2. 물질 대사
1.유기물의 합성
(1)광합성
광합성에 대한 연구
1) “헬몬트”
- 화분에 심은 버드나무 무게 2.27㎏에서 76.74㎏으로 됨.
(5년간 식물체에 준 물의 양과 식물체 무게 증가 설명하지 못함)
2) “프리스틀리”
(식물은 나쁜 공기를 신선한 공기로 만든다. - 광합성에서 CO2를 이용하고 O2 방출 암시)
보완점 - 빛이 있는 곳에서만 일어난다고 설명 1779년 “잉겐호우스”)
3) “제네비어” -
1782년 식물은 빛이 없을 때 CO2 발생
식물은 빛이 있을 때 CO2 흡수 - 광합성에서 발생하는 O2는 CO2에서 유래
4) “소쉬르”
1804년 잠두를 재료 :식물체내의 탄소량 증가는 공기 중에서 CO2로부터 얻은 탄소 때문
5) “닐”
6) “힐”
1937년 엽록체 현탁액에서 O2가 발생하는 사실 밝힘 - O2는 CO2가 아니라 H2O에서 나온다는 주장
7) “루벤”과 “카멘”
1941년 광합성에서 나오는 O2는 H2O에서 유래된다 - 실험을 통해 증명(“힐”의 실험증명)
8) “칼빈”과 “벤슨”
포도당의 합성과정(암반응 과정)을 14C로 만든 14CO2를 이용 밝힘
9) “아논”
1954년 광합성의 명반응 과정에서 ATP가 생성됨을 밝힘
광합성의 장소
1) 엽록체의 전자 현미경적 미세구조
길이 7㎛
럭비공 모양 2중막
폭 4㎛
스트로마
그라나(여러 개의 틸라코이드로 됨)
- 권타솜(250분자의 엽록소와 동화색소):광합성 단위
2) 광합성 색소
엽록소 a - 주색소
엽록소 b, c, d - 보조색소
카로틴, 크산토필
※엽록소의 페이퍼 크로마토그래피
- 카로틴(적황색), 크산토필(담황색), 엽록소(청록색)a, 엽록소b(황록색)
※“엥겔만”의 세균법 - 빛의 파장과 광합성
: 세균은 적색광(650 - 680㎚), 청자색광(430 - 460㎚)에서 많이 모임
p75 실험 : 빛의 세기와 광합성
기포 계산법
NaHCO3을 넣는 이유는?
수조에 물을 넣는 이유는?
발생하는 기포는?
광합성에 영향을 주는 요인
① 빛
1) 빛의 세기와 광합성
2) 광합성량과 호흡량의 크기
3) 광포화점 : 빛의 세기가 증가해도 광합성량이
증가하지 않을 때의 빛의 세기
② 온도
1) 낮은 조도 - 온도에 관계없이 광합성은
증가되지 않음
2) 높은 조도에서
5 - 35℃ 사이일 때
10℃ 상승할 때마다 2배씩 공합성량 증가
(35℃에서 극대점)
③ CO2의 농도
1) 빛과 온도를 일정하게 하고
CO2의 농도 변화 - 광합성 속도 비례
2) CO2농도가 0.1%에 도달하면 광합성 속도는
더 이상 증가하지 않음
3) 약한 빛에서는 CO2의 농도 변화가
광합성 속도에 큰 영향을 주지 못함
광합성의 과정
① 명반응(빛)
퀀타좀 속의 엽록소가 빛에너지를 흡수 H2O를 분해
O2를 방출하고 ATP와 NADPH2를 만드는 광화학 반응
1) 장소 - 그라나
2) 명반응 산물 - NADPH2, ATP, O2
3) 순환적 광인산화 - ATP
4) 비순환적 광인산화 - ATP, NADPH2, O2
5) 명반응 반응식
빛에너지
12H2O + 12NADP + 18ADP 12NADPH2 + 18ATP + 6O2
② 암반응(CO2와 온도)
: 명반응에서 생성된 ATP 와 NADPH2를
이용 포도당을 합성하는 것
1) 장소 - 스트로마
2) 암반응 산물 - C6H12O6와 H2O
3) 암반응 회로(칼빈 회로)
4) 암반응 반응식
6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP C6H12O6 + 6H2O + 12NADP + 18ADP
③ 광합성 전과정
빛에너지
12H2O + 12NADP + 18ADP 12NADPH2 + 18ATP + 6O2
