정답
(가) : IAAH → (나) : IAA⁻ 세포질 → 세포벽 이동 시 단순확산이 어려운 이유 : 원형질막의 소수성 때문 옥신 유출 수송체 분포 : 아래쪽(수송 방향 말단) 막에 치우쳐 분포
출제 의도
식물 호르몬 옥신(IAA)의 세포 내·세포 간 이동 메커니즘을 이해하고, IAA의 이온화 상태(IAAH/IAA⁻)가 이동 경로에 미치는 영향, 원형질막의 선택적 투과성과 극성 수송(polar transport)의 원리를 설명할 수 있는지를 평가한다.
풀이 과정
문항에서 IAA는 세포벽(pH ≈ 5)에서는 주로 비이온화된 IAAH 형태로 존재하고, 세포질(pH ≈ 7)에서는 음이온인 IAA⁻ 형태가 우세하다.
(가) 경로는 단순확산이므로 막을 통과할 수 있는 형태는 비극성의 IAAH이다. (나) 경로는 옥신 유입 수송체(auxin influx carrier)를 통한 수송이므로 IAA⁻가 이동한다. 따라서 세포벽 → 세포질 이동에서 (가)와 (나)를 통해 이동하는 IAA 형태는 순서대로
IAAH → IAA⁻
세포질에서 세포벽으로 IAA가 이동할 때 단순확산이 어려운 이유는, 세포질에서 IAA는 대부분 음이온 IAA⁻ 형태인데 IAA⁻는 원형질막의 인지질 이중층을 자유롭게 통과할 수 없기 때문이다. 원형질막은 소수성 중심부 때문에 비극성 분자는 쉽게 통과하지만, 극성·이온 형태는 자유 확산이 불가능하다.
따라서 세포질의 IAA⁻가 세포벽으로 나가려면 옥신 유출 수송체(auxin efflux carrier)의 도움이 필요하다.
그림처럼 옥신이 아래쪽 방향으로 이동하는 경우, IAA가 세포질에서 빠져나가는 위치(=아래쪽 벽)에서 유출 수송체가 집중적으로 존재해야 한다. 즉, 옥신 유출 수송체는 세포의 아래쪽(기저측) 원형질막에 비대칭적으로 분포하여 옥신의 극성 수송(polar transport)을 만든다.
<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>