osmolarity ]
삼투압(osmolarity)이란 삼투현상을 통하여 물이 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동할 때 생겨나는 압력을 말한다(그림 1). 1886년 야코부스 반트호프(Jacobus Henricus van't Hoff, 1852-1911)가 용액 속에 녹아 있는 물질의 움직임들이 기체분자의 움직임과 비슷하게 작용하여 반투과성 막에 압력을 가하고 있음을 발견하고 기압과 용질의 부피, 농도, 절대온도를 통하여 그 값을 구할 수 있음을 이론적으로 증명하였다. 이러한 삼투압은 물이 반투과성 막을 통과하려는 힘에 의해 발생하는 것으로 용액의 농도 차이와 그 절대온도에 비례한다.
그림 1. 삼투현상과 삼투압
목차
오스몰농도와 몰랄삼투압
삼투압의 정량적인 측정을 하기 위해서는 먼저 용액에 녹아 있는 물질의 농도를 계산하여야 한다. 이를 위해서 화학적인 용액 속의 분자 농도 단위인 몰농도가 아닌 새로운 단위가 필요한데 이는 일부 입자의 경우 생명체 내부에서 이온으로 갈라지면서 용액속의 분자 단위와는 다른 값을 가지게 되기 때문이다. 따라서 생물학적인 용액의 삼투압을 측정하기 위해서는 오스몰농도(osmolarity)를 측정해야 할 필요가 있으며 용액의 오스몰농도를 통하여 몰랄삼투압(osmolality)을 얻는 것이 가능하다. 몰랄삼투압은 1kg에 대한 오스몰농도를 표시하는 것이 일반적이지만 보통 용액을 희석하여 사용하는 생물학적 측면에서는 오스몰농도를 몰랄삼투압과 동일하게 사용한다. 일반적으로 밀리오스몰(milliosmoles per litter, mOsm/L, mOsM)의 단위를 사용하며, 1mOsM은 총 용질의 양이 10-3OsM에 해당한다. 이러한 기준에서 사람은 약 300mOsM에 해당하며 해수는 1,000mOsM의 삼투농도를 지닌다.
오스몰농도의 비교
막을 사이에 두고 두 용액의 삼투압을 비교해 보았을 때 농도에 차이가 없을 경우 등장액(isotonic solution)이라 부르며 이때 막을 넘어 이동하는 물 분자는 있으나 그 속도가 같기 때문에 물의 순이동은 없는 것으로 본다. 만일 삼투농도에 차이가 있다면 저장액(hypotonic solution)과 접하고 있을 경우 막을 통해 물이 유입되고, 고장액(hypertonic solution)과 접하고 있을 경우 막을 통해 물이 유출된다.
삼투조절(osmoregulation)
모든 생명체나 세포, 조직 그리고 기관의 액상 환경의 항상성을 위해서는 물과 용질의 상대적 농도가 매우 좁은 범위 내에서 유지되어야 한다. 생명체의 몸속에서는 세포들이 끊임없이 물질을 생성하고, 교환하고 있고 이러한 물질의 이동에 따라 막 간의 농도 기울기는 계속해서 변화한다. 이를 항상 유지하기 위해 막을 사이에 두고 삼투압 또한 계속해서 변화하고 있다. 여러 생명체들은 삼투압을 유지하기 위하여 여러 방식으로 체내 혹은 조직 내에서의 삼투압을 조절하며 이러한 수분과 용질의 조절을 삼투조절이라 한다. 진화 방식과 환경에 따라 다양한 방법으로 체내의 삼투농도를 조절하는데 크게 체내 삼투농도와 주위 환경이 동일한 삼투순응과 체내 삼투농도가 주위 환경으로부터 독립적인 삼투조절이 있다.