+) 6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP C6H12O6 + 6H2O + 12NADP + 18ADP
빛에너지
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2
광합성 산물의 이동
1) 동화 물질의 변화
- 광합성 산물은 포도당이고 포도당은 이당류나 다당류로 전환 저장됨
2) 동화 물질의 이동
- 생장부위 또는 저장기관(뿌리, 줄기, 열매 등)으로 이동
① 이동 상태 : 수용성인 단당류나 이당류로 전환 이동
② 이동 통로 : 환상 박피실험(체관)
③ 이동 시기 : 낮보다는 주로 밤에 이동(겨울에는 당으로 변해 삼투압 높임)
세균의 광합성
: 녹색황 세균, 홍색황 세균, 홍색 세균 등은 세균 엽록소(bacteio chlorophyll)을 함유 광합성을 한다.
1) 녹색 식물과 다른 점
- CO2의 환원제로 H2O대신 H2S 또는 H2를 이용한다.
2) 홍색황 세균 · 녹색황 세균의 광합성
빛에너지
6CO2 + 12H2S C6H12O6 + 6H2O + 12S
3) 홍색 세균의 광합성
빛에너지
6CO2 + 12H2 C6H12O6 + 6H2O
(2) 화학 합성
에너지원
탄소동화존재하지 않는 이미지입니다.
화학 합성
1) 아질산균의 화학 합성
2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + 130 ∼ 158㎉
(질화 작용)
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2
2) 질산균의 화학 합성
2HNO2 + O2 2HNO3 + 43㎉
(질화 작용)
3) 황세균의 화학 합성
2H2S + O2 2S + H2O + 66㎉
4) 철세균의 화학 합성
4FeCO2 + O2 + 6H2O 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 81㎉
(3) 질소 동화
탄소동화로 생긴 유기산과 무기 질소 화합물(암모늄염, 질산염) 이 반응 유기
질소 화합물을 만드는 것
탄수화물 + 무기질소 → 유기질소 화합물
질소 고정
1)질소고정 : 대기중의 기체상태 질소(N₂)를 질소 동화에 필요한 무기질소 화합물을 유기질소 화합물로 만드는것
2) 질소 고정 세균
탄수화물
① 뿌리혹박테리아 : 콩과식물 ════ 뿌리혹박테리아
질소화합물
② 아조토박터 : 토양에서 단독생활 (호기성)
③ 클로스트리듐 : " (혐기성)
④ 남조류 : 식물성 원생생물
3) 공중질소 자연고정 - 방전(번개)에 의한 고정
N₂ + O₂ 2NO NO + O₂ NO₃
4) 질화작용 : 질화세균
NH3(NH4+) NO2- NO3-
(아질산균) (질산균)
아미노산과 단백질 합성
1) 질산의 환원
① 토양속의 NH₄ 은 바로 아미노산 합성에 이용
② NO₃ → NH₄ 과정을 질산의 환원 이라고함
NO3- NO2- NH4+ + 3H2O
(질산환원효소) (아질산환원효소)
2) 아미노산의 합성
NH3 + α-케토글루타르산 글루탐산(최초의 아미노산)
3) 아미노기 전이 - 여러 가지 아미노산의 생성
글루탐산이 가진 -NH₂가 아미노기 전이효소에 의해 호흡 과정에서 생긴 유기산과 결합 아미노산 생성
4)단백질 합성
-아미노산의 펩티드 결합 → 단백질 합성
① DNA가 mRNA를 전사 세포질의 리보솜에 전달
② mRNA의 정보를 tRNA가 해독 아미노산을 운반 리보솜에서 펩티드 결합
아미노기 전이 반응
- 글루탐산이 가지고있는 -NH2는 아미노기 전이 효소에 의해 다른 아미노산으로 된다
(아미노기 전이 효소 - 비타민B6를 조효소로 한다.)
