농업직, 농촌지도사, 농업연구사, 방통대 대비 - 생물과학 요점 정리 5. 물질대사와 에너지 획득

5. 물질대사와 에너지 획득

 

<목차>

1. 물질대사와 에너지

2. 세포호흡과 에너지 획득

학습개요
생명체가 정상적인 생명활동을 하는데 필요한 유기물과 에너지는 물질대사라는 과정을 통해 얻어지며, 물질대사는 생명체 내에서 일어나는 유기물의 합성과 분해에 관련된 모든 화학반응과 그에 따르는 에너지변환 과정이다. 세포는 그와 같은 과정을 통해 유기물로부터 에너지를 얻어 ATP를 저장하는데 이 강에서는 세포의 물질대사와 에너지 획득에 대해서 학습한다.

학습목표  
물질대사의 필요성과 ATP의 중요성을 설명할 수 있다.

세포호흡의 생화학적 구성을 설명할 수 있다.

ATP의 화학삼투적 합성과정을 설명할 수 있다.

유산소호흡과 무산소호흡의 효율성을 비교할 수 있다.

물질대사에서 중간대사의 중요성을 설명할 수 있다.

주요용어  
능동수송
: 에너지와 특정 수송단백질의 도움으로 농도나 전기화학 기울기를 거스른 생체막을 통한 물질의 이동
촉진확산
: 특정 막 관통 수송단백질을 통하여 분자와 이온의 생체막을 가로지르는 자발적 통과
물질대사
: 생물체내에서 일어나는 화학반응의 총합으로 세포의 물질과 에너지 근원을 조절한다.
해당
: 포도당이 분해되어 피루브산이 되는 것

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1. 물질대사와 에너지

1) 소화와 흡수

 

 

 

2) 세포막의 물질수송

 

 

 

 

 

 

(1) 능동수송

- 물질의농도를역행하는막수송
- 역방향수송단백질과ATP필요
- 나트륨-칼륨펌프

 

능동수송

 

(2) 공동수송

- 물질의 농도를 역행하는 막수송
- 역방향수송단백질과 ATP필요
- 설탕-H+펌프

 

공동수송

 

* 엔도시토시스(endocytosis)
: 소낭을 형성하여 단백질,탄수화물 등과 같은 거대분자나 박테리아를 세포안으로 받아들이는 과정
- 식세포작용(phagocytosis)
- 음세포작용(pinocytosis)
- 수용체매개세포내섭취작용 (receptor-mediated endocytosis)

(1) 식세포작용

- 세포는위족으로음식물주위를둘러싼후소낭(식포)으로분리
- 분리된소낭은가수분해효소를함유한리소좀과융합한후 음식물소화

 

 

 

(2) 음세포작용(pinocytosis)

- 세포외액의 방울들을 소낭으로 빨아들인다.
- 세포에서 필요한것은 액체속에 녹아있는분자(용질)
- 수송물질에 비특이적임

 

 

(3) 수용체매개 세포내 섭취작용

- 특정물질의 획득을 위한 수용체가 있어 낮은농도의 물질과 효율적으로결합
- 흡수후 수용체는 소낭에의해 세포막으로 이동하여 재사용됨

 

분해과정

에너지생성과정

 

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2. 세포호흡과 에너지 획득

1) 호흡

* 외호흡
호흡기관을통한산소와이산화탄소의교환

* 내호흡(세포호흡)
산소를사용하여유기물로부터에너지를얻어내고 이산화탄소와물을배출하는과정

 

* 외호흡

 

 

 

*  내호흡(세포)호흡

 

 

 

2) 세포호흡의 3단계

* 해당(glycolysis)

- 세포질에서수행
- 6탄당을3탄당으로분해

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* 크랩스회로(Krebs cycle) = TCA회로

- 피루브산을 CO2로분해하는 과정

 

크랩스회로

 

 

 

 

 

* 전자전달계(electron transport system)
: 화학삼투적 인산화에 의한 ATP합성

 

전자전달계

 

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 정리하기
세포막은 두 층의 인지질과 단백질로 구성되어 있으며, 막단백질에는 수송단백질ㆍ수용체단백질ㆍ세포부착단백질 등이 있어 세포막의 선택투과성을 가진다.

호흡은 외호흡과 내호흡이 있으며, 외호흡은 호흡기관이 산소와 이산화탄소의 교환을 주로 수행한다. 반면 내호흡 즉 세포 내에서 일어나는 세포호흡은 호흡기질의 산화와 이에 따른 ATP 합성을 의미한다.

호기성 생물에서 호흡기질인 포도당 한 분자가 완전 산화되면 최대 32분자의 ATP를 생성할 수 있으나, 혐기성 생물은 포도당으로 2분자의 ATP를 생성한다.

세포호흡의 활성은 시트르산과 NADH 그리고 ATP 농도변화로 조절되며, 해당과 크렙스회로는 물질대사의 동화와 이화를 연결하는 중간대사의 기능도 수행한다.

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