세포는 막으로 둘러싸여 있으며, 외부 세계와 지속적인 물질을 교환해야 합니다. 산소는 안으로 들어와야 하고, 이산화탄소는 밖으로 나가는 것이 필요합니다. 물은 양방향으로 이동합니다…
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3.1
Diffusion · 확산(Diffusion)
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe diffusion as the net movement of particles from a region of their higher concentration to a region of their lower concentration (i.e. down a concentration gradient), as a result of their random movement
2 State that the energy for diffusion comes from the kinetic energy of random movement of molecules and ions
3 State that some substances move into and out of cells by diffusion through the cell membrane
4 Describe the importance of diffusion of gases and solutes in living organisms
5 Investigate the factors that influence diffusion, limited to: surface area, temperature, concentration gradient and distance
한국어
핵심
보충
1 확산을 입자가 높은 농도 영역에서 낮은 농도 영역으로(즉, 농도 기울기를 따라) 무작위 운동의 결과로서 순이동한다고 설명한다
2 확산에 필요한 에너지는 분자 및 이온의 무작위 운동에 의한 운동 에너지에서 비롯됨을 명시한다
3 일부 물질이 세포막을 통해 확산을 통해 세포 안팎으로 이동함을 명시한다
4 생체 내에서 가스와 용질의 확산이 중요한 이유를 설명한다
5 확산에 영향을 미치는 요인을 다음에 한정하여 조사한다: 표면적, 온도, 농도 기울기 및 거리
Source: Cambridge International syllabus · 출처: Cambridge International syllabus
English
Diffusion: random motion, one-way flow
Diffusion 扩散 is the net movement 净移动 of particles 粒子 from a region of their higher concentration 浓度 to a region of their lower concentration. We say the particles move down a concentration gradient 浓度梯度.
The particles spread out because of their own random movement 随机运动. The energy 能量 for diffusion comes from the kinetic energy 动能 of the random movement of molecules 分子 and ions 离子 — so diffusion needs no extra energy.
Some substances pass into and out of cells by diffusion through the cell membrane 细胞膜.
Why diffusion matters. Many gases 气体 and dissolved substances (solutes 溶质) move by diffusion in living things. For example, oxygen 氧气 diffuses into cells for respiration, and carbon dioxide 二氧化碳 diffuses out.
The rate of diffusion changes with four factors:
Factor
Diffusion is faster when…
surface area 表面积
the surface is larger
temperature 温度
it is hotter (particles move faster)
concentration gradient
the difference in concentration is bigger
distance
the distance to travel is shorter (a thinner barrier)
한국어
확산: 무작위 운동, 일방 흐름
**확산(diffusion)**은 **입자(particles)**가 높은 농도(concentration) 영역에서 낮은 농도 영역으로 **순이동(net movement)**하는 것입니다. 우리는 입자가 농도 기울기(concentration gradient)를 따라 이동한다고 표현합니다.
입자들은 자체적인 무작위 운동(random movement) 때문에 퍼져 나갑니다. 확산에 필요한 에너지는 **분자(molecules)**와 이온(ions) 의 무작위 운동에 있는 **운동 에너지(kinetic energy)**에서 오므로, 확산에는 별도의 추가 에너지가 필요하지 않습니다.
일부 물질들은 **세포막(cell membrane)**을 통해 확산으로 세포 안팎으로进出합니다.
확산: 입자는 높은 농도에서 낮은 농도로 이동하며 기울기를 따름
확산의 중요성. 많은 **가스(gases)**와 용해된 물질 (용질 solutes)는 생물체 내에서 확산으로 이동합니다. 예를 들어, **산소(oxygen)**는 호흡을 위해 세포로 확산进入하고, **탄산 dioxide(carbon dioxide)**는 확산으로 빠져나옵니다.