COOH COOH COOH COOH
∣ ∣ ∣ ∣
CH2 CH2 (아미노기 전이효소) CH2 CH2
∣ ∣ ═══════ ∣ ∣
CH2 + CO CH2 + CHNH2
∣ ∣ ∣ ∣
CHNH2 COOH CO COOH
∣ ∣
COOH COOH
(글루탐산) (옥살 아세트산) (α-케토글루탐산) (아스파라트산)
※ 질소동화작용의 종합
2. 소화
(1) 소화계
소화의 종류
1)소화의 정의 : 고분자 물질을 흡수 가능한 저분자 물질로 분해하는 과정
2)소화의 종류 :
①화학적 소화
기계적 소화
②세포내 소화
세포외 소화
소화 기관과 소화과정
1)입에서의 소화 : 화학적 소화 및 기계적 소화
① 기계적 소화 : 저작운동(씹는운동), 연하운동(삼키는 운동)
② 화학적 소화 : 침샘(혀밑샘, 귀밑샘, 턱밑샘)
침샘 자극 호르몬 - 파로틴(구강 벽에서 분비)
아밀라아제(=프티알린) : 녹말 엿당 + 덱스트린(pH 7에서)
2)위에서의 소화
① 위샘
② 위샘 자극 호르몬 : 가스트린(위벽에서 분비)
③ 위벽 보호 물질 : 뮤신(단백질 효소로부터 보호)-제거된 부위는 위궤양이 발생함
3) 소장에서의 소화
※유문반사 : 십이지장의 pH가 중성 또는 알칼리성일 때 유문이 개방.
십이지장의 pH가 산성일 때는 유문이 닫힘 - 위의 음식물이 조금씩 내려감
① 이자액
※이자액의 분비 : 위액(H+) 십이지장벽세크레틴혈관심장이자자액 분비
㉠아밀라아제
㉡트립시노오겐
㉢키모트립시노오겐
㉣펩티다아제
㉤프로리파아제
② 소장액
㉠수크라아제
㉡락타아제
㉢말타아제
㉣펩티다아제
㉤엔테로키나아제
③ 쓸개액
㉠쓸개즙의 분비 : 간에서 형성(적혈구를 재료로 사용), 쓸개 주머니에 저장
㉡쓸개즙 분비 촉진 호르몬 : 콜레시스토키닌(장벽에서 분비)
㉢쓸개즙의 기능 : 지방의 유화, 리파아제의 활성화
(2)영양소의 소화
①탄수화물의 소화 : 입, 십이지장
녹말 - 덱스트린 - 2당류(엿당,설탕,젖당) - 포도당, 과당, 갈락토우스
②단백질의 소화 : 위, 십이지장
단백질 - 펩톤(폴리펩티드) - 디·트리 펩티드 - 아미노산
③지방의 소화 : 십이지장
지방 - 지방산 + 글리세롤
(3) 소화된 양분의 흡수와 이동
양분의 흡수 : 융털에서 확산과 능동 수송에 의하여 흡수
양분의 이동
①수용성 물질 : 융털의 모세혈관 - 간문맥 - 간 - 간정맥 - 하대정맥 - 우심방 - 심장
(물,아미노산,단당류,무기염류,비타민 BC)
②지용성 물질 : 융털의 암죽관 - 가슴관 - 좌쇄골하정맥 - 상대정맥 - 우심방 - 심장
(지방산,글리세롤,비타민 ADEK)
* 지방산과 글리세롤은 흡수하여 융털상피에서 곧바로 지방으로 합성하여 이동함.
