세포호흡과 ATP

세포 호흡

1. 세포 호흡

세포에서 유기 영양소를 산화시켜 생물이 살아가는 데 필요한 에너지를 얻는 과정이다.

세포 호흡은 미토콘드리아를 중심으로 이루어지며, 세포질에서도 일부 과정이 진행된다.

세포 호흡의 재료가 되는 탄수화물, 단백질, 지질은 소화 과정을 거쳐 흡수된 다음 이용되며, 가장 많이 이용되는 영양소는 탄수화물이다.

포도당이 산소 호흡 결과 완전히 산화되면 이산화 탄소와 물로 분해되고 그 결과 에너지가 방출된다.

C ₆H ₁₂O ₆ + 6O ₆ + 6H ₂O → 6CO ₂ + 12H ₂O + 에너지

세포 호흡을 통해 방출되는 에너지의 일부는 ATP에 화학 에너지 형태로 저장되고 나머지는 열에너지로 방출된다.

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2. 세포 호흡과 연소

세포 호흡과 연소는 모두 산소가 필요하고 에너지가 방출된다.

세포 호흡 : 효소의 도움을 받아 저온(37 ℃)에서 서서히 일어나는 산화 반응으로,단계를 거칠 때마다 에너지가 조금씩 단계적으로 방출된다.

연소 : 유기물 등이 높은 온도에서 빛이나 열을 내면서 타는 현상으로, 반응 속도가 매우 빠르며, 다량의 에너지가 일시에 방출된다

◇ 세포 호흡과 연소의 비교

구분	세포 호흡	연소
반응 온도	37 ℃	400 ℃ 이상
반응 속도	연소보다 느림	매우 빠름
에너지 방출	단계적으로 소량씩 방출	다량의 에너지를 한꺼번에 방출
촉매	촉매(효소) 필요	촉매 불필요
에너지 방출 형태	열에너지, 화학 에너지(ATP)	열에너지, 빛에너지

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ATP

ATP : 생명 활동에 이용되는 에너지 저장 물질로, 생명 활동에 직접적인 에너지원으로 이용된다.

구조 : 아데닌에 리보스와 3개의 인산이 결합한 화합물로, 인산과 인산은 고에너지 인산 결합을 하고 있다.

ATP가 ADP와 무기 인산으로 가수 분해될 때 고에너지 인산 결합이 끊어지면서 에너지가 방출된다.

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ATP는 고에너지 화합물로 세포 속에서 에너지를 저장하고, 공급해 주는 에너지 화폐 역할을 한다. 세포 호흡 과정에서 방출되는 에너지를 이용하여 ADP와 무기 인산으로부터 합성되고, ATP가 ADP와 무기 인산으로 분해되면서 에너지가 방출된다.

◇ ATP와 ADP : 아데노신(아데닌 + 리보스)에 인산이 2개 붙어 있으면 ADP, 인산이 3개 붙어 있으면 ATP이다.

에너지의 전환과 이용

ATP의 분해 과정에서 방출된 에너지는 기계 에너지, 화학 에너지, 열에너지 등으로 전환되어 여러 생명 활동에 쓰인다.

→ 근육 운동, 능동 수송, 물질의 합성과 운반, 세포 골격 변형, 발전, 발광 등

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관련문제

1. 그림은 포도당이 연소와 세포 호흡에 의해 분해되는 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 〈보기〉에서 모두 고른 것은?

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ㄱ. 연소는 한꺼번에 다량의 에너지를 방출한다.
ㄴ. 연소와 세포 호흡은 모두 산소를 필요로 한다.
ㄷ. 호흡은 여러 단계에 걸쳐 진행되므로 같은 양의 포도당으로부터 방출되는 에너지양이 연소보다 더 많다.

1. 1. ㄱ
2. 2. ㄴ
3. 3. ㄷ
4. 4. ㄱ, ㄴ
5. 5. ㄱ, ㄷ

정답 및 해설

정답 :4

해설 :연소와 세포 호흡에서 방출되는 에너지의 양은 같다. 세포 호흡과 연소는 모두 산소에 의한 산화 작용으로 포도당을 분해하여 에너지를 방출하지만, 세포 호흡에서는 효소 반응을 거치면서 에너지가 단계적으로 소량씩 방출되고 연소에서는 한꺼번에 다량의 에너지가 방출된다. ㄷ. 두 반응 모두 반응물이 갖는 에너지와 생성물이 갖는 에너지의 차이인 반응열이 같으므로 방출되는 에너지의 양은 같다.

2. 그림은 ATP의 구조를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 〈보기〉에서 모두 고른 것은?

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ㄱ. ㉠은 염기, ㉡은 당, ㉢은 인산이다.
ㄴ. ㈎ 결합이 끊어질 때 방출되는 에너지를 이용하여 근육 운동이 일어난다.
ㄷ. 세포 호흡에서 생긴 에너지가 모두 ATP에 저장된다.

1. 1. ㄱ
2. 2. ㄱ, ㄴ
3. 3. ㄱ, ㄷ
4. 4. ㄴ, ㄷ
5. 5. ㄱ, ㄴ, ㄷ

정답 및 해설

 

정답:3

해설:세포 호흡에서 생긴 에너지의 일부가 ATP에 저장된다. ATP는 염기(아데닌), 당(리보스), 인산으로 이루어져 있으며 인산의 결합 부분은 고에너지 인산 결합으로 ATP에서 인산이 하나 떨어지면서 ADP로 될 때 에너지가 방출된다. ATP의 끝부분에 있는 2개의 인산 결합은 각각 7.3 kcal의 에너지를 함유하고 있어 이 에너지를 이용하여 여러 가지 생명 활동이 일어난다. ㄷ. 세포 호흡에서 생긴 에너지의 약 40% 정도가 ATP에 저장되고, 나머지는 열에너지로 방출된다.