확산 속도는 네 가지 요인에 따라 달라집니다:
요인(Factor)
扩散速度加快时…
표면적(surface area)
표면이 더 클 때
온도(temperature)
더 뜨거울 때 (입자 운동 속도 증가)
농도 기울기
농도 차이가 클 때
거리
이동 거리가 짧을 때 (더 얇은 장벽일 때)
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Diffusion and osmosis · 확산 및 삼투
Set the concentration on each side and watch particles spread from high to low until balanced. · 양측의 농도를 설정하고 입자가 높은 곳에서 낮은 곳으로 퍼져 균형을 이루도록 관찰하십시오.
1 Describe the role of water as a solvent in organisms with reference to digestion, excretion and transport
7 Describe osmosis as the net movement of water molecules from a region of higher water potential (dilute solution) to a region of lower water potential (concentrated solution), through a partially permeable membrane
2 State that water diffuses through partially permeable membranes by osmosis
3 State that water moves into and out of cells by osmosis through the cell membrane
4 Investigate osmosis using materials such as dialysis tubing
5 Investigate and describe the effects on plant tissues of immersing them in solutions of different concentrations
8 Explain the effects on plant cells of immersing them in solutions of different concentrations by using the terms: turgid, turgor pressure, plasmolysis, flaccid
9 Explain the importance of water potential and osmosis in the uptake and loss of water by organisms
6 State that plants are supported by the pressure of water inside the cells pressing outwards on the cell wall
한국어
핵심
보충
1 소화, 배설 및 운송과 관련하여 생체 내 용매로서의 물의 역할을 설명한다
7 삼투를 물 분자의 높은 물ポテンシャル(희석 용액) 영역에서 낮은 물포텐셜(농축 용액) 영역으로 반투과막을 통해 순이동한다고 설명한다
2 물이 삼투를 통해 반투과막을 통해 확산됨을 명시한다
3 물이 세포막을 통해 삼투를 통해 세포 안팎으로 이동함을 명시한다
4透析管(dialysis tubing)과 같은 자료를 사용하여 삼투를 조사한다
5 식물 조직을 서로 다른 농도의 용액에 담그었을 때 나타나는 효과를 조사하고 설명한다
8 식물을 서로 다른 농도의 용액에 담그었을 때 식물 세포에 미치는 영향을 ' 팽창(turgid)', '팽압(turgor pressure)', '플라sterolisis(plasmolysis)', '처진 상태(flaccid)'라는 용어를 사용하여 설명한다
9 생물체의 물 흡수 및 방출에 있어 물포텐셜과 삼투의 중요성을 설명한다
6 식물은 세포 내부의 물 압력이 세포벽을 바깥쪽으로 밀어내며 지지됨을 명시한다
Source: Cambridge International syllabus · 출처: Cambridge International syllabus
English
Osmosis: water crosses the membrane
Water as a solvent
Water is a very good solvent 溶剂 — many substances dissolve 溶解 in it to make a solution 溶液. This matters for digestion 消化 (food must dissolve before it can be used), excretion 排泄 (wastes are carried away dissolved in water) and transport 运输 (substances travel around the body dissolved in blood and sap).
What osmosis is
Osmosis 渗透 is a special kind of diffusion: the net movement of water across a partially permeable membrane 半透膜. This kind of membrane has tiny holes that let small water molecules through but hold back larger solute particles. Water moves into and out of cells by osmosis through the cell membrane.
A concentrated solution has a lot of dissolved solute and little water. A dilute solution has little solute and a lot of water.
(Supplement) Osmosis is the net movement of water molecules from a region of higher water potential 水势 (a dilute solution — more water) to a region of lower water potential (a concentrated solution — less water), through a partially permeable membrane.
Osmosis and plant cells
When you put plant tissue into different solutions, water moves by osmosis:
In pure water or a dilute solution, water moves into the cells. The cells swell and become firm, or turgid 膨胀. The water presses outward on the cell wall; this outward push is the turgor pressure 膨压. Turgid cells make a plant stand up straight — this is how plants are supported.
In a concentrated solution, water moves out of the cells. The cells lose their firmness and become soft, or flaccid 松软.