(4) 간의 기능
① 양분의 저장 및 분비 - 혈당량의 조절
② 쓸개즙의 형성 - 적혈구를 파괴한 빌리루빈
③ 해독작용 - 암모니아를 요소로 합성(오르니틴회로)
④ 혈액응고 물질(피브리노오겐) 및 응고방지 물질(헤파린)을 형성
⑤ 체열 생성
3. 순환
(1) 순환계
개방 혈관계
림프와 혈액의 구분이 없고, 혈액 순환 속도가 느리다.
절지동물, 연체동물 등
폐쇄 혈관계
환형동물, 원색동물(미색,두색), 척추동물
(2) 체액의 조성과 기능
체액의 조성
① 혈액
② 림프
- 혈장의 일부가 모세혈관 밖으로 새어나온 조직액 중 림프관으로 들어간 것
체액의 기능
① 운반 작용 - 양분, CO2, 요소, 호르몬, 항체, 효소 등
② 조절 작용 - 삼투압, pH, 체온, 혈당량 등
③ 보호 작용 -
(가) 혈액 응고
혈액 응고 방지
(나) 혈액형과 수혈
(다) Rh식 혈액형
적아 세포증
(라) 항원 항체 반응
㉠
항체의 구조 - Y자형이고 2개의 항원과 결합 반응
항체의 종류 - 응집소, 침강소, 용균소, 용혈소, 항독소,
㉡면역
※체액성 면역(B세포) - 항체를 만들어 체액 속으로 보내 순환하며 항원 제거(기억 세포)
세포성 면역(T세포) - 항원을 T세포로 끌어들여 파괴
(바이러스, 곰팡이, 기생충, 암세포 등에 잘 작용)
※AIDS-바이러스가 T세포를 파괴 - 저항력상실
※알레르기(특이체질)-항원 항체의 과민 반응. 천식 두드러기 발생
(3) 체액의 순환
심장과 혈관
① 심장
1) 심장 구조 : 2심방2심실,
가로무늬근, 좌심실벽이 가장 발달
판막 - 삼첨판, 2첨판, 반월판
2) 박동의 자동성 : 동방결절 방실결절 히스색 푸르키녜 섬유
(심방수축) (심실수축)
② 혈관
1) 동맥 : 두껍고 탄력성이 있으며 혈압이높고 혈류 속도가 빠르다.
2) 정맥 : 판막이 있어 혈액의 역류를 막는다.
3) 모세혈관 : 한층의 세포로 구성되어 있고 총단면적이 가장 크다.
108쪽 그림43
체순환 - 동맥혈을 정맥혈로 바꾸어 준다.
좌심실 우심방
폐순환 - 정맥혈을 동맥혈로 바꾼다.
우심실 좌심방
※문맥순환 : 위, 장, 이자, 지라 등의 모세혈관이 모여 간문맥을 통해 간으로 간다.
소장의 모세혈관 문맥 간의 모세혈관
※관상순환 : 대동맥 관상동맥 심장벽 관상정맥 대정맥
림프의 순환 : 조직 심장
1) 림프관의 연결 - 판막이 있다.
하반신 가슴관
좌림프총관
좌측상반신 좌쇄골하정맥
우측상반신 우림프총관
2) 림프 : 조직과 모세혈관 사이 물질 중개 역할
ㄱ) 림프구 : 백혈구의 일종 식균작용과 항체형성
ㄴ) 림프관 : 조직에 열리고, 판막이 있다.
ㄷ) 림프선 : 림프구 생성(겨드랑이, 사타구니, 목 등에 팥알 크기)
3) 지라 - 림프선의 변형으로
혈구파괴, 항체 생성, 혈류량을 조절한다.
