1. 생물의 특성
1. 생물과 무생물
(1)생물의 특성
개체 유지 현상
①물질대사 - 동화작용(물질의 합성, 광합성) 및 이화작용(물질의 분해, 호흡)
②에너지 대사 - 물질대사 과정에서는 필히 에너지가 수반된다.
③발생 - 수정란이 세포분열을 거듭하여 개체를 형성
④생장 - 물질대사에 의한 물질과 에너지로 세포분열
⑤항상성 유지 - 환경변화에 대응하여 내부 환경을 일정하게 유지(자극에 반응)
종족 유지 현상
①생식 - 자신과 동일한 개체를 형성
②유전 - 어버이의 형질을 자손에게 전달
③적응 - 살고있는 환경에 알맞게 변화
④진화 - 오랜 세월에 걸쳐 유전적 특성이 변화됨(적응의 소산) - 다양성 유지
(2)생물과 무생물의 중간형 - 바이러스(virus)
①바이러스의 생물적 특성
㉠증식이 가능하다. - 생물체 내부에서만 자기복제(活物寄生)
㉡돌연변이와 유전현상이 나타난다.
㉢환경의 변화에 적절히 대응하는 적응 능력이 있다.
②바이러스의 비생물적 특성
㉠생체밖에서는 단백질과 핵산의 덩어리에 불과
㉡생체밖에서는 자기 복제 기능이 없다.
** 바이러스는 최초의 생물체가 아니라 기존의 생물체가 퇴화 된 것이다.
2. 세포의 구조와 기능
(1)세포의 연구
세포 구조의 연구
① 현미경의 발달 - 미세구조 규명(전자현미경)
② 마이크로톰의 사용 - 미세 절편을 만들 수 있다.
③ 관찰 방법의 발달 - 고정법 및 염색법의 창안
세포 기관의 기능 연구
① 원심분획법 - 많은 세포들을 분쇄하여 같은 기관들끼리 모은다.(무거운 것이 아래로 간다.)
㉠ 동물 : 핵 - 미토콘드리아 - 리보솜,소포체 - 세포기질
㉡ 식물 : 세포벽 - 핵 - 엽록체 - 미토콘드리아 - 리보솜,소포체 - 세포기질
② 자기 방사법 - 방사선으로 표지한 화합물을 세포나 조직에 투여 한 후 추적
③ 조직 배양법 - 세포를 생물체 밖에서 배양
(2)세포의 구조와 기능
핵 - 유전자를 함유, 세포생명활동의 중심
①핵막 - 핵과 세포질의 경계. 2중막에 핵공이 있음.
②인 - 입자구조. 단백질과 RNA로 구성. 리보솜형성
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③염색사 - 단백질과 DNA로 구성. 세포분열시 응축하여 염색체로 된다.
세포질 내의 미세 구조
①세포막 - 단백질이 지질 2중층에 떠다니는 유동모자이크막. 물질출입 조절
②미토콘드리아 - 외막과 내막으로 된 2중막구조. 땅콩모양. 크리스타구조
고유의 DNA를 가지고 있어서 자기 복제함. 세포내 호흡기관
③엽록체 - 2중막으로 싸임. 고유의 DNA를 가져서 자기복제함. 동전모양의 틸라코이드가 싸인 그라나에서 빛을 흡수. 나머지의 스트로마에서 포도당을 합성
④소포체 - 막상구조로 세포내 물질이동 통로.(핵막과 세포막에 연결).
조면소포체(리보솜이 부착), 활면소포체(리보솜이 없다. 지질합성)
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⑤리보솜 - 세포질에 분산되거나 소포체에 부착. 단백질과 RNA로 구성되며 단백질을 합성
⑥골지체 - 소포체에서 유래한 막상구조. 시스터나구조
물질의 저장 및 포장 분비
⑦중심립 - 동물세포와 일부 식물세포에서 관찰
9+0구조로 구성. 세포분열시 방추사 형성.
⑧리소좀 - 가수분해 효소를 함유한 막상 구조
세포내 소화(식균작용)와 자가분해(올챙이 꼬리분해)
후형질
①세포벽 - 전투과성의 두꺼운 벽. 셀룰로오스성분. 세포의 지지 형태유지
②액포 - 식물세포에 발달. 당 유기산 안토시안 등을 함유(액포막은 원형질임)
③세포내 함유물 - 전분립 호분립 지방립 수산칼슘결정이.
(3)세포의 성분과 특성
세포의 구성 성분
①물 :
㉠원형질의 구성 성분 중 가장 많은 물질.
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㉡용해도가 높아 화학반응의 장이 되고, 물질의 이동 및 흡수에 필요
㉢수소결합으로 되어 비열 기화열이 크고 생물체의 항상성유지에 적합
㉣중성물질로 완충작용을 한다.