(Supplement) If even more water leaves, the cell membrane pulls away from the cell wall. This is plasmolysis 质壁分离.
You can investigate osmosis using dialysis tubing 透析管 (an artificial partially permeable membrane), or using cylinders cut from a potato. Measure their length or mass before and after soaking. Cylinders in pure water or a dilute solution gain length and mass; cylinders in a concentrated solution lose length and mass; in a solution of equal concentration there is no change.
Worked example. A potato cylinder has a mass of 5.0 g before soaking and 5.6 g after soaking in a dilute solution. Find the percentage change in mass.
A positive answer means the cylinder gained water, so the solution was more dilute than the cell contents. Always work out the percentage change, not just the change in grams — it lets you compare cylinders that started at different masses fairly.
한국어
삼투: 물이 막을 횡단함적혈구: 물은 삼투를 통해 세포 안팎으로 이동합니다.
용매로서의 물
물은 매우 좋은 **용매(solvent)**로, 많은 물질들이 **용해(dissolve)**되어 **용액(solution)**을 만듭니다. 이는 소화(digestion) (음식이 사용되기 전에 용해되어야 함), 배설(excretion) (폐기물이 물에 용해되어 배출됨), 운반(transport) (물질들이 혈액과 식물의 수액에 용해되어 신체 내를 이동함)에 중요합니다.
삼투란 무엇인가
삼투는 반투과성 막을 통해 물이 순수적으로 이동하는 특수한 형태의 확산입니다. 이类型的의 막은 작은 물 분자는 통과할 수 있게 하는 미세한 구멍이 있지만, 더 큰 용질 입자는 막아 둡니다. 물은 세포막을 통해 삼투를 통해 세포 안으로 들어오거나 밖으로 나갑니다.
농축된 용액은 많은 양의 용해된 용질과 적은 양의 물을 포함합니다. 희석된 용액은 적은 양의 용질과 많은 양의 물을 포함합니다.
삼투: 물이 반투과성 막을 통과하지만, 용질은 통과하지 못함
(보충) 삼투는 물이 높은 물ポテン셜(희석된 용액—물이 많음)에서 낮은 물ポテン셜(농축된 용액—물이 적음)로, 반투과성 막을 통해 순수적으로 이동하는 현상입니다.
삼투와 식물 세포
식물 조직을 서로 다른 용액에 넣으면 삼투에 의해 물이 이동합니다:
순수 또는 희석된 용액에서는 물이 세포 안으로 이동합니다. 세포가 부풀어 오르고 단단해지며, 팽창(turgid) 상태가 됩니다. 물이 세포벽 바깥쪽으로 밀어내며, 이 바깥쪽 밀림이 팽압(turgor pressure) 입니다. 팽창한 세포는 식물이 똑바로 서게 해 주며, 이것이 식물을 지지하는 방식입니다.
농축된 용액에서는 물이 세포 밖으로 이동합니다. 세포는 단단함을 잃고 부드럽거나, 처짐(flaccid) 상태가 됩니다.
(보충) 더 많은 물이 빠지면 세포막이 세포벽에서 떨어집니다. 이를 플라sterolysis(원형질 수축) 라고 합니다.
식물 세포 안팎으로 들어오는 물은 세포를 팽창, 침체 또는 플라sterol화 상태로 만듦플라sterolysed 적양파 세포: 보라색 내용물이 세포벽에서 떨어졌습니다
삼투를 조사하기 위해 투석 튜브(인공 반투과성 막)를 사용하거나 감자에서 잘라낸 원기둥을 사용할 수 있습니다. 담근 전후에 길이 또는 질량을 측정합니다. 순수 또는 희석된 용액의 원기둥은 길이가 길어지고 질량이 증가하며, 농축된 용액의 원기둥은 길이가 짧아지고 질량이 감소합니다. 동일한 농도의 용액에서는 변화가 없습니다.
worked example. 감자 원기둥의 담근 전 질량은 5.0g이고, 희석된 용액에 담근 후 질량은 5.6g입니다. 질량의 백분율 변화를 구하십시오.
