# 나트륨-칼륨 펌프(Na⁺-K⁺ ATPase)가 1회 작동할 때 이온 이동으로 옳은 것은?

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> subject: 과목별 모의고사 | 물리치료 기초

## 문제

나트륨-칼륨 펌프(Na⁺-K⁺ ATPase)가 1회 작동할 때 이온 이동으로 옳은 것은?

## 보기

1. 나트륨 2개를 세포 밖으로, 칼륨 3개를 세포 안으로 이동시킨다
2. 나트륨 3개와 칼륨 2개를 모두 세포 밖으로 이동시킨다
3. 나트륨 3개를 세포 밖으로, 칼륨 2개를 세포 안으로 이동시킨다 **✔ 정답**
4. 나트륨 1개를 세포 안으로, 칼륨 1개를 세포 밖으로 이동시킨다
5. 나트륨 3개를 세포 안으로, 칼륨 2개를 세포 밖으로 이동시킨다

**정답: 3**

## 해설

이 펌프는 ATP를 써서 나트륨 3개를 밖으로, 칼륨 2개를 안으로 보내므로 양전하가 한 번에 1개씩 더 빠져나가 세포 안쪽이 음성을 유지한다. 다만 안정막전위(약 -70 mV)의 대부분은 칼륨 누출에서 비롯되며 펌프는 농도 차를 유지하는 역할이 크다.

## 심화 해설

나트륨-칼륨 펌프(Na⁺-K⁺ ATPase)는 세포막에 존재하는 능동수송 단백질로, ATP를 가수분해하여 얻은 에너지를 이용해 두 이온을 각각 농도경사에 역행하여 이동시킵니다. 1회 작동 시 나트륨 이온(Na⁺) 3개를 세포 밖으로 내보내고, 칼륨 이온(K⁺) 2개를 세포 안으로 들여보냅니다. 따라서 세포 안은 상대적으로 음전하를 띠게 되어 안정막전위(resting membrane potential) 형성과 유지에 핵심적으로 기여합니다. [1]

이 펌프가 전기발생성(electrogenic)인 이유는 한 주기마다 양이온 3개가 나가고 2개만 들어오므로 순수하게 양전하 1개가 세포 밖으로 빠져나가는 효과가 생기기 때문입니다. 이로 인해 세포 내부는 약 -70 mV 내외의 음성 막전위를 유지할 수 있습니다. 또한 세포 내 나트륨 농도를 낮게, 칼륨 농도를 높게 유지함으로써 세포 용적 조절과 신호전달(signal transduction)에도 관여합니다. [1]

신경계 재활 관점에서 보면, 나트륨-칼륨 펌프의 기능은 활동전위 발생 후 이온 분포를 원래 상태로 회복시켜 신경세포의 반복적 흥분성을 유지하는 기반이 됩니다. 뇌졸중이나 척수손상 후 신경가소성 기전을 이해할 때도 세포막 이온 기울기와 막전위 안정성은 신경전달물질 수용체 반응성과 밀접하게 연결됩니다. [1]

혼동 주의! 나트륨-칼륨 펌프는 ATP를 직접 사용하는 일차 능동수송(primary active transport)입니다. 나트륨-포도당 공동수송체처럼 나트륨의 농도경사를 이용하는 이차 능동수송과 기전이 다릅니다. 또한 숫자 배열이 자주 뒤바뀌어 출제되므로 핵심! ‘나트륨 3개는 밖으로, 칼륨 2개는 안으로’라는 방향과 개수를 정확히 구분해야 합니다. [1]참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Na+/K+-pump and neurotransmitter membrane receptors.일반논문Pivovarov AS, Calahorro F, Walker RJ (2018) · DOI: 10.1007/s10158-018-0221-7

## 임상 시나리오

Na⁺-K⁺ 펌프와 신경재활 임상 적용막전위 안정성이 신경가소성에 미치는 영향
나트륨-칼륨 펌프는 ATP를 사용하여 Na⁺ 3개를 세포 밖으로, K⁺ 2개를 세포 안으로 이동시키는 일차 능동수송입니다. 이로 인해 세포 내부는 약 -70mV의 음성 막전위를 유지하며, 이는 신경세포의 반복적 흥분성의 기반이 됩니다.

뇌졸중이나 척수손상 환자에서 신경가소성을 촉진하는 재활치료를 계획할 때, 세포막 이온 기울기와 막전위 안정성은 신경전달물질 수용체 반응성과 밀접하게 연결됩니다. 활동전위 발생 후 이온 분포를 원상 회복시키는 펌프 기능이 저하되면 신경 흥분 전달이 비효율적이 됩니다.

주의이차 능동수송인 나트륨-포도당 공동수송체와 기전을 혼동하지 마십시오. 또한 이온 이동 방향과 개수(Na⁺ 3개 out, K⁺ 2개 in)가 자주 뒤바뀌어 출제되므로 정확히 암기해야 합니다.

## 핵심 개념

- **일차 능동수송** — ATP를 직접 사용하여 이온을 농도경사에 역행하여 이동시키는 수송 방식
- **전기발생성** — 이온 이동의 결과로 막전위 변화에 직접 기여하는 성질
- **안정막전위** — 세포가 흥분하지 않은 상태에서 유지하는 약 -70mV의 막전위
- **이차 능동수송** — 일차 능동수송이 만든 이온 농도경사를 이용하는 간접적 능동수송
- **세포 용적 조절** — 이온 농도 조절을 통해 삼투압을 일정하게 유지하여 세포 크기를 조절하는 기전

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