 이동하는 현상입니다.

그 중 단순 확산은 산소나 이산화 탄소처럼 크기가 작거나 지용성인 물질이 인지질 이중층을 직접 통과하는 것이고, 촉진 확산은 포도당이나 이온처럼 크거나 수용성인 물질이 막단백질의 도움을 받아 이동하는 것을 말합니다.

그리고 삼투는 반투과성 막을 사이에 두고 용질이 못 움직일 때, 물(용매)이 이동하는 현상을 말합니다.

물은 저농도(물 비율 높음)에서 고농도(물 비율 낮음) 방향으로 이동하는데, 세포를 고농도 용액에 넣으면 물이 빠져나가 세포가 쭈그러들고, 저농도 용액에 넣으면 물이 들어와 적혈구는 터지고, 식물 세포는 팽팽해집니다.

다시 말해 확산은 용질의 이동, 삼투는 물의 이동이며, 두 방식 모두 세포막의 선택적 투과성 덕분에 세포 내부 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

확산은 농도가 높은 곳에서 낮은 곳을 분자가 자연스럽게 이동하는 현상이고, 삼투는 반투과성 막을 통해 물이 농도가 낮은 용액에서 높은 용액으로 이동하는 현상입니다. 세포는 이 원리를 이용해 산소, 영양분, 물 등을 출입시켜 항상성을 유지합니다.

Answer 3

안녕하세요. 고등학교 생명과학에서 배우는 확산과 삼투에 의한 세포막의 물질 출입은 세포막이 물질을 무조건 통과시키는 것이 아니라, 물질의 농도 차이와 세포막의 선택적 투과성에 의해 물질이 이동하는 현상이라고 이해하시면 쉽습니다.

확산은 물질이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상인데요, 물질 분자들은 열에너지를 가지고 있기 때문에 계속 불규칙하게 움직이는데, 처음에는 농도가 높은 쪽에 분자가 많기 때문에 전체적으로 낮은 농도 쪽으로 이동하는 결과가 나타납니다. 따라서 세포막을 사이에 두고 산소나 이산화탄소처럼 세포막을 통과할 수 있는 작은 분자의 농도 차이가 있다면, 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 자연스럽게 이동합니다.

예를 들어 세포 주변에 산소 농도가 높고 세포 안의 산소 농도가 낮다면, 산소는 세포막을 통과하여 세포 안으로 들어오며, 반대로 세포 안에서 세포 호흡으로 이산화탄소가 많이 생성되면, 이산화탄소는 세포 밖으로 확산됩니다. 이렇게 에너지를 사용하지 않고 농도 차이에 따라 이동하는 것을 확산에 의한 물질 이동이라고 합니다. 반면 삼투는 확산의 일종이지만, 특별히 물이 선택적 투과막을 통과하여 이동하는 현상을 말합니다. 세포막을 사이에 두고 양쪽의 용질 농도가 다르면 물은 상대적으로 용질 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하는 경향을 보입니다. 쉽게 말하면 물을 더 많이 가진 쪽에서 물이 부족한 쪽으로 물이 이동한다고 볼 수 있습니다. 예를 들어 식물세포를 농도가 높은 소금물에 넣으면 세포 밖의 용질 농도가 높아지는데요, 물이 세포 안에서 밖으로 빠져나가면서 세포가 수축하게 됩니다. 반대로 세포 주변의 용질 농도가 낮으면 물이 세포 안으로 들어올 수 있습니다. 감사합니다.