4. 호흡
(1)호흡계
여러 가지 동물의 호흡기
1)어류 - 아가미호흡(수중의 산소를 직접 흡수)
2)곤충류, 다지류- 기관호흡(조직과 공기 사이에 직접 가스교환)
* 거미류는 책허파
3)양서류 이상의 척추동물 - 폐포(폐포와 모세혈관사이 직접 가스교환)
사람의 호흡기
1) 호흡기의 구조
① 폐 : 우측 3개 좌측 2개의 폐엽
② 3 - 4억개의 폐포(100㎡)
③ 1회호흡에 출입되는 공기량(폐활량) : 남성 3600㎤, 여성 2500㎤정도
잔류공기는 1500㎤
2) 호흡 운동
① 조절 중추 - 연수 (혈액속의 CO2 농도에 조절)
② 호흡 운동 - 늑골과 횡격막의 운동
(2) 가스 교환과 운반
가스 교환의 원리 - 분압차에 의한 확산 현상.
| 폐포내 산소분압 100mmHg |
| 폐포내 CO2분압 40mmHg |
| 모세혈관 O2의 분압 40mmHg |
| 모세혈관 CO2의 분압 60mmHg |
1) 폐포에서의 가스교환
2) 조직에서의 가스교환 - 폐포에서와 같은 원리
산소의 운반
1) HbO2의 형성- Hb은 Fe을 함유 산소와 잘 결합
폐포
Hb + 4O2 ═════ Hb4O2
조직
① 폐포에서 HbO2의 생성조건 : 산소 많을 때, 이산화탄소 적을 때, 온도 낮을 때, pH 높을 때.
② 조직에서 HbO2의 해리조건 : 산소 적을 때, 이산화탄소 많을 때, 온도 높을 때, pH 낮을 때.
2) 산소 해리 곡선
이산화탄소 운반
① 적혈구의 운반(70%) - 조직에서 나온 CO2는 혈액으로 확산된 후 약 70%가 적혈구 안으로 들어가 탄산무수화 효소 작용으로 반응이 일어난다.
CO2 + H2O ══ H2CO3 ═ H+ + HCO3-
HCO3- + Na+ NaHCO3
* H+ 이온은 헤모글로빈의 카르복시기에 결합하여 혈액의 pH는 변하지 않는다.
② Hb 의 운반(25%) - Hb의 아미노기에 부착하여 운반
③ 혈장의 운반(5%) - CO2 + H2O ══ H2CO3 ═ H+ + HCO3-
(3) 세포 내 호흡
산소 호흡
1) 해당 - 세포의 기질
: 포도당이 2분자의 피루브산(C3H4O3)로 분해되는 과정
탈수소효소
C6H12O6 2C3H4O3 + 2NADH2 + 2ATP
세포기질
전자 전달계를 거쳐 6ATP와 2H2O 생성
① 장소 : 세포 기질
② 과정
포도당 → 포도당인산 →
· 산소가 없을 때(무기적 해당) 2ATP생성
· 2NADH2는 미토콘드리아 전자전달계에서 6ATP생성
· 산소 공급이 없으면 NADH2는 피루브산과 결합 C3H6O3이 된다. - 근육의 삼투압을 증가시키고 이것이 신경을 압박하여 통증을 유발함
2) TCA 회로(tricarboxylic acid) 회로의 경로 ("크렙스"회로)
- 해당 작용에서 생긴 피루브산이 탈탄산효소 와 탈수소 효소의 작용으로 CO₂와 H₂로 분해하는 과정
① 장소 : 미토콘드리아. (O2가 있는 조건에서 일어남)
② 과정
1분자의 C3H4O3이 TCA회로를 거칠 때
· CO2 3분자 생성
· 4NADH2 생성 - 12ATP
1FADH2 생성 - 2ATP
회로(기질) 자체에서 - 1ATP
15ATP 생성
· 5H20 생성
①C3H4O3(피루브산) 은 CO₂를 이탈 시키고 조효소A(CoA)와결합 H₂를 이탈
NADH₂를 만들고 활성아세트산(C2H4O2)로 됨
| C3H4O3 + 조효소A + NAD > C2H4O2 + NADH₂+ CO₂ |
②C2H4O2은 미토콘드리아에 있는 4탄소 화합물인 옥살아세트산(C4H4O5)
과 결합 6탄소 화합물인 시트르산(C6H8O7)이 된다.
