[생화학] 1.4 : 삼투압(osmotic pressure)

 

 

이번 포스트에서는 삼투압(osmotic pressure)에 대해 알아보자.

 

 

osmotic pressure π는 low solute concentration(즉, high water concentration)에서 high solute concentration(low water concentration)으로 물분자가 이동하고자 하는 현상에 저항하는 힘을 의미함.

 

 

 

 

이와 관련된 그림이 위와 같음. 보면 삼투현상에 의해 원래는 (b)와 같이 물이 이동해가야 하지만, 이를 억지로 piston으로 눌러서 (c)와 같이 물을 원래 수면으로 맞춰준 경우, 이 때 가해준, osmosis에 resist하는 힘이 바로 π임. 한편, π는 아래와 같은 수식으로 표현될 수 있음.

 

 

 

 

이 때 ic는 osmolarity이며, i는 Van't Hoff factor, c는 molar concentration, R은 gas constant, T는 temperature임.

 

참고로 i의 경우 NaCl과 같이 완전히 이온화되어서 분리되는 녀석들의 경우(Na+ + Cl-)에는 2, 이온화가 전혀 되어있지 않은 녀석들의 경우에는 1의 값을 가짐.

 

 

 

한편, solution 내에서 여러 solute가 존재하고 있는 경우에는, 이들 각각의 osmotic pressure를 각각 고려한 뒤 다 더한 값을 전체 π로 생각할 수 있음. 즉, 이 경우 아래와 같이 π를 계산 가능함.

 

 

 

 

 

 

만약 위 그림 맨 위에 나타난 것과 같이 cell 내외부의 osmolarity가 같을 경우 이 때의 solution을 isotonic solution(등장액)이라 함. 한편 위 그림 왼쪽 아래와 같이 cell 내부보다 외부에서의 osmolarity가 더 높은 경우 이 때의 solution을 hypertonic solution(고장액)이라고 함. 마지막으로 위 그림 오른쪽 아래와 같이 cell 외부보다 내부에서의 osmolarity가 더 큰 경우 이 때의 solution을 hypotonic solution(저장액)이라 함.

 

 

실제로 cell이 isotonic solution상에 있을 경우 세포 내외부로 출입하는 알짜 물의 양은 0임. 한편 cell이 hypertonic solution에 있을 경우 세포 내부에서 세포 외로 물이 빠져나가 세포가 쭈글쭈글해짐. 마지막으로 cell이 hypotonic solution에 있을 경우 세포 외부로부터 세포 내로 물이 들어온 결과 세포가 swelling되고, 그 결과 심하면 cell burst가 일어날 수도 있음.

 

 

 

다음 포스트에서는 물의 이온화(ionization)에 대해 알아보자.