세포막 물질이동

확산

픽의 확산법칙: 확산 J는 확산계수 D와 밀도 차 ∂n에 비례, 거리 차 ∂x에 반비례

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• 세포막을 사이에 둔 확산의 경우, 확산계수, 밀도차, 지질 용해도에 비례, 거리(세포막두께)에 반비례

통로(Channel)

세포막단백질의 종류. 수용성 물질을 통과시킨다.

• Ion channel, Aquaporin, Gap junction 등

• Voltage-gated, Ligand-gated, Mechanically-gated 등

촉진확산(Facilitated diffusion)

운반체 역할을 하는 세포막단백질에 붙어서 확산 이동

• Channel과 다른점
  • 운반체에 binding을 한다는 점에서 channel과 다름
  • 확산 속도가 Saturation 됨. (채널을 통한 확산은 오로지 농도차에 비례)

• 예: glucose (Glut4), amino acid 등

• 동의어: facilitated transport, passive-mediated transport

깁스-도난 평형

1. 세포 안에는 단백질이 많은데, 단백질은 크기가 커서 세포막을 통과 못 한다.
2. 단백질은 음전하를 띄고 있어서 양이온을 끌어모으고,
3. 양이온의 이동은 음이온의 이동을 유발하여,

4. 세포안에는 세포밖보다 더 많은 particle이 있게 된다. ➔ 이 상태를 Gibbs–Donnan effect라 부른다.

   양이온 X+, 음이온 Y-	세포외액	세포내액
   초기값	9 X+, 9 Y-	9 X+, 3 Protein3-
   평형상태	6 X+, 6 Y-	12 X+, 3 Y-, 3 Protein3-
   Particle 수 (삼투압 발생)	12 particles	18 particles

5. 세포막 안팎의 삼투압 평형이 맞을 때까지 물이 세포 안으로 계속 들어오면 세포막이 터질 것이나,

   • 세포안의 초과 X⁺를 세포외로 꾸준히 내보냄(Na⁺-K⁺ pump)으로써 삼투압 불균형과 물의 이동을 제한하여

   • 실제로는 터지지 않는다.

능동수송

Active transport: 농도 경사에 따라 이동하는 확산과 달리, 농도 경사를 거꾸로 이동함. 에너지(ATP) 필요함.

• 1차 능동수송: Na⁺-K⁺ pump (Na⁺/K⁺-ATPase), Ca²⁺ pump (Ca²⁺-ATPase), H⁺ pump (H⁺-ATPase)

  • 예시: ATP 한 분자를 hydrolysis 하여 3 Na⁺를 세포 밖으로 퍼내고, 2 K⁺를 세포 안으로 들여온다 (Na⁺-K⁺ pump)

  

• 2차 능동수송: 1차 능동수송에 의해 생긴 농도 경사를 이용하여 물질을 이동 시킨다.

  • Symport (같은 방향): Na⁺-K⁺-2Cl^- co-transporter, Sodium-glucose transport proteins

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  • Antiport (역방향): Na⁺-Ca²⁺ exchanger

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세포막을 통과하지 않는 물질이동