[일반생물학실험]세포의 수분포텐셜 측정

목차

1. 실험 이론 및 원리
2. 실험 기구 및 시약
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 사항

본문내용

물은 모든 생물이 생존하기 위해서 꼭 필요로 하는 액체이며 이 물의 흡수와 소모(또는 배출) 사이에 균형을 이루는 것이 매우 중요하다.
생물체의 세포에서의 물의 흡수와 방출은 그 양과 방향성이 삼투현상(osmosis)에 의존하게 되는데 이 삼투현상은 수분포텐셜(ψ)의 차이를 원동력으로 하여 일어난다.
수분포텐셜은 위치에너지의 개념으로 설명할 수 있는데 간단히 말해서 물은 수분포텐셜이 낮은 쪽으로 이동하게 된다.
수분포텐셜을 결정하는 세 가지 중요한 요소는 압력(P), 중력(G), 삼투포텐셜(π)로서 다음과 같이 쓸 수 있다.
ψ=P+G+π 이 식에서 P는 정수압을 나타낸다. 식물세포는 표면에 단단한 세포벽을 가지는데 이 때문에 세포내에 수분의 양이 증가해서 세포벽을 바깥쪽으로 밀어내는 양의 정수압, 즉 팽압이 발생하는 한편 물관에선 장력이라는 음의 정수압이 형성된다.
중력의 경우에는 수직높이 차이에 의해 발생하는 포텐셜에너지 차이를 고려한 것인데 우리가 다루는 보통의 경우 삼투현상이 발생하는 두 부분의 높이차이가 무시할 만큼 작기 때문에 G=0으로 편의상 놓을 수 있다.
그리고 삼투압은 π= -CRT 라는 공식을 통해 값을 구할 수 있으며 용액의 총괄성을 보여주는 것으로서 값이 용매에 상관없이 용질의 농도에만 의존한다.
삼투압이란 농도차가 있는 두 용액이 반투과성 막을 사이에 두고 있으면 삼투현상으로 용매분자들이 이동하게 되어 고농도였던 쪽의 용액의 높이가 높아지게 되는데 이 높이 차이를 없애기 위해 가하는 압력을 말한다.
이번에 수행한 2가지 실험은 식물세포의 삼투포텐셜을 알아보는 것이었는데 첫 번째 실험은 균일하게 자른 감자조각들을 각각 농도가 다른 sucrose 용액에 넣고 일정한 시간이 지난 뒤에 감자조각의 무게를 다시 측정하는 것이었다.
감자조각은 자체적으로 일정한 삼투포텐셜을 가지게 되는데 주변에 있는 용액의 농도에 따라 고장액인 경우에는 물이 밖으로 빠져나가게 되고 저장액인 경우에는 물이 감자조각으로 들어오게 된다.
그래서 무게변화량을 통해 물의 출입여부를 알 수 있게 된다.

참고 자료

생명과학(Biology) 8/ed. Campbell et al. 2008. p.780～782
Principles of Modern Chemistry, 6/ed. Oxtoby et al. 2008. p.465～466