②단백질 :
㉠구성원소 - C H O N 및 약간의 S성분
㉡기본물질 - 아미노산(Amino Acid)-아미노기와 카르복시기가 C 에 부착
C에 부착된 R 기에 의하여 종류가 결정(20종)
*필수아미노산 - 체내에서 합성되지 않아 외부에서 흡수해야함.(성인 8가지)
아미노산은 펩티드 결합(탈수결합)으로 여러 개가 연결된다.-폴리펩티드
㉢단백질의 구조
ⓐ1차구조 - 아미노산이 펩티드 결합을 하여 선상구조를 나타냄(인슐린)
ⓑ2차구조 - 1차구조가 나선형(α구조,머리카락) 또는 병풍구조(β구조,명주실)로 된 것
ⓒ3차구조 - 2차구조가 다시 꼬이고 접혀서 공모양의 입체구조를 가진 것.(미오글로빈)
ⓓ4차구조 - 여러개의 3차구조가 모여있을 때.(헤모글로빈-3차구조 4개)
**단백질의 기능은 3차 구조 이상에서 나타난다. 열을 받으면 3차구조 변성됨.
㉣단백질의 검출
ⓐ뷰렛반응 - 단백질에 NaOH 와 CuSO4 용액을 떨어뜨리면 보라색이 된다.
ⓑ크산토프로테인반응 - 단백질에 HNO3를 떨어뜨리면 황색이 된다.
ⓒ밀론 반응 - 밀론시약을 가하면 희게 흐려지고, 가열하면 등갈색이 된다.
㉤단백질의 종류
ⓐ단순단백질 - 아미노산만으로 구성된 것
ⓑ복합단백질 - 인단백질, 색소단백질 등 다른 물질이 첨가된 것
③지질 : 물에는 녹지 않고 유기용매(에테르, 알콜, 아세톤, 벤젠)에 용해되는 물질.
㉠구성원소 - C H O(O의 성분비 탄수화물보다 훨씬 적다)
㉡기본물질 - 지방산(3)과 글리세롤(1)이고 에스테르 결합(탈수결합)을 한다.
㉢지질의 종류
ⓐ중성지방 - 지방산(3)과 글리세롤(1)로 되어 있고 동식물세포에 풍부히 들어있다.
포화지방산 - 지방산의 R기에 탄소와 탄소사이에 이중결합이 없다.(동물성, 상온에서 고체)
불포화지방산 - 탄소사이에 2중 3중 결합이 있다.(식물성, 상온에서 액체)
ⓑ인지질 - 지방산 1개가 인산으로 치환된 것(지방산(2)+인산(1)+글리세롤(1)), 세포막성분
ⓒ스테로이드 - 4개의 탄소고리가 결합. 세포막 성분 또는 성호르몬의 성분이 된다.
④탄수화물 :
㉠작용 - 생물체의 1차 에너지 공급원, 몸의 구성 성분
㉡구조와 특성 - CHO의 3가지 원소가 1:2:1 의 비로 결합(Cm(H2O)n 으로 표시함)
㉢기본물질 - 포도당(C6H12O6). 여러 개의 포도당이 글리코시드 결합(탈수결합)을 하고 분해 될 때는 가수분해된다.
㉣탄수화물의 종류
ⓐ단당류 - 리보오스, 디옥시리보오스 (5탄당). 포도당, 과당, 갈락토우스(6탄당)
ⓑ이당류 - 단당류 2개가 글리코시드 결합
설탕=포도당 + 과당. 엿당=포도당 + 포도당. 엿당=포도당 + 갈락토우스
ⓒ다당류 - 녹말(포도당이 나선결합), 글리코겐, 셀룰로우스(포도당이 직선결합), 이눌린(과당복합체)
⑤핵산 - 유전과 단백질 합성의 주역
㉠핵산의 구성 - C H O N P. 뉴클레오티드(염기(1)+당(1)+인산(1))가 축합된 고분자 물질
ⓐ염기 - 퓨린계(아데닌, 구아닌)와 피리미딘계(시토신, 티민, 우라실)
ⓑ당 - 5탄당으로서 리보오스와 디옥시리보오스의 2가지
ⓒ인산 - 당과 직접 결합되고 다른 뉴클레오티드와 결합하게 한다.
㉡핵산의 종류
ⓐDNA(deoxyribonucleic acid) :핵속에 주로 존재, 디옥시리보오스 당을 함유, ATGC로 구성. 이중 나선형
ⓑRNA(ribonucleic acid) :주로 세포질속에 존재. 리보오스 당을 함유. AUGC로 구성. 1줄
⑥무기염류 - 여러 금속이 염의 상태로 존재. 몸을 구성하나 에너지원은 아님
세포 구성 물질의 물리 화학적 성질
① 원형질의 상태
1) 물이 주성분 고분자 물질과 무기염류가 녹아 있다.
2) 분자량이 작은 것은 용액을 이룸.
3) 단백질 과 같은 고분자 물질은 분산되어 colloid 상태를 이룸
※ colloid 용액 : 지름이 1 - 100 nm 의 입자들이 분산되어 있는 용액
용액(참용액): 용매+용질 → 용액
colloid용액 : 분산매 +분산질 →분산상
현탁액
② 원형질의 특성
1) colloid 상태로 sol과 gel의 가역 반응을 일으킨다.
