세포와 세포의 화학적 반응

세포(Cell)

 

 

1) 구조

 

ㄱ. 세포막(cell membrane)

   - 외부환경으로부터 세포를 구분하는 반투과성 장벽

   - 세포 구성요소를 둘러쌈

   - 세포 내외의 기질 통과 조절

 

ㄴ. 핵(Nucleus)

   - 세포 내에 위치한 둥근 모양체

   - 세포의 유전자를 가짐

   - 유전자는 세포 내의 단백질 합성을 조절

   - 대부분 세포는 하나의 핵을 가지지만 근세포는 다핵세포

 

ㄷ. 세포질(cytoplasm)

   - 핵과 세포막 사이의 액체 부분

   - 미토콘드리아(mitochondria) : 세포호흡과 세포 내 에너지 생산

   - 소포체(endoplasmic reticulum) : 지질, 스테로이드 호르몬 합성과 대사 기능 수행

   - 용해소체(lysosome) : 세포 내의 이물질을 식작용으로 소화, 분해

   - 골지복합체(golgi complex) : 리보솜에서 합성된 단백질이 이동됨 

 

 

 

동물세포와 식물세포

 

 

 

2) 세포의 화학적 반응

 

ㄱ. 에너지 소비 반응(Endergonic reaction)

   - 화학적 과정으로 에너지를 얻기 위한 반응에 필요한 에너지

 

ㄴ. 에너지 생산반응(Exergonic reaction)

   - 화학적 과정의 결과로 에너지를 방출하는 반응

 

 

포도당이 산화작용에 의해 물+이산화탄소+에너지가 되는 에너지 생산반응

 

 

ㄷ. 연결 반응(Coupled reaction)

   - 하나의 반응에서 발생된 자유에너지가 다른 반응을 추진하기 위해 사용되는 것

   - 에너지 생산반응은 에너지 소비 반응을 위한 연결 반응

 

 

에너지 생산반응에 의해 발생한 에너지는 다른 물질의 에너지 소비반응을 위해 사용됨

 

 

 

3) 산화-환원 반응

 

- 산화와 환원은 항상 연결 작용을 함(분자는 전자를 다른 분자에 기부해야 산화가 가능)

- 산화제(oxidizing agent) : 전자를 받아들이는 원자, 분자

- 환원제(reducing agent) : 전자를 기부하는 원자, 분자

- 분자는 산화제와 환원제 역할 모두 가능

 

ㄱ. 산화(Oxidation)

   - 원자나 분자에서 전자를 제거하는 과정

 

ㄴ. 환원(Reduction)

   - 원자나 분자에 전자를 추가하는 과정

 

 

 

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효소(Enzyme)

 

 

1) 정의

 

- 세포 내의 대사작용을 조절하는 단백질

- 세포의 화학반응 속도에 영향을 줌

 

 

2) 효소의 구조적 특징

 

- 활동 부위 : 효소가 가지고 있는 융기

- 효소의 활동 부위는 기질에 따라 다름

- 효소의 활동 부위에 기질이 결합해 효소-기질 복합체가 되어 반응함

- 복합체는 분해되어 생성물이 됨

 

 

 

 

 

 

3) 활성화 에너지(Energy of activation)

 

- 화학적 반응을 일으키기 위해 요구되는 에너지

- 효소는 활성화 에너지를 낮춰 화학반응 속도를 증가시킴

 

 

 

오른쪽은 효소에의해 반응에 필요한 활성화에너지가 줄어든 상태

 

 

 

4) 효소 활동에 영향 미치는 요인

 

ㄱ. 용액 온도

   - 각각의 효소는 활동에 최적화된 적정 온도가 있음

   - 체온이 37도보다 높으면 대부분 효소의 활동 증가

   - 체온이 40도일 때 효소 활동이 최고 수준 

 

 

체온에 따른 효소 활동

 

 

ㄴ. PH 수준

   - 각각의 효소는 활동에 최적화된 적정 PH 수준이 있음

 

 

PH에 따른 효소 황동

 

 

 

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※ 정리 문제

 

1. 세포의 구조에 대해 간단히 설명하라

2. 연결 반응에 대해 설명하라

3. 에너지 소비 반응과 에너지 생산반응에 대해 설명하라

4. 효소의 역할은?

5. 활성화 에너지란?

6. 효소 활동에 영향 미치는 요인 2가지를 설명하라

 

답 ↓

1. 세포는 반투과성 막인 세포막과 단백질을 합성하는 유전자를 가진 핵, 핵과 세포막 사이의 액체 부분인 세포질로 구성되어있음

2. 연결 반응이란 하나의 반응을 통해 발생된 에너지가 다른 반응을 위해 사용되는 연결 작용이다.

3. 에너지 소비 반응은 반응에 필요한 에너지이고, 에너지 생산반응은 화학적 작용에 의해 에너지를 방출하는 반응으로 에너지 생산반응에 의해 방출된 에너지가 에너지 소비 반응을 일으킨다.

4. 효소는 세포의 화학반응 속도를 조절하는 역할을 한다.

5. 화학적 반응을 일으키기 위해 요구되는 에너지로 활성화 에너지가 적으면 더 빠르게 화학반응을 할 수 있다.

6. 효소 활동은 온도와 PH수준에 영향을 받으며 각각의 효소는 활동에 최적화된 온도와 PH수준이 존재한다.