농업직, 농촌지도사, 농업연구사, 방통대 대비 - 생물과학 정리 2. 생명체의 구성물질

2. 생명체의 구성물질

 

<목차>

1. 생명현상의 필수원소
2. 생명체에 중요한 무기물
3. 생명체를 구성하는 유기물

학습개요
생물체는 물질로 이루어진다. 생명체를 구성하는 물질은 약 25종의 원소로 구성되어 있으며, 이러한 물질을 생명물질이라고도 한다. 생명체에서 물은 화학반응의 장이며, 이산화탄소는 유기물의 탄소골격을 공급하고, 산소는 에너지생산의 효율을 높여준다. 단백질은 생명체의 구조와 기능을 결정하며, 핵산은 단백질에 대한 유전정보를 갖고 있어 생명현상을 조절한다. 이번 강의에서는 생명체를 구성하는 물질들의 특성과 기능에 대해서 학습한다.

학습목표 
생명체를 구성하는 원소에 대해서 설명할 수 있다.

생체원소 중에 탄소, 수소, 산소, 질소가 특히 많은 이유를 설명할 수 있다.

생명체에서 물과 이산화탄소 및 산소의 중요성을 설명할 수 있다.

생명체에서 고분자 물질의 화학적 특성과 기능을 설명할 수 있다.

효소의 특성과 기능을 설명할 수 있다.

주요용어  
고분자물질
- 보통 축합반응에 의해 작은 분자들이 결합하여 형성하는 거대분자. 다당류ㆍ단백질ㆍ핵산 등이 고분자물질이다.
아미노산
- 카르복실기와 아미노기를 모두 갖는 유기분자. 폴리펩티드의 단량체로 작용한다.
효소
- 반응하는 동안 소비되지 않고 반응속도를 변화시키는 촉매로 작용하는 거대분자.
뉴클레오티드
- 5탄당이 질소 염기와 인산에 공유결합되어 있는 핵산의 구성단위

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1. 생명현상의 필수원소

(1) 원소(element)

화학반응에의해 분해되지않는 물질
현재까지92종의 원소가알려짐

 

(2) 화합물(compound)
두개이상의다른원소들이특정비율로 결합되어있는형태
소금(NaCl),물(H2O),공기등

(3) 생명체를 구성하는 원소

 

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2. 생명체에 중요한 무기물

(1) 원소들의 결합

* 화합물(compound)
두개이상의다른원소들이특정비율로결합되어 있는형태

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)
물 (H2O)

다른분자와결합하여여러물질을용해시킬수있다.
물분자간강한결합력에의해천천히뜨거워지고
쉽게증발하지않는다. → 세포의 안정성 유지에
중요한 역할

(3)
탄소 (C)

단백질,
핵산,
탄수화물등 중요한유기물의골격

 

 

 

 

(4)
산소 (O)
- 대기중의21%
- 유기물로부터효율적인에너지생산을위해
반드시필요
무산소 호흡 : 1분자의 포도당으로
2몰의 ATP획득
유산소 호흡 : 최대 32몰의 ATP획득

 

3. 생명체를 구성하는 유기물

(1)유기물 (Organic
matter)
-탄소와결합한화합물,
특히생체내에서합성되는 탄소화합물
-생명현상을수행하기위한구조물,
에너지원,
방어능력, 유전정보등제공
-고분자물질(macromolecule)

* 고분자물질의 종류
단백질
핵산
탄수화물
지질

 

1.단백질(Protein)
생명체의구조와기능을결정하는데필수적이며 모든생명현상을조절한다.

 

 

단백질의 기능

효소의 기질특이성

 

 

2. 핵산(Nucleic
acid)
유전정보를저장하고전달한다.
생체내유기물가운데분자량이가장크다.
DNA와RNA가있다.

 

 

 

 

3. 탄수화물(Carbohydrate)
생명체의에너지원이며구조물질
포도당,
과당,
엿당,
설탕,
젖당,
녹말,
글리코겐,

셀룰로오스등50만종이상존재
단당류포도당,

갈락토오스,
과당등

 

 

 

다당류

 

 

4. 지질(Lipid)
지방,
기름,
인지질,
왁스,
스테로이드등
생명체에서에너지저장물질,
생체막의구성성분, 신호전달
필수지방산,
지용성비타민등의공급원

 

 

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※ 핵심 정리

1. 생명체 구성 기본 물질

1) 물 : 생명체 구성 물질 중 가장 많은 비율을 차지하며, 화학 반응에 참여하고 매개체 역할을 한다. 비열이 커서 체온 유지에 유리하다.

2) 단백질 : 주요 구성 원소는 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N)이며, 원형질의 주된 구성 성분일 뿐만 아니라 효소나 호르몬의 성분으로 물질대사나 생리 조절 작용에 중요 하다. 20종류의 아미노산이 단백질의 기본 단위이며 각각의 아미노산은 펩타이드 결합 에 의해 연결된다.

