핵심 해설
이 문제는 생리학의 기본 개념인
세포막을 통한 물질 이동 기전에 대한 이해를 확인하는 문제예요. 물질 이동 방식에는 크게 수동수송(Passive transport)과 능동수송(Active transport)이 있으며, 각각의 기전(확산, 촉진확산, 여과, 삼투, 능동수송 등)을 정확히 구분하는 것이 핵심입니다.
1. 핵심 개념 분석 (Key Concept): 세포막을 통한 물질 이동은 에너지 소모 여부와 운반 단백질의 필요성에 따라 분류됩니다. 수동수송은 에너지 없이 농도 차이(Concentration gradient) 또는 압력 차이(Pressure gradient)에 의해 물질이 이동하는 것이고, 능동수송은 ATP 에너지를 사용하여 농도 기울기를 거슬러 물질을 이동시키는 것입니다.
2. 정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! 촉진확산(Facilitated diffusion)은 특정 물질이
운반단백질(Carrier protein) 또는 통로단백질(Channel protein)의 도움을 받아 농도 기울기를 따라 이동하는 수동수송 방식입니다. 이때 운반단백질의 수는 제한적이기 때문에,
운반단백질의 수에 따라 운반 속도가 결정되는
포화(Saturation) 현상이 나타납니다. 따라서 ③번 보기가 옳은 설명입니다.
3. 오답 분석 (Distractor Analysis):
혼동 주의! 각 보기의 오류를 하나씩 분석해볼게요.
①번: 폐포(Alveoli)에서의 가스 교환(산소와 이산화탄소)은 농도 차이에 의한
단순확산(Simple diffusion)에 의해 일어납니다. 여과(Filtration)는 압력 차에 의해 물과 용질이 이동하는 현상으로, 이는 모세혈관에서 주로 일어납니다.
②번: 증류수는 순수한 물로, 동물세포의 세포질보다 저장액(Hypotonic solution) 상태입니다. 따라서 물이
삼투(Osmosis) 현상에 의해 세포 내로 다량 유입되어 세포가 부풀어 오르는
용혈(Hemolysis) 또는 팽윤(Swelling)이 일어납니다. "수축된다"는 반대 현상이므로 틀렸습니다. (세포가 수축되는 것은 고장액(Hypertonic solution)에서 일어나는 현상입니다.)
④번: 압력 차에 의해 액체와 용질이 함께 이동하는 현상은
여과(Filtration)입니다. 단순확산은 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것입니다.
⑤번: 혈압(Blood pressure)에 의한 모세혈관과 조직 사이의 물질 교환(혈장의 여과)은
여과(Filtration)에 의해 일어납니다. 모세혈관의 정수압(Hydrostatic pressure)이 콜로이드 삼투압(Colloid osmotic pressure)보다 높아 혈장 성분이 조직으로 밀려 나가는 현상입니다.
4. 연관개념정리 (Related Concepts): 물질 이동 방식은 크게 수동수송과 능동수송으로 나뉩니다. 수동수송에는 단순확산(지용성 물질, 기체), 촉진확산(운반단백질 필요, 포도당, 아미노산 등), 여과(압력 차), 삼투(물의 이동)가 있습니다. 능동수송에는 일차능동수송(Na+/K+ 펌프)과 이차능동수송(공동수송, 대향수송)이 있습니다.
개념 정리
| 이동 방식 | 에너지 | 운반단백질 | 이동 방향 | 예시 |
|---|
| 단순확산 (Simple diffusion) | 필요 없음 | 필요 없음 | 고농도 → 저농도 | O₂, CO₂, 지용성 물질 |
| 촉진확산 (Facilitated diffusion) | 필요 없음 | 필요함 (포화 현상) | 고농도 → 저농도 | 포도당, 아미노산 |
| 여과 (Filtration) | 필요 없음 (압력 차) | 필요 없음 | 고압 → 저압 | 모세혈관에서 혈장 여과, 신장 사구체 여과 |
| 삼투 (Osmosis) | 필요 없음 | 필요 없음 (수분 통로(Aquaporin)는 촉진확산성) | 저농도 → 고농도 (물의 이동) | 적혈구의 용혈/팽윤 |
| 능동수송 (Active transport) | ATP 필요 | 필요함 | 저농도 → 고농도 | Na+/K+ 펌프 |
한눈에 비교!:
단순확산 vs 촉진확산 단순확산은 운반단백질 없이 물질이 직접 막을 통과하며 속도가 농도 기울기에 비례합니다. 반면 촉진확산은 운반단백질을 이용하며, 단백질 수가 한정되어 있어 농도가 높아져도 운반 속도가 일정해지는
포화(Saturation) 현상이 특징입니다.
암기 팁: "촉진확산은 단백질이 문을 열어주는 에스컬레이터! 단, 에스컬레이터 수가 한정되어 있어 줄이 생기면 속도가 제한돼요 (포화 현상)."
국시 빈출 포인트: 세포막 물질 이동은 생리학의 기초로, 각 기전의 예시(예: 가스 교환 → 단순확산, 포도당 흡수 → 촉진확산, 신장 여과 → 여과)가 자주 출제됩니다. 특히
혼동 주의! "확산"과 "여과"의 차이를 구분하는 문제가 빈출이니 꼭 기억하세요!