| C2H4O2 + C4H4O5 > C6H8O7 |
③시트르산은 탈탄산효소와 탈수소효소의 작용을 받아 CO₂를 이탈 시키고
NADH₂를 만든 다음 α-케토글루탐산(C5H6O5) 으로 된다.
| C6H8O7 + NAD > C5H6O5 + NADH₂+ CO₂ |
④α-케토글루탐산은 다시 탈탄산 효소와 탈수소효소의 작용으로 CO₂
와 NADH₂를 만들면서 숙신산(C4H6O4) 으로 된다.
| C5H6O5 + NAD > C4H6O4 + NADH₂+ CO₂ |
⑤숙신산(C4H6O4)은 탈수소효소의 작용으로 H₂를 이탈 FADH₂를 생성
푸마르산(C4H3O4)으로 된다음 H2O 와 결합 말산(C4H6O4) 된다.
말산 은 다시 탈수소효소의 작용으로 NADH₂를 생성하고 옥살아세트산
(C4H4O5) 이 된다.
| C4H6O4 + FAD + NAD+H2O >C4H4O5 + NADH₂+ FADH |
⑥옥살아세트산은 처음과정으로 돌아와 C2H4O2 와 결합 시트르산을 만듬
3) 전자 전달계
① 전자전달계 과정
탈수소효소 ,수소전달효소 ,시토크롬b ,시토크롬c ,시토크롬a ,산화효소
② 전자 전달계와 에너지
- 기질에서 이탈된 수소가 수소 또는 전자 상태로 여러 중간 단계를 거쳐 산소에 도달
· NADH₂당 H2O 1분자가 생기고 3ATP 생성
· FADH₂당 H2O 1분자가 생기고 2ATP 생성
③ 전자 전달계가 일어나는 장소 - 미토콘드리아, 엽록체
④ 전자 전달계와 산소
- 전자의 최종 수용체는 산소이다.(산소가 없으면 반응이 일어나지 않음)
4) 지방과 단백질의 산화
① 지방산 - 카르복시기(-COOH)말단부터 탄소 원자가 2개씩 떨어져
나가 활성아세트산으로 되어 TCA 회로로 들어간다.
② 글리세롤 - PGAL → DPGA → PGA → 피루브산이 되어 TCA회로를 거친다.
| H H H C O C R₁ H C OH HO C R1 H C O C R₂+ H₂O → H C OH + HO C R H C O C R₃ H C OH HO C R3 H H |
2)단백질의 산화
: 20여종의 아미노산은 탈아미노 반응을 거쳐 유기산이 되어 TCA
회로로 들어간다.
