중합체의 합성과 분해각 종류의 중합체는 각기 다른 단위체로 구성되어 있지만, 세포가 중합체를 만들고 분해하는 화학 기작은 기본적으로 모든 종류에서 동일하다. 세포에서 이러한 과정은 효소(enzyme)에 의해 촉진되는데, 효소는 화학반응의 속도를 촉진하는 특별한 거대 분자이다. 단위체들을 연결하는 이 반응은 2개의 분자가 물 분자를 잃으면서 공유결합으로 서로 연결되는 탈수 반응(dehydrationreaction)의 좋은 예이다. 두 단위체 간에 결합이 형성될 때, 각 단위체는 반응에서 소실되는 물 분자의 일부를 제공한다. 한 단위체는 수산기(OH)를 제공하고 다른 분자는 수소(H)를 제공한다. 이 반응은 단위체가 차례로 사슬에 첨가되어 중합체를 만드는 과정에서 반복된다.(중합 체화 반응이라고도 한다.) ..
인간의 활동에서 기인하는 수질에 대한 위협은 대부분 이산화탄소를 대기에 내놓게 되는 화석연료의 소비 때문이다. 대기상의 이산화탄소의 증가로 지구 온난화 현상과 다양한 기후 변화가 유발된다. 더욱이, 인간이 만들어 내는 이산화탄소의 약 25%는 바다에서 흡수된다. 해양이 가지고 있는 물의 엄청난 부피에도 불구하고 과학자들은 너무 많은 이산화탄소의 흡수가 해양생태계에 악영향을 줄 수 있을 것으로 우려한다. 최근의 연구 결과에 의하면 위와 같은 우려에 근거가 있음이 밝혀지고 있다. 이산화탄소가 ㅁ루에 녹을 때, 물과 반응하여 탄산을 형성하게 되고, 이로 인해 해양의 pH가 낮아지게 된다. 이러한 해양 산성화로 인해 해양에서의 생명의 조건의 균형이 흔들리게 된다. 수천년동안 형성되어 온 얼음들 속에 갇혀 있던 ..
세포는 에너지뿐만 아니라 물질도 요구한다. 음식의 모든 유기분자들이 ATP를 만들기 위해서 연료로 산화될 운명을 가지는 것은 아니다. 음식은 열량은 물론 세포가 자신의 분자를 만들기 위해서 필요한 탄소골격을 제공해야 한다. 소화로 얻은 어떤 유기단량체들은 직접 사용될 수 있다. 이전에 언급한 바와 같이, 음식의 단백질을 분해하여 생긴 아미노산들은 생명체 자신의 단백질을 만드는데 직접 사용된다. 그러나 종종 신체는 음식에 존재하지 않는 특수한 분자들을 필요로 한다. 해당과정과 시트르산 회로의 중간산물로 형성된 화합물들은 세포가 요구하는 분자들을 합성할 수 있게 하는 선구물질로서, 동화작용경로로 들어갈 수 있다. 예를 들어, 인간은 시트르산 회로에 존재하는 화합물을 변화시켜 단백질에 있는 20종류의 아미노산..
포도당 분자는 인간 및 여러 동물의 음식에서 보편적이지 않다. 우리는 대부분의 열량을 지방, 단백질, 탄수화물로부터 얻는다. 음식에 있는 이러한 모든 유기 분자들은 ATP를 만들기 위해서 세포 호흡에 사용된다. 해당과정은 이화작용을 위해서 다양한 탄수화물들을 이용할 수 있다. 녹말은 소화관에서 포도당으로 분해되고, 이 포도당은 세포에서 해당과정과 시트르산 회르를 통해 분해될 수 있다. 이와 유사하게 인간을 비롯한 많은 동물들은 가과 근육 세포에 저장하고 있는 다당류인 글라이코젠을 포도당으로 분해하여 호흡을 위한 연료로 사용한다. 설탕을 포함하는 2당류의 소화는 호흡을 위한 연료로 포도당 및 여러 단당류를 제공한다. 단백질 또한 연료로 사용될 수 있지만, 단백질은 우선 그 구성 성분인 아미노산으로 소화되어..
능동수송(active transport)에서의 에너지 필요성
능동수송은 농도기울기를 거슬러 용질을 이동시키기 위해 에너지를 사용한다. 수송 단백질의 도움에도 불구하고, 촉진확산은 수송되는 용질들이 농도기울기를 따라서 이동되기 때문에 에너지를 필요로 하지 않는 과정인 수동수송으로 간주된다. 촉진확산은 막을 통한 효율적인 통로를 제공함으로써 특정 용질의 이동을 빠르게 하지만 이동의 방향을 바꾸지는 않는다. 하지만 일부 수송 단백질들은 농도 기울기를 거슬러 농도가 낮은 쪽에서 농도가더 높은 쪽으로 세포막을 가로질러 용질을 이동시킬 수 있다. 어떤 용질을 농도기울이게 거슬러 막을 통해 이동시키려면 세포는 에너지를 사용해야만 한다. 따라서 이렇나 유형의 막 통행을 능동수송(active transport)이라 한다. 농도기울기를 거슬러 용질들을 이동시키는 수송 단백질은 통로..
어떤 용액 내애 있는 세포의 상태를 설명하려면 용질의 농도와 막 투과성 두 가지 모두를 고려해야만 한다.이 두 가지 요인은 세포가 물을 얻거나 잃게 하는 주변 용액의 능력인 장성의 개념에 포함된다. 용액의 장성은 막을 통과할 수 없는 용질의 농도에 부분적으로 좌우되며 세포 내의 용질 농도와 상대적인 관련이 있다. 세포 주변 용액에 불투과성 용질의 농도가 높으면, 물은 세포로부터 나가는 경향이 있고 그 반대의 경우에는 세포 안으로 들어오게 된다. 동물세포와 같이 세포벽이 없는 세포를 그 세포에 등장성인 환경에 담근다면, 세포막을 통한 물의 순 이동은 없을 것이다. 물은 막을 통과하여 확산되지만 양방향으로 같은 속도를 유지한다. 등장성의 환경에서는 동물 세포의 부피는 일정하다. 세포는 고장성인 용액으로 세포..