질량 변화 = 5.6 - 5.0 = 0.6 g (증가).
백분율 변화 = 변화 ÷ 시작 질량 × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12%.
양수 값은 원기둥이 물을 얻었음을 의미하므로, 용액이 세포 내용물보다 더 희석되었음을 뜻합니다. 단순히 그램 단위의 변화가 아닌 백분율 변화를 반드시 계산하십시오. 이는 시작 시 질량이 다른 원기둥들을 공정하게 비교할 수 있게 해 줍니다.
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Osmosis · 삼透 (osmosis)
net movement down the gradient · 농도 기울기를 따른净流入(순이동)
A difference in concentration drives net movement until both sides are equal. · 농도의 차이가 **净流入(순이동)**을 유도하여 양쪽이 같아질 때까지 지속됩니다.
1 Describe active transport as the movement of particles through a cell membrane from a region of lower concentration to a region of higher concentration (i.e. against a concentration gradient), using energy from respiration
2 Explain the importance of active transport as a process for movement of molecules or ions across membranes, including ion uptake by root hairs
3 State that protein carriers move molecules or ions across a membrane during active transport
한국어
핵심
보충
1 능동 수송을 기저부에서 고농도 영역으로 입자가 세포막을 통과하는 이동(즉, 농도 기울기에 역행)으로 정의하며, 이는 호흡에 에너지를 사용함을 서술하다
2 분자 또는 이온이 막을 가로지르는 이동 과정으로서의 능동 수송의 중요성을 설명하며, 뿌리모의 이온 흡수를 포함한다
3 능동수송 중 단백질 운반체(protein carriers)가 분자나 이온을 막을 가로지르게 함을 명시
Source: Cambridge International syllabus · 출처: Cambridge International syllabus
English
Active transport vs diffusion
Active transport 主动运输 is the movement of particles through a cell membrane from a region of lower concentration to a region of higher concentration — that is, against the concentration gradient. Because this is "uphill", it needs energy from respiration 呼吸作用.
(Supplement) Active transport lets a cell take in useful molecules or ions even when they are already more concentrated inside the cell. For example, root hairs 根毛 take up mineral ions from the soil by active transport. Protein carriers 载体蛋白 in the membrane pick up the molecules or ions and carry them across, using energy.
한국어
능동 수송 vs 확산
능동 수송은 입자가 낮은 농도 영역에서 높은 농도 영역으로 세포막을 통해 이동하는 것으로, 즉 농도 기울기에 역대(against) 이동하는 것입니다. 이것이 '언덕을 오르는' 과정이기 때문에 호흡에서 에너지를 필요로 합니다.
능동 수송은 에너지와 운반 단백질을 사용하여 기울기에 역대 입자를 이동시킵니다
(보충) 능동 수송은 세포 내부 이미 높은 농도에 있는 유용한 분자나 이온조차도 세포가 흡수할 수 있게 합니다. 예를 들어, 뿌리모는 능동 수송을 통해 토양에서 미량 원소 이온을 흡수합니다. 막의 단백질 운반체들이 분자나 이온을 받아 에너지를 사용하여横跨합니다.
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Active transport step by step · 능동 운송 단계별 설명
Step the carrier protein through its cycle: it uses energy from ATP to move a particle against the gradient, from low to high. · 운반 단백질을 순환 주기에 따라 단계별로 설명: ATP의 에너지를 사용하여 입자를 농도 기울기와 반대 방향, 즉 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동시킵니다.
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Active transport — pumping uphill · 능동 운송 — 언덕 위를 펌핑하다
Unlike diffusion, active transport moves substances AGAINST the concentration gradient, so it needs energy. · 확산과 달리 능동 운송은 물질이 농도 기울기와 반대 방향으로 이동하므로 에너지가 필요합니다.