| CH₃ CH₃ NAD NADH₂ NH₂C COOH + H₂O > NH2 C COOH ⇒ TCA 회로 H H (알라닌) (피루브산) |
알라닌, 글리신, 시스테인, 세린, 트레오닌 → 피루브산이되어 TCA회로 거침
류신, 이소류신, 트립토판, 티로신 → 활성아세트산이되어 TCA회로 거침
글루탐산, 글루타민, 히스티딘, 프로린, 아르기닌 → α-케토글루타르산이되어 TCA회로 거침
무기 호흡
1) 발효 - 포도당, 설탕 등의 유기물이 미생물의 무기 호흡에 의해 작은 분자의 유기물로 되는 것
무기호흡
① 알콜 발효
포도당이 효모에 의해 C2H5OH와 CO2로 분해되는 것
C6H12O6 ───────→2C2H5OH + CO2 + 에너지(56Kcal)
C6H12O6 ──────→ 2C3H4O3 + 2NADH2 + 2ATP+열에너지
↓CO2 2NAD
2C2H3OH ────→2C2H5OH
② 젖산 발효
젖산균이 포도당을 분해 젖산으로 만드는 것
C6H12O6 ─────→2C3H6O3 + 2ATP+열에너지(47Kcal)
③ 아세트산 발효(유기발효)
산소를 이용 아세트산균이 에탄올을 아세트산으로 분해하는 것
C2H5OH + O2 ────→ CH3COOH + H2O + 8ATP+열에너지(115Kcal)
2) 부패
유기물이 미생물에 의해 분해되며 악취와 유독물질을 내는 것
5. 배설
(1) 배설계
여러 가지 동물의 배설기
1) 수축포- 짚신벌레, 아메바. 외액의 농도가 낮을수록 수축횟수 많아짐.
2) 원신관 - 편형동물(플라나리아). 불꽃 세포가 있어 편모 운동으로 배설물 거름.
3) 신관(체절기) - 환형동물(지렁이, 거머리)
4) 말피기관 - 절지동물(곤충류, 다지류, 거미류)
5) 신장
사람의 배설기
1) 신장의 구조
① 피질 : 말피기소체(사구체 + 보먼 주머니)=신소체
② 수질 : 세뇨관
③ 네프론(신단위) : 한쪽 신장에 100만개 이상, 말피기소체 + 세뇨관
(2) 노폐물의 생성과 배설
노폐물의 생성
① 노폐물의 생성
㉠ H2O, CO2 - 탄수화물, 지방, 단백질의 산화
㉡ NH3 - 단백질의 산화
② 노폐물의 종류
㉠ 암모니아(수용성) - 수생 무척추동물, 경골어류
㉡ 요소(수용성) - 연골어류, 양서류, 포유류
㉢ 요산(불용성) - 곤충류, 파충류, 조류
*배설물의 형태는 동물의 서식지 및 체내 수분의 함량과 관계있다.
보충학습 : 닭의 발생과 질소성 노폐물 그래프
노폐물의 배설
1)오줌 생성과 배설
① 여과 작용 - 혈압차
원뇨 : 여과액(단백질과 적혈구는 여과되지 않음)
② 재흡수 - 능동수송(에너지 이용 - 미토콘드리아가 많다)
재흡수 성분 : 물(99%)-바소프레신(수분재흡수 촉진호르몬, ADH)
포도당, 아미노산(100%)
무기물-무기질코르티코이드(Na+은95%이상 K+은 재흡수 억제)
비타민, 호르몬 등
③ 재분비 : 여과 되지 못한 노폐물을 능동수송으로 세뇨관으로 분비.
*** 오줌의 생성량 계산 *** (단위 : g/L)
| 성분 | 혈장 | 여과액 | 오줌 |
| 요소 | 0.030 | 0.030 | 2.000 |
| 요산 | 0.004 | 0.004 | 0.050 |
| 포도당 | 0.100 | 0.100 | 0.000 |
| 단백질 | 8.000 | 0.000 | 0.000 |
| 아미노산 | 0.050 | 0.050 | 0.000 |
| 무기염류 | 0.900 | 0.900 | 0.900 |
① 신동맥을 통과하는 혈액량 : 1200mL/분
② 여과된 원뇨량 : 125mL/분
③ 세뇨관에서 재흡수량 : 124/분mL
문1) 표에서 여과되지 않는 물질은? 단백질
문2) 자료에서 오줌 생성량은? 1/분mL
문3) 하룻동안 여과되는 혈액의 총량은? 180L
문4) 하룻동안 생성되는 오줌의 양은? 1.44L
문5) 요소의 재흡수율은? 46.7%
2) 땀의 생성과 배설
① 땀의 성분 - 물(99%), NaCl(0.3%), 요소, 요산, 크레아틴 등
② 땀 분비의 가장 중요한 작용은 체온 조절이다.
