생명과학 ② 2-2. 능동적인 물질이동(능동수송, 흥분의 전도 전달)

▎생명과학 ② 2-2. 능동적인 물질이동(능동수송, 흥분의 전도 전달)

3. 능동적인 물질의 이동

1) 세포막의 선택적 투과성 : 세포막은 반투과성 막이면서 물질을 선택적으로 투과시켜 세포 내부의 물질의 조성을 일정하게 유지시킨다.

2) 능동수송

① 농도 경사에 역행하여 낮은 농도에서 높은 농도로 물질을 이동시키는 현상을 말한다.

② 확산이나 삼투현상과는 달리 에너지가 필요하며, 이 에너지는 일반적으로 세포 호흡을 통해 얻은 로 공급된다.

③ 과 이 능동 수송되는 과정 : 나트륨-갈륨 펌프는 에너지를 소모하면서 을 세포 밖으로 퍼낸다.

④ 능동수송의 예 : 소화관의 양분흡수, 세뇨관의 재흡수, 뿌리털의 무기 양분 흡수 등도 능동 수송으로 일어나는 현상이다.

[흥분의 전도와 전달]

1) 뉴런의 흥분 전도

① 휴지막 전위

자극을 받지 않은 상태의 신경 섬유막은 외부가 로, 내부가로 하전 되어 있는데 이를 휴지막 전위(정지 전위)라고 한다. 또, 이와 같이 막을 사이에 두고 전위차를 나타내고 있는 현상을 분극 상태라고 하며, 휴지막 전위차는 정도이다.

② 활동 전위

신경에 자극이 주어지면 막의 투과성이 커지면서 이 막 안으로 다량 들어가서 막의 내부가로, 외부는로 전위가 바뀌게 된다. 이렇게 전위가 바뀌는 것은 탈분극이라 하고, 이 때의 전위를 활동 전위라고 한다. 활동 전위의 발생 기작은 세포막을 사이에 두고 펌프에 의해 일어난다. 세포막 내부에는 이 막 외부보다 약 배나 높은 농도로 존재하고, 막 외부에는 이 막 내부보다 10배 정도 높은 농도로 존재하는데, 이러한 농도 차는 에너지를 이용한 능동 수송 때문에 유지되고 있다. 자극을 받으면 이 다량 세포막 안쪽으로 들어가고, 이 막 밖으로 나와 탈분극이 되면서 활동 전위가 발생한다.

③ 흥분의 전도

탈분극 상태에서는 활동 전류가 흘러 그 인접 부위도 연속적로 탈분극 상태를 이루며, 이 상태가 뉴런 양 방향으로 전파되는 것을 신경 충격이라고 한다. 활동 전위가 이동하면 처음에 탈분극되었던 부분은 휴지막 전위 상태로 재분극되며, 이런 현상이 연속적으로 이루어지는 것을 전도라고 한다. 이때, 자극의 크기가 역치 이상이면 그 크기와 관계없이 똑같은 탈분극이 일어나므로 흥분의 크기는 같다(실무율).

2) 시냅스에서의 흥분 전달

시냅스에서는 틈이 있기 때문에 뉴런 내에서처럼 전기적 방식에 의하지 않고

화학 물질의 흐름에 의해 전달된다.

① 시냅스를 이루는 축색 돌기 말단에는 미토콘드리아와 많은 시냅스 소포가 있는데 흥분이 축색돌기 말단에 도달하면 시냅스 소포가 터져 아세틸콜린이 분비된다.

② 분비된 아세틸콜린이 확산되어 다음 뉴런의 수상 돌기에 있는 아세틸콜린 수용체에 들어가면 그 부분의 투과성을 변화시켜 탈분극시킴으로써 흥분이 전달된다. 따라서 시냅스에서의 흥분 전달은 일방성을 띤다.

③ 동일 뉴런에서는 양 방향으로 전도하고, 시냅스에서는 축색 돌기 쪽에서 수상 돌기 쪽으로만 전달한다.

④ 대개 유수 신경 섬유의 흥분 전도 속도가 무수 신경 섬유보다 배 빠르다. 그 이유는 유수 신경에는 간격마다 랑비에 결절이 있는데, 유수 신경은 이 랑비에 결절에서만 신경 충격(도약 전도)이 일어나기 때문이다. 이것은 마치 급행열차가 정차하는 역이 적기 때문에 빨리 도착하는 것과 같은 원리이다. 시냅스에서는 화학 전달이기 때문에 신경 세포에서보다 전달 속도가 느리다.