고등 통합과학 세포막을 통한 물질의 이동 예상문제

세포막을 통한 물질의 이동
{유형 분석}
확산과 능동 수송의 차이, 그리고 이온과 같은 극성 물질이 세포막을 통과하는 방식(막단백질 이용)을 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
(가)는 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 확산의 예이며, (나)는 ATP를 소모하여 저농도에서 고농도로 물질을 이동시키는 능동 수송의 예이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 확산은 에너지 소모 없이 농도 기울기에 따라 스스로 일어나는 이동이다. (O)
ㄴ. 능동 수송은 ATP를 소모하여 저농도에서 고농도로 물질을 이동시킨다. (O)
ㄷ. ${\text{Na}}^{+}$과 같은 이온은 전하를 띠므로 인지질 2중층을 직접 통과하지 못하고, 막에 있는 수송 단백질(펌프)을 통해서 이동한다. (X)
{오답 피하기}
이온이나 극성이 큰 물질은 반드시 막단백질을 통해서만 세포막을 통과할 수 있다는 점에 주의한다.

[최종 정답]
정답은 2번 「ㄱ, ㄴ」이다.

세포막을 통한 물질의 이동
{유형 분석}
세포막의 구조와 확산을 통한 물질 이동 방식을 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
세포막은 인지질 2중층에 막단백질이 파묻힌 구조로 선택적 투과성을 나타낸다. 산소, 이산화 탄소 등 작고 비극성인 분자는 인지질 2중층을 직접 통과하며, 포도당처럼 크거나 극성인 물질은 막단백질을 통해 이동한다.
{정답 찾기}
① 세포막은 인지질 2중층에 막단백질이 파묻힌 구조이므로 옳다.(O)
② 세포막은 특정 물질만 선택적으로 통과시키는 선택적 투과성을 가지므로 옳다.(O)
③ 산소는 비극성 저분자로 인지질 2중층을 직접 통과하므로 옳다.(O)
④ 포도당은 막단백질(운반체)을 통해 이동하므로 옳다.(O)
⑤ 확산은 물질이 스스로 고농도에서 저농도로 이동하는 현상이므로 저농도에서 고농도로 이동한다는 설명은 옳지 않다.(X, 정답)

[최종 정답]
정답은 5번 「확산은 물질이 저농도에서 고농도로 이동하는 현상이다.」이다.

세포막을 통한 물질의 이동
{유형 분석}
확산과 능동 수송의 에너지 소모 여부 및 이동 방향의 차이를 이해하고, 삼투가 용매(물)의 이동 현상임을 구분할 수 있는지를 묻는 문항이다.
{자료 분석}
확산은 에너지를 소모하지 않고 물질이 고농도에서 저농도로 이동하는 수동적 이동이다. 능동 수송은 막단백질과 ATP를 이용하여 물질을 저농도에서 고농도로, 즉 농도 기울기를 거슬러 이동시킨다. 삼투는 반투과성막을 경계로 용질이 아닌 물(용매)이 이동하는 현상이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 확산은 에너지 소모 없이 고농도에서 저농도로 이동하는 현상이므로 옳다. (O)
ㄴ. 능동 수송은 ATP를 소모하여 저농도에서 고농도로 물질을 이동시키므로 옳다. (O)
ㄷ. 삼투는 용질이 아니라 물(용매)이 반투과성 막을 통해 이동하는 현상이므로 옳지 않다. (X)
따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이므로 정답은 ④이다.
{오답 피하기}
삼투는 물(용매)의 이동이고, 확산은 용질(또는 기체 등 입자)의 이동이라는 점에서 두 현상의 이동 대상이 다르다는 것에 유의해야 한다.

[최종 정답]
정답은 4번 「ㄱ, ㄴ」이다.

세포막을 통한 물질의 이동, 삼투
{유형 분석}
반투과성 막을 통한 물의 이동(삼투) 현상을 농도 차이와 관련지어 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
삼투는 반투과성 막을 사이에 두고 물이 저농도 용액에서 고농도 용액으로 이동하는 현상이다. A가 B보다 농도가 높으므로 물은 B에서 A로 이동하며, 이에 따라 A 쪽의 수면이 높아진다. 설탕과 같은 용질 분자는 반투과성 막을 통과하지 못한다.
{정답 찾기}
ㄱ. 물은 저농도인 B에서 고농도인 A로 삼투에 의해 이동한다. (O)
ㄴ. A로 물이 이동해 오므로 A 쪽 수면이 높아진다. (O)
ㄷ. 반투과성 막은 설탕과 같은 큰 용질 분자를 통과시키지 않는다. (X)
{오답 피하기}
삼투에서 물은 '농도가 낮은 쪽 → 농도가 높은 쪽'으로 이동한다는 방향을 헷갈리지 않아야 한다.

[최종 정답]
정답은 5번 「ㄱ, ㄴ」이다.

