수분퍼텐셜의 이해

1. 물의 자유에너지  

  물의 이동 및 수분생리를 이해하기 위해서는 먼저 수분퍼텐셜 (water potential) 의 개념을 이해해야 한다. 자유에너지는 어떤 물질이 일을 할 수 있는 에너지를 의미하며, 순수 증류수의 자유에너지는 0이지만, 물 안에 다른 물질이 녹아 있거나 물의 상대적 위치가 높아지면 자유에너지는 증가한다. 이에 따라 물은 자유에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하게 된다.

 

  수분퍼텐셜은 물의 이동에 사용 가능한 에너지 양을 나타내며, 어떤 종류의 물이 증류수에 비해 단위 부피당 가지고 있는 잠재에너지에 해당한다. 다시 말해, 수분퍼텐셜은 삼투현상, 중력, 기계적 힘, 표면장력과 같은 기질(matrix)효과로 인해 물이 한 장소에서 다른 장소로 이동하는 경향을 계량화한 개념이다. 이는 그리스 문자로 표시되며(φ, '사이'로 발음), 국제적으로 사용되는 단위는 메가파스칼(MPa)이다.

 

1MPa = 10.13atms(기압) = 107dyne/㎠ = 10bars

 

2. 삼투현상과 물의 세포 내 이동

  삼투현상(osmosis)은 용매가 선택적 투과성 막(selectively permeable membrane)을 통해 용질의 농도가 높은 쪽으로 자동으로 이동하는 현상을 의미한다. 선택적 투과성 막은 원형질막이나 세포막과 같이 용질에 따라 다르게 투과되는 막을 말한다. 이 막은 크고 극성을 띠는 분자를 통과시키지 않으면서 극성을 띠지 않는 작은 분자를 통과시킨다.  

  삼투현상은 선택적 투과성 막을 사이에 두고 양쪽 물의 화학적 퍼텐셜이 다를 때 발생한다. 물에 용질이 많이 녹아 있을수록 물의 퍼텐셜이 감소하며, 용질이 적게 녹아 있을수록 퍼텐셜이 증가한다. 따라서 삼투현상에 의한 물의 이동은 설탕이 적게 녹아 있어 물의 퍼텐셜이 높은 쪽에서 설탕이 많이 녹아 있어 수분퍼텐셜이 낮은 쪽으로 이동한다.

 

삼투압(osmotic pressure)은 선택적 투과성 막을 통해 이동하는 용매(식물에서는 물)를 막는 최소한의 힘을 의미한다. 즉, 용질이 녹아 있는 용액(설탕물)이 순수산 물(용매)을 흡수하는 힘을 압력으로 표현한 것이라고 할 수 있다.

 

 

 

출처: 수목생리학(서울대학교 출판문화원)