과목별 모의고사 | 물리치료 기초 4회

촉진확산에서 포도당 농도를 계속 높여도 이동 속도가 더 늘지 않는 이유는?

1 세포막의 인지질 이중층이 점점 두꺼워지기 때문
2 농도 기울기가 반대 방향으로 바뀌기 때문
3 운반체가 모두 물질과 결합해 포화되기 때문 ✓ 정답
4 ATP가 소모되어 에너지가 고갈되기 때문
5 막 안팎의 삼투압이 같아지기 때문

해설

촉진확산은 에너지 없이 농도 기울기를 따라 운반체 단백질의 도움으로 이동한다. 운반체 수가 한정되어 있어 모두 결합하면 포화되고 농도를 더 올려도 속도가 일정해진다. 단순확산은 운반체가 없어 농도 차에 비례해 계속 빨라진다.

같은 주제 다음 문제허파꽈리(alveolus) 벽이 얇은 단층편평상피로 이루어진 것이 가스교환에 유리한 이유는?이 문제가 수록된 문제집2026 국가고시 | 과목별 모의고사 물리치료 기초 [PDF 제공]9,900원

촉진확산(facilitated diffusion)은 세포막을 직접 통과하기 어려운 포도당 같은 친수성 물질이 운반체 단백질(carrier protein)을 통해 농도 기울기를 따라 이동하는 수동수송(passive transport) 방식입니다. 이 과정은 ATP를 직접 소모하지 않으며, 운반체의 구조적 변화를 통해 물질을 막 반대편으로 넘겨줍니다.

문제의 핵심은 포도당 농도를 아무리 높여도 이동 속도가 더 이상 증가하지 않는 현상, 즉 포화(saturation)입니다. 촉진확산에서 포도당은 세포막에 존재하는 특정 운반체, 대표적으로 GLUT(glucose transporter)와 결합해야만 이동할 수 있습니다. 그런데 세포막에 존재하는 운반체의 수는 유한합니다. 포도당 농도가 낮을 때는 운반체에 빈자리가 많아 농도가 높아질수록 결합하는 포도당이 늘어나 이동 속도도 함께 증가합니다. 하지만 농도가 충분히 높아져 모든 운반체가 포도당과 결합한 상태에 도달하면, 더 이상 새로 결합할 운반체가 없어 이동 속도는 최대치에서 정체됩니다. 이를 운반체의 포화 현상이라고 하며, 효소 반응에서 기질 농도가 높아져도 반응 속도가 일정해지는 것과 같은 원리입니다.

혼동 주의! 촉진확산은 수동수송이므로 ATP를 직접 사용하지 않습니다. ATP가 고갈되어 이동이 멈춘다는 설명은 능동수송(active transport), 특히 1차 능동수송에 해당하는 기전입니다. 또한 촉진확산은 농도 기울기를 따라 이동하므로, 농도 기울기가 반대 방향으로 바뀌면 이동 방향 자체가 달라질 수는 있지만 이것이 포화 현상의 원인은 아닙니다. 삼투압은 물의 이동과 관련된 개념으로, 용질인 포도당의 촉진확산 속도가 정체되는 이유를 설명하지 못합니다.

핵심! 촉진확산의 속도는 운반체의 수와 포화 정도에 의해 제한됩니다. 단순확산(simple diffusion)은 농도가 높아질수록 이동 속도가 계속 비례하여 증가하지만, 촉진확산은 운반체가 모두 결합하면 최대 운반능(transport maximum, Tm)에 도달하여 더 이상 속도가 증가하지 않습니다. 이는 신장에서 포도당이 재흡수될 때 일정 혈당 농도를 넘으면 요당이 검출되는 역치 개념과도 연결되는 생리학적 원리입니다.

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