수동수송 Passive Transportation & 능동수송 Active Transportation

세포는 에너지를 얻기 위해 필요한 것들을 끌어들이고 필요 없는 것들은 밖으로 내보내는 과정이 필요합니다. 그러려면 인지질 이중층의 세포막을 통과해야 하는데, 통과하는 방법에는 수동수송 Passive Transportation 과 능동수송 Active Transportation 이 있습니다.

 

수동수송

수동수송은 확산의 방식으로 이동합니다. 이를 물질이 농도기울기에 순응하며 움직인다고 말하는데, 이는 요소가 많은 곳에서 적은 곳으로 이동하는 것을 뜻합니다. 즉, 위치에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것입니다. 수동수송은 자발적으로 움직이는 형태이기 때문에 외부 에너지가 투입되지 않습니다.

 

수동수송에는 세 가지 종류가 있습니다. 단순확산 Simple diffusion, 촉진확산 Facilitated diffusion, 삼투 osmosis 입니다.

 

세포막은 인지질 이중층이기 때문에 모든 분자가 쉽게 통과하는 것은 아닙니다. 다만 소수성이고 작은 분자는 막을 쉽게 통과하는데, 이를 단순확산 Simple diffusion 이라고 합니다. 이 소수성인 작은 분자들은 세포막의 막단백질을 거치지 않고 통과하게 됩니다.

기체나 용액 내에서 농도가 균일해질 때까지(=평형해질 때까지) 계속해서 물질이 이동합니다. 평형하지 않을 때는 요소(투과성 용질)가 많은 곳에서 적은 곳으로 순이동이 일어나다가, 평형이 일어나면 더이상 순이동은 일어나지 않으나 양방향으로 계속해서 물질이 왔다 갔다하는 이동은 이어집니다.

 

한편, 촉진확산 Facilitated diffusion 은 세포의 수송 단백질에 의해 물질이 이동하는 것입니다. 막단백질에는 통로 단백질 Transmission protein 과 운반 단백질 Carrier protein 이 있습니다. 통로 단백질은 특정 이온이 세포막을 통과할 수 있도록 통로 역할을 하는 막단백질입니다. 물질이 이동하는 통로 부분이 친수성이어서 물 분자나 작은 분자가 통과할 수 있게 합니다. 운반체 단백질은 당과 아미노산 같은 극성분자의 수송에 관여합니다. 예를 들어, 포도당 운반체(glucose transporter, Glut)가 있습니다.

 

삼투 osmosis 는 물의 확산을 말합니다. 물은 막을 그냥 통과하거나 막에 있는 아쿠아포린(aquaporin, AQP)을 통해 이동합니다. 이 때, 불투과성 용질 농도는 삼투 방향을 결정합니다. 투과성 용질이라면 많은 쪽에서 적은 쪽으로 확산하지만, 불투과성 용질인 나트륨(Na+)의 경우 하전이 있어서 이동하지 못하게 됩니다. 이 때 Na+가 많은 곳은 물이 적고, Na+가 적은 곳은 물이 많기 때문에 물의 확산은 반대 방향입니다. 따라서 물의 확산은 불투과성 용질이 적은 데서 많은 곳으로 이동하게 됩니다. 이러한 순이동이 불투과성 용질 농도에 따라 결정되는 것입니다.

또한, 용액이 세포 크기에 영향을 미치는 효과를 긴장성 tonicity 이라고 부릅니다. 

 

출처: online science notes

능동수송 

능동수송은 에너지를 이용합니다. 농도기울기를 거슬러 용질을 수송하는 형태입니다. 능동수송에는 모두 운반체 단백질(pump)이 관여합니다.

 

능동수송은 또다시 1차 능동수송과 2차 능동수송으로 나뉩니다. 1차 능동수송은 ATP를 이용하여 A를 능동수송하는 것이라면, 2차 능동수송은 A의 농도구배(기울기)를 이용하여 B를 능동수송하는 것입니다. 예를 들어, 동물은 Na+의 농도구배에너지를 이용하여 Na+/K+ pump를 가집니다. 식물은 H+의 농도구배에너지를 사용하여 설탕을 능동수송합니다.