미생물의 물질대사

소개

모든 생물체는 복잡하고 조직적인 구조를 가지고 화학반응을 하며 살아간다. 생물체의 이러한 화학반응은 생존하기 위해 반드시 필요하며, 이를 통해 생물체의 외부로부터 끊임없이 에너지를 받아들여야 한다. 생존을 위해 먹이(nutrient)의 습득은 사느냐 죽느냐의 극단적인 문제로서 먹이사슬의 근본이 되는 것이다. 세포는 끊임없이 새로운 물질을 만들고, 성장 시키며, 운동을 하고, 물질을 수송, 생식을 한다. 생물체는 이에 필요한 에너지를 다른 생물체로부터 얻을 뿐만 아니라 태양과 토양 속의 금속 물질로부터 얻는 능력도 지니고 있다. 생물체에서 에너지를 얻고 사용하며 다른 생물체와 환경에 되돌려 주는 것을 생물체의 물질대사라고 한다.

목차

- 미생물의 물질대사 - 열역학 법칙과 화학 에너지 (p.1~2) 1. 열역학 제1법칙 2. 열역학 제2법칙 3. 생물체의 물질대사와 열역학 제2법칙 4. 자유 에너지와 물질대사와의 관계 5. 이화작용을 통해 화학 에너지 ATP를 축적시킨다. 6. 이화작용에서의 에너지의 흐름 7. 공유결합과 전자와의 관계 전자전달을 통한 자유에너지의 이용 (p.2~5) 1. 전자의 흐름은 산화 - 환원 반응을 통하여 이루어진다. 2. 산화 - 환원 반응을 통한 열역학 제2법칙 3. 전기 음성도 4. 환원 전위 5. 짝지은 산화 - 환원쌍의 표준 환원 전위 6. 표준 환원 전위를 이용하여 자유 에너지의 변화를 계산한다. 7. 세포의 산화 - 환원 반응에는 전자전달체가 필요하다. 미생물의 이화작용 (p.5~8) 1. 포도당의 산화 - 환원 과정 2. 해당 과정의 1단계는 활성화 단계이다. 3. 해당의 제2단계는 산화를 통한 에너지 보존이다. 4. 피루브산의 혐기성 환원이 바로 발효이다. 5. 피루브산의 호기성 산화는 구연산 회로를 통해 이루어진다. 6. 전자가 전달전달계를 통해 최종 전자수용체에게 전달되는 과정이 호흡이다. 7. 전자전달계 8. 전자 전달에 따른 자유 에너지의 변화 미생물의 ATP합성 : 이화작용과 동화작용의 사이(P.8~11) 1. ATP합성의 방법 2. 양성자 동력으로 전환되는 자유 에너지 : 산화적 인산화 반응의 1단계 3. 양성자 동력이 유지되는 까닭은 세포막의 구조 때문이다. 4. ATPase에 의한 ATP의 합성 : 산화적 인산화 반응의 2단계 5. 포도당이 완전 산화되면 38 ATP가 생성된다. 6.호기적 호흡의 에너지 수율 미생물의 동화작용에 의한 생합성 경로 (p.11~13) 1. 단당류의 합성 2. Cori회로와 포도당 신합성 3. 5탄당의 경로 4. 아미노산의 생합성 마무리(p.13~)

본문내용

모든 생물체는 복잡하고 조직적인 구조를 가지고 화학반응을 하며 살아간다. 생물체의 이러한 화학반응은 생존하기 위해 반드시 필요하며, 이를 통해 생물체의 외부로부터 끊임없이 에너지를 받아들여야 한다. 생존을 위해 먹이(nutrient)의 습득은 사느냐 죽느냐의 극단적인 문제로서 먹이사슬의 근본이 되는 것이다.
세포는 끊임없이 새로운 물질을 만들고, 성장 시키며, 운동을 하고, 물질을 수송, 생식을 한다. 생물체는 이에 필요한 에너지를 다른 생물체로부터 얻을 뿐만 아니라 태양과 토양 속의 금속 물질로부터 얻는 능력도 지니고 있다. 생물체에서 에너지를 얻고 사용하며 다른 생물체와 환경에 되돌려 주는 것을 생물체의 물질대사라고 한다.


열역학 법칙과 화학 에너지

에너지의 형태는 다양하지만 형태나 무게가 없고, 만들거나 없앨 수 없는 특징을 가지고 있다. 또한 여러 가지 형태의 에너지는 다른 형태의 에너지로 변환되기도 한다. 그러나 에너지의 형태가 바뀌면 에너지의 일부가 손실된다. 이로 인해 바뀐 에너지의 총 양은 입력된 에너지의 총 양보다 언제나 적으며 바뀌는 작업 중에 외부로 사라진 에너지는 에너지로서의 역할을 잃게 된다. 실제 많은 기계들에 있어 입력 에너지의 25% 이하만이 바뀐 형태의 에너지로서 역할을 수행하고 있다. 이러한 에너지의 형태 변환과 이에 따른 총 유효에너지의 변화에 대해 물리학적인 기본 법칙을 알아보도록 하겠다.

1. 열역학 제1법칙
에너지의 형태가 바뀌더라도 닫힌 공간(우주) 안에서의 전체 에너지의 양은 변하지 않는다. 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙이라고 하며 이는 에너지는 창조될 수도, 소멸될 수도 없기 때문에 처음에 생성된 에너지의 총 양은 언제나 일정하다. 따라서 에너지가 일을 하는데 사용되거나 또는 다른 형태로 바뀐다 하더라고 에너지의 전체 양은 변하지 않는다.

2. 열역학 제2법칙
모든 유효 에너지는 물리, 화학적인 변화 과정을 거쳐 비가역적으로 감소하며 엔트로피(entropy)라고 불리는 무질서한 상태가 된다. 열역학 제2법칙은 엔트로피의 법칙이라고 하는데 이 법칙에 유효 에너지에는 2가지 종류가 있다.

① 자유 에너지(free energy) : 자유 에너지는 일정한 온도와 압력 하에서 일을 하는 에너지 를 말한다.
② 열 에너지(heat energy) : 열 에너지는 온도, 혹은 압력의 변화를 통해서만 일을 할 수 있 는 에너지를 말한다.

참고자료

· 없음