2) 수분, 온도, pH 등의 영향으로 원형질 상태 변화를 일으킨다.
· 수분 다량, 높은 온도, 산성(+) 알칼리(-) sol
· 수분 소량, 낮은 온도, 중성 gel
③ 원형질 유동
1) 원형질 유동 - 세포 내에서 일정 방향으로 끊임없이 이동하는 현상
2) 원형질 유동은 에너지를 이용한 생명 현상 - 살아 있는 세포에서만 일어남
3) 원형질 유동 관찰 - 액포가 발달한 성숙한 세포
양달개비 수술털(순환 운동)
검정말 잎세포(회전운동)
(4) 생명의 기본 단위인 세포
세포의 물질 출입
① 확산 - 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상
예: 물에 잉크를 떨어뜨릴 때, 향수 냄새 , 담배 연기 등
② 삼투
1) 막의 투과성 - 불투성막
전투성막 :세포벽
반투성막 :셀로판막, 방광막, 달걀 속껍질막, 페로시안화구리 침전막
2) 삼투 - 반투막을 사이에 두고 저장액에서 고장 액으로 용매가 이동하는 것
3) 용액과 삼투압 -
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4) 삼투압 - 용액의 몰농도 와 온도에 비례한다.
몰농도 - C
기체상수 - R P = C R T 또는 P = i C R T
절대온도 - T
5) 식물 세포의 삼투
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※삼투압(O), 팽압(T), 흡수력(S) 관계
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S = O - T
③선택적 투과성 - 용액 중의 특정 물질을 선택적으로 투과시킨다.
· 능동수송 - ATP에너지를 이용 물질이나 이온을 흡수 또는 배출하는 것
1) 식세포 작용 - 아메바, 백혈구
2) 음세포 작용 - 세포막에 흠이 생기고 액체상의 먹이가 들어가면 흠의 위가 말리어 먹이가 싸이는 것
물질 대사
동화작용 + 이화작용
① 동화 - 물질의 합성 과정, 흡열 반응이다.(엽록체에서 일어나는 반응이 대표적)
② 이화 - 물질의 분해 과정, 발열 반응이다.(미토콘드리아에서 일어나는 호흡이 대표적)
3.생물체의 유기적 구성
(1) 생물체의 구성단계
개체 구성 단계
1) 식물 : 세포 조직 조직계 기관 개체
2) 동물 : 세포 조직 기관 기관계 개체
단세포 생물
1) 세포 소기관
① 소화기관 - 세포입, 세포인두, 식포(소화 흡수)
② 배설기 - 수축포
③ 감각기 - 안점
④ 운동기 - 섬모, 편모, 위족
2) 세포군체 : 단세포와 다세포의 중간단계
다세포 생물
수정란분화같은 형태와 기능을 갖는 것끼리 모여조직기관기관계
(2) 식물의 유기적 구성
식물의 조직과 조직계
1)식물조직
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2) 조직계
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식물 기관
1) 영양기관 - 잎, 줄기, 뿌리
2) 생식기관 - 꽃, 열매, 씨
식물의 개체
1) 잎, 줄기, 뿌리의 분화에 따라
2) 관다발 유무에 따라
3) 영양 방법에 따라
(3) 동물의 유기적 구성
동물의 조직
1) 상피조직 - 보호상피, 감각상피, 흡수상피 등
2) 결합조직 - 혈액과 림프(액상), 연골, 뼈, 힘줄, 판막, 진피. 세포와 세포사이를 채우는 물질
3) 근육조직 - 골격근(수의근-순발력), 내장근(불수의근-지구력), 심장근
4) 신경조직 - 뉴런
동물의 기관과 기관계
동일한 기능을 갖는 여러 기관이 모여 기관계를 형성한다.
동물의 체제
1) 대칭
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2) 체절
4. 생명 현상과 효소
(1) 생체 화학 반응과 효소
생체 내의 화학 반응
1) 효소에 의한 반응
2) 체온 범위, 1기압, 중성pH 범위에서 잘 반응
3) 반응이 단계적으로 진행 - 소량씩의 에너지가 방출
효소의 구성과 기능
1) 효소의 구성
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조효소 - 비타민
보결족 - 금속(Mg, Cu, Zn, Fe, Co, Mn, Ca 등)
2) 효소의 기능
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(2) 효소의 성질
기질의 특이성
1) 특정 효소는 특정 기질에만 작용한다.
2) 효소 기질 복합체를 형성한다.
3) 저해물질 - 결합부위는 일치하나 반응 부위는 다름
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4) 반응의 특이성을 갖는다.
온도의 영향
1) 10℃ 상승에 2배정도 빨라짐(무기촉매는 비례)
2) 40℃ 이상에서는 반응 속도가 급격히 저하됨 -
(최적온도에서 활성화 한다.- 열에 약하다.)
온도가 상승되면 단백질의 구조가 변성(열변성)
pH의 영향
1) H+는 단백질의 구조 변화를 일으킴
2) 최적 pH에서 활성화한다.
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