생물 삼투압에 관한,......

[Whip-Me]

세포 안쪽의 삼투압이 높은 이유는?

세포내외에 분포하는 투과성 이온농도의 차이가 난다. 이로인해 세포내외에 전압차가 발생하여 세포내의 양이온 농도가 세포밖보다 높다. 그렇기 때문에 세포내 삼투질 농도가  세포외보다 더 높다.(세포밖의 높은 Na+농도는 주로 세포밖의 Cl-에 의해 균형을 이루고 반면에 세포 안의 높은 K+ 농도는 세포안의 다양한 음이온에 의해 균형을 이룬다. Na+와 마찬가지로 Ca+도 세포밖의 농도보다 세포안의 농도가 더 낮다.)

세포가 터지지 않고 유지되는 이유는?

세포내 삼투압의 높은 현상이 세포막 비투과성인 음이온을 띤 단백질과 큰 이온에 의해서 발생하였으므로 세포막에 비투과성인 Na+농도를 세포밖에 높게 유지함으로써 세포의 파괴를 방지한다. Na+ Pump를 통해 스며드는 Na+를 밖으로 퍼낸다. 나트륨펌프는 특수한 삼투압 조건을 유지하는 데 도움을 준다. 이 두 이온이 지속적으로 수송되어 세포는 환경과 삼투압이 서로 같은 상태를 유지하게 된다.

세포 밖보다 세포 내에서 삼투압이 더 높은 이유!!

물분자는 통과시키지만 물분자보다 큰 다른 분자는 통과시키지 않는 막을 '반투막(半透膜)'이라 한다. 거의 모든 동·식물의 세포막은 반투막으로 되어 있다.
세포 내·외에서의 물의 농도를 생각해보면,  세포 안에도 물분자가 많이 있으나, 물 이외의 다른 물질 분자도 많이 있어서 물분자는 이들에 의해 희석되어 있는 상태이다. 그런데 혈액을 물에 두면, 혈구 밖은 100 %의 물인 셈이다. 기체나 액체 속에 있는 물질 분자는, '농도가 높은 쪽으로부터 농도가 낮은 쪽으로 이동한다'는 법칙이 있다.
이것은 '분자운동'이라는 현상 때문이며, 높은 곳에 있는 물체가 낮은 곳으로 떨어지는 원리와 같다. 그리고 온도가 높을수록 분자운동은 커진다. 
세포막은 반투막이기 때문에, 물분자는 그 농도가 높은 밖으로부터 그 농도가 낮은 안으로  이동하게된다. 적혈구의 막은 약하기 때문에 압력이 높아져서 결국 떠지고만다.
세포 안은 많은 CL-이온, 적은 Na+이온을 가지고 있고 세포 안보다 세포 밖에서 이들 이온은 약 10배 정도 높게 존재한다.
이렇게 존재하면 세포는 물이 안으로 들어가고 세포내가 더 높은 삼투압을 보인다.
이렇게 세포 안의 삼투압이 높게 유지되면 식물세포는 세포벽이 있어서 터지지 않고 있을 수 있으나 동물 세포는 세포벽을 가지고 있지 않으므로 어느 정도 이상의 압력이 되면 터지게 된다. 여기서 세포가 터지지 않게 조절해주는 것은 Na+-K+펌프이다.
이 Na+-K+펌프는 삼투평형을 유지하려고 유입된 Na+이온을 밖으로 내보내고 또 세포 밖에 있는 K+이온을 세포 안으로 이동시켜서 세포의 상태를 유지한다.

세포내 삼투압이 높게 유지되는 이유~         

용매는 통과시키나 용질은 통과시키지 않는 반투막을 고정시키고, 그 양쪽에 용액과 순용매를 따로 넣으면, 용매의 일정량이 용액 속으로 침투하여 평형에 이르는데, 이 때 반투막의 양쪽에서 온도가 같지만, 압력에 차이가 생기는 압력차를 삼투압이라 한다.

동물의 세포막은 반투막으로 되어 있는데  세포내외에 분포하는 투과성 이온농도 차이가 나면 이로인해 세포내외에 전압차가 발생한다. 

세포내의 양이온 농도가 세포밖보다 높고 투과성 음이온 농도는 세포밖이 높다. 이로인해 세포내 삼투질 농도가 높아진다. 세포내 삼투압이 높은 현상이 세포막 비 투과성인 음이온을 띤 단백질과 큰 이온에 의해서 발생하였으므로 세포막에 비 투과성인 Na+ 농도를 세포밖에 높게 유지(Na+ pump를 통해 스며드는 Na+을 밖으로 퍼냄)함으로써 세포의 파괴를 방지한다. (Double Donnan Equilbrium)

체액속의 무기염류의 양은 부신피질에서 분비되는 알도스테론(무기질코르티코이드)에 의해 조절된다. 체내의 무기염류의 농도가 변할때에는 뇌하수체 전엽이 자극을 받아 부신피질 자극 호르몬이 분비되고, 부신피질에서는 알도스테론이 분비되어 Na+의 재흡수가 촉진되고 K+의 재흡수가 억제되어 무기염류의 양을 조절하는 것이다. 체액의 농도가 높으면 알도스테론이 많이 분비되고, 체액의 농도가 적으면 알도스테론이 적게 분비된다.
 
삼투압의 조절         

세포 안과 밖은 반투과성으로 경계지어져 있고 이 막은 필요한 것을 선택적으로 투과시킨다.  반투막은 물분자를 이동 시킬수 있으나 단백질이나 다른 큰 분자들은 이동시킬수 없다. 즉, 안의 염분이 존재가 더 많다면 물을 흡수하거나 용질은 외부로 배출해서 균형을 유지 할것이다.  세포안은 세포외 보다 더 적은 Na+ 이온과 더 많은 CI-이온이 존재 하고 있다.    이들 이온의 농도는  Na+-k+펌프에 의해서 조절된다.  세포안보다 세포밖에는 Na+ 이온과 Cl- 이온은 10배정도 높게 존재한다.                            이상태이면 세포밖이 고농도의 염분을 가지고 있게 되고 물은 세포안으로 들어가서 세포내가 더 높은 삼투압을 보이게 된다.    

살아있는 사람을 소금물에 담구었다가 꺼내면 피부가 짜지진 않는다.
물론 일반 물체를 소금물에 담그면 소위 '절여진다'고 하는 삼투압이 일어난다. 그러나, 살아있는 생물은 그렇지 않고 스스로를 조절하는 능력이 있습니다.
즉 죽은 세포의 경우에는 소금물에 담그면, 삼투압의 원리에 의해 평형을 이루려고 하기 때문에 세포에서 수분은 빠져나가고 대신 염분이 들어와 외부의 조건과 평형을 이루지요... 배추를 소금물에 절군다던가 할 때 일어나는 현상입니다.
살아있는 생선도 마찬일것이다. 죽은 생선이라면 당연히 삼투압의 적용을 받겠지만 바다 물고기의 몸속에 어떠한 작용을 하는 부분이나 성분이 있어서, 염분의 생체 흡수를 막는 조절능력이 별도로 존재하는 거 같습니다.

생체는 항상 일정정도의 염분을 유지하기때문에 삼투압이 유지되기도 하고...호르몬의 작용으로 일정정도 염분을 유지된다.