3) 탄수화물 : 구성 원소는 탄소(C), 수소(H), 산소(O)이고, 주된 에너지원이며, 에너지원 으로 이용되고 남은 것은 간과 근육에 글리코젠 형태로 저장되거나 지방으로 전환되어 저장된다. 단당류(포도당, 과당, 갈락토스), 이당류(엿당, 설탕, 젖당), 다당류(녹말, 글 리코젠, 셀룰로스)가 있다.

4) 지질 : 구성원소는 탄소(C), 수소(H), 산소(O)이고, 에너지원이며 세포막의 구성 성분 으로 쓰인다. 중성지방, 인지질, 스테로이드가 있다.

5) 핵산 : 5탄당, 인산, 염기가 1:1:1로 결합된 뉴클레오타이드가 구성 단위이다. 종류에 는 DNA, RNA가 있다.

 

 

6) 무기염류 : 다량 혹은 미량으로 몸의 구성 성분이 되거나 체액의 삼투압과 pH를 조절 하는 등 체내의 생리 기능 조절에 관여한다.

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2. 세포의 구조

1) 세포막 : 성분은 단백질과 인지질이며 유동 모자이크 구조로 되어 있다.

2) 핵 : 유전자의 본체인 DNA가 들어 있어 유전 형질 발현에 중요한 역할을 하며, 이중 막인 핵막, 인, 핵질로 구성되어 있다.

3) 리보솜 : rRNA와 단백질로 구성되며 단백질 합성의 장소이다.

4) 미토콘드리아 : 2중막 구조이며, 산소 호흡의 결과 ATP 에너지를 합성한다. DNA를 가지고 있어 자기 증식이 가능하다.

5) 엽록체 : 2중막 구조이며, 광합성이 일어난다. DNA를 가지고 있어 자기 증식이 가능 하다.

6) 소포체 : 리보솜이 붙어 있는 거친면 소포체는 단백질을 수송하며, 리보솜이 붙어 있지 않은 매끈면 소포체는 지질을 합성하거나 해독 작용을 한다.

7) 리소좀 : 가수 분해 효소를 함유하여 세포 내 소화를 담당한다.

8) 중심체 : 세포 분열시 방추사를 형성하여 염색체를 이동시킨다.

9) 액포 : 주로 식물에서 관찰되며 단일막 구조이고, 성숙한 세포일수록 크다.

10) 세포벽 : 식물 세포에만 있는 것으로 전투과성이며 세포벽의 주성분은 셀룰로스이다.

 

(2) 생명체의 구성체제

1. 식물의 유기적 구성

1) 식물의 구성 단계 : 세포→조직→조직계→기관→개체

2) 식물의 조직: 세포 분열이 일어나는 분열 조직과 이로부터 만들어져 특수한 모양과 기 능을 갖는 영구 조직으로 구분된다.

3) 식물의 조직계: 서로 다른 조직들이 모여서 비슷한 기능을 수행하고 있는 단계를 말하 며 표피 조직계, 관다발 조직계, 기본 조직계로 구분된다.

4) 식물의 기관 : 서로 다른 조직계가 모여 기관이 되며, 영양 기관(뿌리, 줄기, 잎)과 생식 기관으로 구분된다.

 

2. 동물의 유기적 구성

1) 동물의 구성 단계 : 세포→조직→기관→기관계→개체

2) 동물의 조직 : 상피 조직, 결합 조직, 근육 조직, 신경 조직으로 구분된다.

3) 동물의 기관과 기관계

① 기관 : 여러 종류의 조직이 모여서 고유한 형태와 특정한 기능을 나타냄으로써 하나 의 생명 현상을 수행한다.

② 기관계는 신경에 의해 통제되어 여러 기능을 나타낸다.

 

동물과 식물세포의 구조 비교

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■ 정리하기
생명체는 여러 가지 물질로 이루어졌고 이들 물질은 약 25종의 원소(생체원소)로 구성되며, CㆍOㆍHㆍN 등 4가지 원소가 생명체의 99% 이상을 차지한다. 생명체에서 물은 물질을 용해하고 각종 화학반응의 장이 되며, 이산화탄소는 생명물질의 골격을 이루는 탄소를 공급하고, 산소는 에너지 생산의 효율을 높이는데 기여한다.

단백질은 생명체의 구조와 기능을 결정하는 데 필수적이다. 단백질을 구성하는 아미노산의 수ㆍ종류ㆍ배열순서(1차 구조)는 유전자에 의해 결정된다. 핵산은 단백질에 대한 정보가 수록된 유전물질로 뉴클레오티드의 중합체이다. 뉴클레오티디는 인산ㆍ5탄당ㆍ염기로 구성된다.

탄수화물은 생명체의 에너지원과 구조화합물로 포도당ㆍ과당ㆍ갈락토오스 등의 단당류로 구성되며, 포도당의 중합체인 다당류로 녹말은 식물, 글리코겐은 동물의 저장탄수화물이다.

지질은 물에 녹지 않고 유기용매에 잘 녹으며, 생명체에서 에너지저장ㆍ생체막의 구성성분ㆍ신호전달 등의 기능을 담당한다. 지방은 글리세롤과 지방산이 결합한 지질이며 에너지 함량이 높다. 글리세롤과 지방산 및 인산화합물이 결합한 인지질은 생체막의 구성성분이 된다.

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