[고1 통합과학] 12강. 세포 구조, 확산, 삼투

간략한 요약

이 비디오에서는 생명 시스템의 기본 단위인 세포의 구조와 기능, 그리고 세포막을 통한 물질 이동 방식인 확산과 삼투에 대해 설명합니다.

• 세포는 생명 시스템의 기본 단위이며, 핵과 세포질로 구성됩니다.
• 세포막은 인지질 이중층 구조로 되어 있으며, 선택적 투과성을 가집니다.
• 확산은 농도 차이에 따라 물질이 이동하는 현상이며, 단순 확산과 촉진 확산으로 나뉩니다.
• 삼투는 용질 농도 차이에 따라 물이 이동하는 현상입니다.

인트로

소개 영상입니다. 이번 수업에서는 생명 시스템의 기본 단위에 대해 알아볼 것입니다.

생명 시스템이란?

생명 시스템은 생명체가 외부 환경과 상호 작용하며 형성하는 시스템을 의미합니다. 생명 시스템의 가장 기본적인 단위는 세포이며, 세포들이 모여 조직을 이루고, 조직이 모여 기관을 이룹니다. 기관들이 모여 개체를 형성하며, 동물은 기관계, 식물은 조직계로 통합됩니다. 조직은 한 종류의 세포로, 기관은 여러 종류의 조직과 세포로 구성됩니다.

세포의 구조와 기능

세포는 세포막으로 둘러싸여 있으며, 내부는 핵과 세포질로 구분됩니다. 세포질에는 여러 세포 소기관이 분포합니다. 핵은 핵막으로 둘러싸여 있고, 핵공을 통해 물질 교환이 일어납니다. 소포체는 핵막과 연결되어 있고, 리보솜이 표면에 분포합니다. 골지체는 소포체와 달리 주머니가 포개져 있는 형태이며, 미토콘드리아도 세포질에 존재합니다. 식물 세포는 세포벽이 있고, 액포가 발달하며, 엽록체를 가집니다.

핵은 DNA를 저장하고 생명 활동을 조절하며, 리보솜은 단백질을 합성합니다. 소포체는 단백질을 운반하고 지질을 합성하며, 골지체는 단백질과 지질을 분비합니다. 미토콘드리아는 세포 호흡을 통해 에너지를 생성하고, 세포막은 물질 출입을 조절합니다. 세포벽은 세포를 보호하고 형태를 유지하며, 엽록체는 광합성을 통해 포도당을 합성합니다. 액포는 노폐물을 저장하며, 성숙한 식물세포에서 크게 발달합니다. 리보솜은 막이 없는 세포 소기관이며, 나머지는 막으로 둘러싸여 있습니다. 세포벽과 엽록체는 식물 세포에만 존재합니다.

세포막의 구조

세포막은 인지질과 단백질로 구성됩니다. 인지질은 친수성 머리 부분과 소수성 꼬리 부분으로 이루어져 있습니다. 세포막은 인지질 이중층 구조를 가지며, 단백질이 이 층에 파묻히거나 관통하거나 표면에 붙어 있습니다. 인지질은 유동성이 있어 단백질의 위치도 변할 수 있습니다.

세포막을 통한 물질 이동

세포막을 통한 물질 이동은 물질의 특성에 따라 다른 방식으로 일어나며, 이를 선택적 투과성이라고 합니다. 물질은 확산이나 삼투 등의 방식으로 세포막을 통해 이동합니다.

확산

확산은 세포 안팎의 농도 차이가 있을 때, 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물질이 이동하는 방식입니다. 단순 확산은 인지질 이중층을 통해, 촉진 확산은 단백질을 통해 일어납니다. 이산화탄소와 산소는 단순 확산, 포도당과 아미노산은 촉진 확산을 통해 이동합니다. 단순 확산은 농도 차이에 비례하여 이동 속도가 증가하지만, 촉진 확산은 일정 농도 이상에서 이동 속도가 증가하지 않습니다.

삼투

삼투는 용질 농도가 낮은 용액에서 높은 용액으로 용매(물)가 이동하는 현상입니다. 등장액에서는 세포의 부피가 변하지 않지만, 저장액에서는 세포의 부피가 커지고, 동물 세포는 터질 수 있습니다(용혈 현상). 고장액에서는 세포의 부피가 작아지고, 식물 세포는 원형질 분리가 일어납니다. 콩팥에서의 물 재흡수, 비료 과다로 인한 식물 고사, 시든 배추가 싱싱해지는 현상은 삼투의 예시입니다.

확산, 삼투 정리, 주의점

확산은 고농도에서 저농도로 용질이, 삼투는 저농도에서 고농도로 물이 이동하는 현상입니다. 두 방식 모두 세포가 에너지를 사용하지 않으며, 물질 이동이 일어날수록 농도 차이는 줄어듭니다. 삼투에서 물의 이동은 항상 양방향으로 일어나며, 등장액, 저장액, 고장액 속의 세포 모두 물의 이동이 존재하지만, 이동량에 차이가 있습니다.