핵심 해설
이 문제는 세포의 안정막전위(Resting membrane potential)를 유지하는 데 핵심적인 역할을 하는
나트륨-칼륨 펌프(Na⁺-K⁺ pump)의 작동 기전과 이동시키는 이온의 개수를 묻고 있어요.
핵심 개념 분석 (Key Concept)
나트륨-칼륨 펌프(Na⁺-K⁺ ATPase)는 능동수송(Active transport)의 대표적인 예로,
ATP(아데노신삼인산, Adenosine triphosphate) 1분자가 분해될 때 나오는 에너지를 이용하여 농도 경사(Concentration gradient)에 역행하여 이온을 이동시켜요. 이 펌프가 1회 작동할 때마다 정해진 비율로 이온을 교환하는데, 이것이 바로
핵심! 나트륨 이온(Na⁺) 3개를 세포 밖으로 방출하고,
칼륨 이온(K⁺) 2개를 세포 안으로 유입시켜요.
정답 근거 (Answer Rationale)
3번 보기(Na+ 3개 방출, K+ 2개 유입)가 정답이에요. 이 3:2 비율의 불균형적인 이온 교환 때문에 세포 내부는 세포 외부에 비해 상대적으로 음전하(Electronegative)를 띠게 되고, 이것이 안정막전위(-70mV) 형성에 기여해요. 이러한 전기적 불균형 상태를
전기발생성(Electrogenic)이라고 해요.
오답 분석 (Distractor Analysis)
혼동 주의! 1번 보기처럼 3:3 또는 2:2로 같은 수의 이온을 교환한다고 생각하기 쉬운데, 그렇지 않아요. 만약 동일한 수의 양이온을 교환한다면 전기적 중성이 유지되어 안정막전위 생성에 기여하지 못할 거예요. 4번 보기는 이온의 종류와 방향을 반대로 외우고 있는 경우로, 나트륨이 세포 밖으로, 칼륨이 세포 안으로 이동한다는 기본 방향성을 반드시 기억해야 해요.
연관개념정리 (Related Concepts)
능동수송에는 1차성 능동수송과 2차성 능동수송이 있어요. 나트륨-칼륨 펌프는 ATP를 직접 사용하는
1차성 능동수송(Primary active transport)의 전형적인 예이며, 이 펌프에 의해 형성된 나트륨 이온의 농도 기울기를 이용해 포도당이나 아미노산 등을 함께 이동시키는 것을
2차성 능동수송(Secondary active transport) 또는 공동수송(Cotransport)이라고 해요.
개념 정리
| 구분 | 나트륨-칼륨 펌프 (Na⁺-K⁺ Pump) |
|---|
| 작동 에너지원 | ATP 가수분해 (1차성 능동수송) |
| 이동 이온 및 방향 | Na⁺ 3개 세포 밖으로 방출 / K⁺ 2개 세포 안으로 유입 |
| 이동 비율 | 3 : 2 |
| 전기적 특성 | 전기발생성(Electrogenic) 펌프 (세포 내부 음전하 형성) |
한눈에 비교!
| 구분 | 1차성 능동수송 | 2차성 능동수송 |
|---|
| 에너지원 | ATP 직접 사용 | 1차성 능동수송으로 형성된 이온의 전기화학적 경사(Electrochemical gradient) |
| 예시 | Na⁺-K⁺ 펌프, Ca²⁺ 펌프 | Na⁺-포도당 공동수송, Na⁺-Ca²⁺ 교환수송 |
| 특징 | 이온의 농도 경사 형성 | 형성된 농도 경사를 이용한 물질의 2차적 이동 |
국시 빈출 포인트
구강생리학 및 일반 생리학 영역에서
안정막전위(Resting membrane potential)의 생성 기전과 함께 반드시 출제되는 개념이에요. '3나트륨 방출, 2칼륨 유입'이라는 숫자와 방향성을 정확히 암기하는 것이 중요해요.
암기 팁
'3나(Na) 2칼(K)' 또는
'나가 3명, 들어온 칼이 2명'이라는 식으로 숫자와 이온을 연결 지어 외우면 헷갈리지 않아요. 세포 안이 (-)를 띠는 것은 양이온이 3개 나가고 2개만 들어와서, 결과적으로 양전하를 뺏기는 셈이라는 원리를 생각하면 쉽게 기억할 수 있어요.