핵심 해설
이 문제는 세포의 기본적인 기능인
물질 수송(Membrane transport)의 유형을 구분할 수 있는지를 묻고 있어요. 핵심은
에너지(ATP) 소모 여부입니다.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept): 세포막을 통한 물질 이동은 크게
수동수송(Passive transport)과
능동수송(Active transport)으로 나뉩니다. 수동수송은 농도 차이(농도 기울기, Concentration gradient)에 의해 물질이 스스로 이동하며 에너지가 필요 없습니다. 반면, 능동수송은 낮은 농도에서 높은 농도로 물질을 이동시키기 위해 반드시 에너지(ATP)가 소모됩니다. 이 문제의 정답인
나트륨-칼륨 펌프(Na⁺-K⁺ pump)는 대표적인 1차 능동수송(Primary active transport)의 예입니다.
2.
정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! 나트륨-칼륨 펌프는 세포 내부의 나트륨 이온(Na⁺)을 세포 밖으로, 세포 외부의 칼륨 이온(K⁺)을 세포 안으로 이동시킵니다. 이 과정은 농도 기울기를 거슬러 올라가는 능동적인 수송이므로, ATP가 가수분해되면서 방출되는 에너지를 사용합니다. 따라서 에너지가 사용되는 유일한 보기입니다.
3.
오답 분석 (Distractor Analysis):
혼동 주의!
① 삼투(Osmosis)와 ③ 단순확산(Simple diffusion), ④ 촉진확산(Facilitated diffusion)은 모두 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 물질이 이동하는 수동수송입니다. 삼투는 물(H₂O)의 확산이며, 촉진확산은 운반체(Carrier protein)나 통로(Channel protein)를 이용하지만 에너지가 소모되지는 않습니다.
② 여과(Filtration)는 정수압(Hydrostatic pressure) 차이에 의해 물과 작은 용질이 막을 통과하는 현상으로, 수동수송에 해당합니다.
4.
연관개념정리 (Related Concepts): 능동수송에는 1차 능동수송(ATP 직접 사용, Na⁺-K⁺ pump)과 2차 능동수송(ATP 간접 사용, Na⁺-glucose cotransport)이 있습니다. 수동수송과 능동수송의 감별은 생리학의 기본이며, 치과에서도 약물의 세포 내 흡수, 염증 반응 시 세포의 이온 이동 등을 이해하는 기초가 됩니다.
개념 정리
| 구분 | 수송 종류 | 에너지 필요 | 이동 방향 |
|---|
| 수동수송 | 단순확산, 촉진확산, 삼투, 여과 | 불필요 (ATP 無) | 고농도 → 저농도 (농도 기울기 따라) |
| 능동수송 | Na⁺-K⁺ 펌프, 포식작용 | 필요 (ATP 有) | 저농도 → 고농도 (농도 기울기 거슬러) |
한눈에 비교!
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촉진확산: 운반체 필요하지만 에너지 불필요 (예: 포도당(Glucose)이 GLUT 단백질로 이동)
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나트륨-칼륨 펌프: 운반체 필요하고 에너지 필요 (예: Na⁺ 3개 내보내고 K⁺ 2개 들여옴, ATP 1분자 소모)
암기 팁
"수동은 그냥 흘러가고(에너지 X), 능동은 억지로 거슬러 올라간다(에너지 O)." 이 원칙을 기억하세요. 그리고 대표적인 능동수송 예시로
Na⁺-K⁺ 펌프를 꼭 떠올리세요!
국시 빈출 포인트
치과위생사 국가고시에서 이 개념은 주로 구강생리학이나 약리학의 기초로 출제됩니다. 특히 Na⁺-K⁺ 펌프의 경우, 치과 마취제(국소마취제)의 작용 기전(신경 세포막의 Na⁺ 채널 차단)과 연결지어 생각하면 더 좋습니다.
기출 변형 주의!
"세포 내부로 포도당을 Na⁺과 함께 운반하는 2차 능동수송은?" 같은 변형 문제가 나올 수 있어요. 이때는 Na⁺ 농도 기울기를 이용하는 Na⁺-glucose cotransport(SGLT)를 떠올리세요. 1차 능동수송(Na⁺-K⁺ pump)이 먼저 Na⁺ 농도 기울기를 만든 후, 2차 능동수송이 이 기울기를 이용합니다.