¶ 지식 정보

¶ 물질대사

생명을 유지하기 위해 생물체 내부에서 일어나는 모든 화학 반응이다.
물질대사의 종류에는 동화 작용과 이화 작용이 있다.

¶ 동화 작용

작은 물질이 결합하여 큰 물질을 만드는 반응이다. 이 과정에서 에너지가 흡수되므로 생성물이 반응물보다 에너지가 높다.

¶ 이화 작용

큰 물질이 분해되어 작은 물질로 나뉘는 반응이다. 이 과정에서 에너지가 방출되므로 생성물이 반응물보다 에너지가 낮다.

¶ 효소

물질대사가 일어나도록 도와주는 물질이다. 모든 물질대사에는 효소가 관여한다.

¶ ATP와 ADP

$\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ATP\}$는 리보스에 아데닌과 $33$개의 인산기가 결합한 화합물이고,
$\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ADP\}$는 리보스에 아데닌과 $22$개의 인산기가 결합한 화합물이다.

$\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ATP\}$와 $\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ADP\}$의 인산기 사이는 고에너지 인산 결합으로 연결된다.

아데닌은 리보스의 $1^{\mathrm{\prime }}1\text{'}$ 탄소에, 인산은 리보스의 $5^{\mathrm{\prime }}5\text{'}$ 탄소에 결합하여 $\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ATP\}$를 만든다.

$\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ATP\}$에서 가장 끝 부분의 고에너지 인산 결합이 끊어져
$\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ADP\}$와 무기 인산(${{\mathrm{H}}_2\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4}^{-}\backslash mathrm\{H\_\{2\}PO\_\{4\}\}^\{-\}$, ${\mathrm{P}}_i\backslash mathrm\{P\}\_\{i\}$로도 나타낸다.)으로 분해되며 에너지가 방출된다.

반대로 $\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ADP\}$와 무기 인산이 결합하면 $\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ATP\}$가 되며,
이때 에너지를 흡수하여 고에너지 인산 결합이 만들어진다.

¶ 세포 호흡

세포 내에서 영양소를 분해하여 에너지를 얻는 반응이다.

세포 호흡은 주로 아래 그림과 같이 생긴 미토콘드리아에서 일어나며, 세포 호흡을 통해 얻은 에너지로 $\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}\backslash mathrm\{ATP\}$를 만든다.
동물과 식물의 세포에는 미토콘드리아가 존재한다.

¶ 광합성

세포 내에서 빛 에너지를 이용하여 이산화 탄소$(\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2)(\backslash mathrm\{CO\_\{2\}\})$와 물$({\mathrm{H}}_2\mathrm{O})(\backslash mathrm\{H\_\{2\}O\})$로부터 유기물을 만드는 반응이다.

광합성은 아래 그림과 같이 생긴 엽록체에서 일어나며, 식물의 세포에는 엽록체가 존재한다.

¶ 대사량

생명 활동에 사용하는 에너지의 양이다.
단위는 주로 $\mathrm{k}\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{l}\backslash mathrm\{kcal\}$를 사용한다.
대표적인 대사량의 종류에는 기초 대사량, 활동 대사량, 총 대사량($11$일 대사량)이 있다.

¶ 기초 대사량

$11$일 동안 체온 유지, 심장 박동, 호흡 활동과 같이 생명 현상을 유지하는 데 필요한 최소한의 에너지이다.

¶ 활동 대사량

$11$일 동안 기초 대사량 외에 공부하기, 운동하기, 일하기 등 다양한 생명 활동을 하는 데 필요한 에너지이다.

¶ 총 대사량(1일 대사량)

(기초 대사량 $++$ 활동 대사량 $++$ $11$일 동안 음식물의 소화와 흡수에 필요한 에너지)이다.

에너지 섭취량과 총 대사량에 따른 체중 변화:

• ($11$일 에너지 섭취량 $>>$ 총 대사량)의 경우: 에너지 과잉 상태로 체중이 증가한다.
• ($11$일 에너지 섭취량 $==$ 총 대사량)의 경우: 에너지 균형 상태로 체중이 유지된다.
• ($11$일 에너지 섭취량 총 대사량)의 경우: 에너지 부족 상태로 체중이 감소한다.

¶ 세포 호흡과 연소의 비교

물질대사에 해당하는 세포 호흡은 효소가 관여하며, 체온 범위(약 $37{}^{\circ }\mathrm{C}37\backslash ,^\{\backslash circ\}\backslash mathrm\{C\}$)에서 반응이 단계적으로 일어나고,
연소는 효소가 관여하지 않으며, 고온($400{}^{\circ }\mathrm{C}400\backslash ,^\{\backslash circ\}\backslash mathrm\{C\}$ 이상)에서 반응이 한꺼번에 일어난다.

¶ 바이러스

핵산을 갖고 있지만, 스스로 물질대사를 할 수 없어 다른 세포에 들어가야만 증식할 수 있는 존재이다.

바이러스는 $\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A}\backslash mathrm\{DNA\}$와 $\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A}\backslash mathrm\{RNA\}$ 중 하나의 핵산만 갖는다.

¶ 바이러스 예시

대표적으로 $\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A}\backslash mathrm\{DNA\}$ 박테리오파지와 담배 모자이크 바이러스가 있다.

• $\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A}\backslash mathrm\{DNA\}$ 박테리오파지: 단백질 껍질로 이루어진 머리 안에 $\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A}\backslash mathrm\{DNA\}$를 담고 있으며, $66$개의 다리를 갖는다.
• 담배 모자이크 바이러스: $\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A}\backslash mathrm\{RNA\}$만을 가지며, 통 모양의 단백질 껍질 안에 $\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A}\backslash mathrm\{RNA\}$를 담고 있다.

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

¶ 2번 문항