삼투, 세포막을 통한 물질의 이동
{유형 분석}
반투과성 막을 사이에 둔 두 용액에서 삼투에 의한 물의 이동 방향과 그 결과로 나타나는 수면 변화를 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
반투과성 막은 물은 통과시키지만 용질(설탕)은 통과시키지 못하므로, 물은 농도가 낮은 쪽(A, 0.1 M)에서 농도가 높은 쪽(B, 0.5 M)으로 삼투에 의해 이동한다. 그 결과 시간이 지나면 B 쪽의 물의 양이 늘어나 수면이 높아지고 A 쪽은 낮아진다. 용질은 막을 통과하지 못하므로 두 용액의 용질 농도가 같아지지는 않으며, 평형은 수면 높이차에 의한 압력(삼투압)과 물의 이동이 균형을 이룰 때 형성된다.
{정답 찾기}
ㄱ. 물은 저농도(A)에서 고농도(B) 쪽으로 이동한다. (O)
ㄴ. B 쪽으로 물이 이동해 들어오므로 B 쪽 수면이 높아진다. (O)
ㄷ. 설탕은 막을 통과하지 못하므로 두 용액의 용질 농도가 같아지지 않는다. (X)
{오답 피하기}
삼투 평형은 두 용액의 농도가 같아져서 이루어지는 것이 아니라, 수면 높이 차로 생기는 압력(삼투압)이 물이 이동하려는 경향과 균형을 이룰 때 이루어진다는 점을 혼동하지 않아야 한다.

[최종 정답]
정답은 5번 「ㄱ, ㄴ」이다.

세포막을 통한 물질의 이동
{유형 분석}
이 문항은 세포막을 통한 물질의 이동 방식 중 확산(수동수송)과 능동수송의 차이를 에너지 소모 여부를 중심으로 구분할 수 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
A는 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 확산으로, 별도의 에너지 소모 없이 일어난다. B는 ATP를 소모하여 저농도에서 고농도로 물질을 이동시키는 능동수송이다.
{정답 찾기}
ㄱ. 확산은 농도 기울기에 따라 저절로 일어나는 이동으로 에너지가 소모되지 않는다. (O)
ㄴ. ATP를 소모하여 저농도에서 고농도로 물질을 이동시키는 방식은 능동수송이다. (O)
ㄷ. 물질에 따라 막단백질(운반체, 통로 단백질)을 통해 이동하기도 하므로, 모든 이동이 인지질 2중층을 직접 통과하는 단순 확산만으로 일어나는 것은 아니다. (X)
따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.
{오답 피하기}
확산에는 인지질 2중층을 직접 통과하는 단순 확산과 막단백질을 통해 이동하는 촉진 확산이 모두 포함된다는 점에 유의해야 한다.

[최종 정답]
정답은 1번 「ㄱ, ㄴ」이다.

세포막을 통한 물질의 이동
{유형 분석}
삼투 현상의 원리를 이용하여 저장액·등장액·고장액에서 세포의 크기 변화를 해석할 수 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
(가)에서는 적혈구가 부풀어 있으므로 세포 안으로 물이 들어온 저장액이고, (다)에서는 적혈구가 수축해 있으므로 세포 밖으로 물이 빠져나간 고장액이다. (나)는 크기 변화가 없는 등장액이다.
{정답 찾기}
ㄱ. (가)에서 세포가 부푼 것은 세포 밖 용질의 농도가 세포질보다 낮아 물이 세포 안으로 들어왔기 때문이므로, (가)는 저장액이다. (O)
ㄴ. (다)에서 세포가 수축한 것은 세포 밖 용질의 농도가 세포질보다 높아 세포 안의 물이 밖으로 빠져나갔기 때문이다. (O)
ㄷ. (나)와 같은 등장액에서는 물이 양방향으로 계속 이동하지만 들어오는 양과 나가는 양이 같아 순이동(알짜 이동)이 없는 것이며, 물의 이동 자체가 없는 것은 아니다. (X)
따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이므로 정답은 ①이다.
{오답 피하기}
등장액에서 '물이 이동하지 않는다'와 '물의 순이동(알짜 이동)이 없다'는 서로 다른 진술임에 유의한다.

[최종 정답]
정답은 1번 「ㄱ, ㄴ」이다.

시스템과 상호작용 - 세포막을 통한 물질의 이동
{유형 분석}
세포막을 통한 물질 이동 방식(단순 확산과 운반체를 이용한 이동)을 농도차에 따른 이동 속도 그래프로 구분할 수 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
A는 농도차에 비례하여 이동 속도가 계속 증가하므로 별도의 운반체 없이 인지질 2중층을 직접 통과하는 단순 확산에 해당한다. B는 농도차가 커져도 이동 속도가 일정한 값으로 수렴하는데, 이는 막단백질(운반체)의 수가 한정되어 있어 포화 현상이 나타나기 때문이다. 다만 이러한 포화 경향만으로는 B의 이동이 촉진 확산인지 능동 수송인지, 즉 ATP 소모 여부까지는 판단할 수 없다.
{정답 찾기}
ㄱ. A는 농도차에 비례하여 계속 증가하므로 단순 확산으로 볼 수 있다. (O)
ㄴ. B의 이동 속도가 일정해지는 것은 운반체 단백질 수의 한계 때문이다. (O)
ㄷ. 이동 속도가 포화되는 현상은 촉진 확산과 능동 수송 모두에서 나타날 수 있으므로 제시된 자료만으로 ATP 소모 여부는 판단할 수 없다. (O)
{오답 피하기}
운반체에 의한 이동이 곧바로 능동 수송을 의미하지는 않는다는 점에 유의한다. 촉진 확산도 운반체를 이용하지만 ATP를 소모하지 않는다.

[최종 정답]
정답은 1번 「ㄱ, ㄴ, ㄷ」이다.