세포는 음식의 에너지를 ATP로 바꿔 근육 수축과 합성에 쓰고, ATP를 에너지 화폐라고 불러요.
ATP가 가수분해되어 ADP와 인산이 될 때 에너지가 나오고, 세포 호흡으로 다시 ATP를 만들어요.
효소는 활성화 에너지를 낮춰 물질대사를 빠르게 하며 기질 특이성이 있어요.
슬라이더로 ATP 생산 속도를 바꿔 ATP와 ADP 순환이 어떻게 보이는지 살펴봐요.
에너지의 화폐, ATP
💰 ATP = 세포의 돈
①우리가 현금으로 물건을 사듯, 세포는 ATP로 에너지를 쓴다
②음식(포도당) → ATP로 환전 → 근육 수축, 합성 등에 사용
③ATP는 "에너지 화폐"라고 불린다
ATP ↔ ADP 순환
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ATP와 ADP 사이의 에너지 순환: 인산기 결합과 분리
🔑 ATP 구조의 비밀
①ATP = 아데노신 + 인산기 3개 (트리포스페이트)
②고에너지 인산 결합이 끊어질 때 에너지 방출
③ATP → ADP + Pi + 에너지 (약 7.3 kcal/mol)
핵심 공식
ATP 가수분해 (에너지 방출)
ATP → ADP + Pi + 에너지(7.3 kcal/mol)
고에너지 인산 결합이 끊어지며 에너지 방출
ATP 합성 (에너지 저장)
ADP + Pi + 에너지 → ATP
세포 호흡(이화작용)으로 얻은 에너지를 ATP에 저장
에너지 대사 비교
Chart동화작용 vs 이화작용
구분
동화작용
이화작용
정의
간단한 물질 → 복잡한 물질
복잡한 물질 → 간단한 물질
에너지
ATP 소모 (흡열)
ATP 생성 (발열)
예시
광합성, 단백질 합성
세포 호흡, 소화
효소와 물질대사
⚡ 효소 = 생체 촉매
①물질대사는 효소 없이 진행되기 어렵다
②효소는 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 높인다
③효소의 특이성: 하나의 효소는 하나의 기질에만 작용 (자물쇠-열쇠 모델)
효소 반응
E + S → ES → E + P
효소(E) + 기질(S) → 효소-기질 복합체(ES) → 효소(E) + 생성물(P)
예제로 익히기
예제 1
근육이 수축하며 에너지를 쓸 때 일어나는 ATP 반응과, 그때 방출되는 물질을 쓰시오.
1
ATP의 고에너지 인산 결합이 끊어지며 에너지를 방출한다(가수분해).
2
ATP → ADP + Pi(무기 인산) + 에너지. 이 에너지가 근육 수축에 쓰인다.
▸ ATP → ADP + Pi + 에너지 (방출 물질: ADP, Pi)
ATP 가수분해는 에너지 방출(이화 성격). 다시 세포 호흡 에너지로 ADP+Pi→ATP 재합성된다.
예제 2
효소가 화학 반응 속도를 높이는 원리를 활성화 에너지 관점에서 설명하시오.
1
효소는 생체 촉매로, 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮춘다.
2
활성화 에너지가 낮아지면 더 많은 분자가 반응 문턱을 넘어 반응 속도가 빨라진다. 단, 반응의 전체 에너지 변화량(ΔE)은 바꾸지 않는다.
▸ 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 높임 (ΔE는 불변)
효소는 활성화 에너지만 낮출 뿐 반응의 시작·끝 에너지 차이는 그대로다. 기질 특이성(자물쇠-열쇠)도 핵심.