뜨거운 물이 들어있는 목욕탕에 몸을 오래 담그고 있으면 손가락 끝의 피부가 쪼글쪼글해지는 것을 볼 수 있다. 이러한 현상의 원인은 대체 무엇일까?
칸막이가 있는 용기에 같은 양의 20% 설탕물과 40% 설탕물을 각각 넣고 칸막이를 제거하면 어떻게 될까? 설탕물이 섞여 30% 설탕물이 되리라 쉽게 짐작할 수 있을 것이다. 이처럼 물질들은 농도가 높은 곳에서 농도가 낮은 곳으로 이동하여 농도차이를 줄이려는 경향이 있다. 이러한 현상이 확산이다. 확산 현상이 반투막을 사이에 두고 일어나는 것을 삼투 현상이라고 한다. 삼투 현상은 생물의 세포막이 지닌 중요한 성질 중의 하나로서 농도가 낮은 쪽의 용매, 즉 물이 농도가 높은 쪽으로 이동하여 양쪽의 농도를 같게 하려는 현상을 말한다.
용액은 용매와 용질로 되어있는데, 세포막이나 실험에서 사용한 셀로판튜브는 반투막으로 분자 크기가 작은 용매는 통과하지만 분자 크기가 큰 용질은 통과하지 못한다. 그렇다면 어떻게 농도차이를 줄일 수 있을까? 용질이 통과할 수 있다면 높은 농도 쪽의 용질--이 실험에서는 설탕--이 낮은 농도 쪽으로 이동하면 되지만 반투막에서는 이것이 불가능하므로 역으로 낮은 농도 쪽의 용매--즉, 물--가 높은 농도 쪽으로 이동하게 된다. 이것이 바로 삼투 현상이다. 이에 따라 설탕물이 담겨있는 삼투압주머니로 비이커의 물이 들어와 피펫의 눈금이 올라가게 되었고, 수돗물이 담긴 삼투압주머니는 농도차이가 없으므로 피펫의 눈금이 변화하지 않은 것이다.
배추를 소금에 절인 다음 물이 생겨난 것은 배추세포보다 밖의 농도가 소금 때문에 훨씬 높아 농도차이를 줄이기 위해 낮은 농도인 배추에서 물이 세포 밖으로 빠져나왔기 때문이다. 김치를 담글 때 이 과정을 거치지 않고 바로 양념을 버무려 김치를 담그면 양념의 농도가 배추세포보다 높기 때문에 나중에 배추세포의 물이 빠져나와 의도하지 않았던 물김치가 되어 간이 맞지 않아 맛도 없고 먹기도 불편해진다. 경험으로 삼투 현상을 알고 이를 생활에 적용한 조상들의 지혜를 느낄 수 있다.
세포는 세포 외부로부터 세포가 필요한 기체, 무기이온, 유기 혼합물 등을 받아들이고 세포내 분비물을 내보내기도 한다. 세포가 세포 외부와 물질 교환을 하는 기작으로는 확산, 삼투 현상, 능동 수송, 내포 작용 및 외포 작용이 있다. 확산과 삼투 현상은 앞에서 설명되었으며, 능동수송은 물질의 농도 차이에 의한 확산과는 반대로 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물질을 이동시키는 것으로 에너지를 필요로 한다. 내포 작용은 세포막의 일부가 안으로 접혀지면서 물질을 삼키는 작용으로 백혈구의 식균 작용이 여기에 해당한다. 외포 작용은 내포 작용과 반대로 세포 내에서 생긴 물질을 밖으로 내보는 작용을 말한다.
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2009-04-01
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