6. 에너지 생성과 이용
(1)에너지의 생성
유기물의 분해와 에너지
광합성 호흡
태양에너지 화학 에너지로 유기물에 저장 ATP에 저장ㆍ열에너지
광합성688Kcal
6CO2 + 12H2O ═════ C6H12O6 + 6H2O + 6O2
호흡688Kcal
ATP
① ATP 의 구성 - ATP(Adenosin Triphosphate) - 아데노신3인산
ㄱ. 아데닌(염기) + 리보오스(5탄당) + 3개의 인산
ㄴ. 인산이 가수분해될 때 7.3kcal/mol 의 에너지가 방출됨
ㄷ. ATP ADP AMP
ㄹ. 호흡 과정에서 생성되는 에너지는 약 40%가 ATP에 저장 사용됨
ㅁ. ATP는 에너지의 화폐이다.
② ATP의 생성
ㄱ. 광인산화 - 광합성의 명반응
ㄴ. 산화적 인산화 - 전자전달계
ㄷ. 기질수준의 인산화 - 해당작용, TCA회로
연구 14.
연구 15. ATP 의 구성성분 : 아데닌, 리보스, 인산
핵산의 구성 성분 : 염기, 당, 인산
(2) 에너지의 이용
기계 에너지
1) 근 수축
근육은 근섬유(근세포)로 구성
핵, 미토콘도리아, 근원섬유, 근 소포체
① 근원 섬유 : 액틴과 미오신 섬유로 구성
근육이 수축할 때 - 근절, I대, H대가 줄어듬.
② 근 수축 기구( 활주설 )
㉠ 운동신경 말단에서 아세틸콜린 방출
㉡ 근섬유막 탈분극 - 활동전류발생
㉢ 근소포체 파열 - Ca2+ 방출
㉣ 미오신(ATP ase)의 활성화 - ATP분해
㉤ 액틴과 미오신이 결합 - 액토미오신
㉥ 미오신이 액틴을 끌어당김 - 근수축(횡교의 흔들운동에 의함)
③ 근수축 에너지는 크레아틴인산과 글리코겐이 계속공급 - ATP의 양은 일정하게 유지
2) 능동 수송
- ATP 에너지를 이용 농도차에 역행 물질을 이동 시키는 것
K+-Na+펌프 작용, 융털의 양분흡수, 세뇨관에서의 재흡수, 근소포체의 Ca2+재흡수.
3) 발음
- 소리는 마찰음 또는 진동음으로 낸다.(근육을 수축할 때 이용되는 기계적 에너지를 이용)
마찰음
진동음
화학 에너지 - 물질 합성에 ATP에너지 이용
포도당 + ATP 포도당1인산
포도당1인산 + 과당 설탕 + Pi
글리세롤 + 지방산 지방
전기 에너지
1) 정지 전류
① 막 전류 :
능동수송 및 선택적 투과성에 의함. 60∼90mV전위 발생
② 손상 전류 : 상처부위(-), 정상부위(+)
2) 활동 전류 - 탈분극된 세포막의 전위이동, 심전류, 뇌전류 등
*발전 어류 : 40mV 전위 발생
발전판이 직렬로 연결되어 30∼40V 발생
(전기 메기 - 30V, 전기메기 - 200∼300V, 전기뱀장어 - 800V)
빛 에너지
- 야광충, 반딧불이 등
LH2(루시페린) + ATP LH2·AMP(활성루시페린)+ PPi
2LH2·AMP + O2 2L(산화루시페린) + 2H2O + 2AMP + 빛
냉광의 가시광선(노랑,파랑,초록색) - 에너지 효율이 98%이상
요산염으로 된 반사층이 있어 더욱 밝게 된다 - 위험 경고, 생식 유인
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