방송대학교 농업생물화학 과제물 작성 참고자료

방송대학교 출석수업대체(과제물)

 

과제명 :

물은 양극성이고, 분자 간에 수소결합을 하고 있는 원인에 근거하여 여러 가지 특성을 가지고 있다. 물의 구조와 특성에 대하여 설명하시오.

2. 식물세포와 동물세포의 구조는 거의 유사하지만 차이점도 존재하고 있다. 식물세포와 동물세포의 차이점에 대하여 설명하시오.

 

- 목차 -

Ⅰ. 물의 구조와 특성

1) 물의 구조

2) 물의 양극성

3) 물의 산, 염기 기능

Ⅱ. 식물세포와 동물세포의 차이점

1) 식물세포의 구조

2) 동물세포의 구조

3) 두 세포의 차이점

※ 참고문헌

 

Ⅰ. 물의 구조와 특성

1) 물의 구조

물은 액체상태에서 물 한 분자가 평균으로 3.4분자의 다른 물분자와 수소결합하며, 물분자의 운동성 때문에 수소결합이 유지되는 시간은 10 마이너스 8승 ~ 10의 마이너스 11승 초에 불과하다. 고체상태에서는 4개의 수소결합을 하기 때문에 물이 고체인 얼음이 되면 격자구조가 형성되면서 부피가 증가하여 비중이 작아진다. 물분자에서 수소의 전자가 산소 쪽으로 끌려 있으면 수소는 전자를 전혀 가지고 있지 않은 것과 비슷한 형태가 되기 때문에 물은 양극성이 매우 크다.

양극성인 큰 수소를 매개로 하여 다른 분자의 음이온 부분 혹은 음극성 부분과 비교적 강한 결합을 형성하는데, 이와 같이 수소를 매개로 하여 형성된 화학결합을 수소결합이라 한다.

 

2) 물의 양극성

수소결합은 공유결합이나 이온결합보다는 약하지만 23kj/mol의 비교적 강한 결합을 가지고 있기 때문에 비열, 증발열이 높다. 또한 물은 분자 간에 수소결합을 하고 있어 운동성이 낮으므로 온도를 높이는데 많은 에너지가 필요하다. 즉, 물은 비열이 높기 때문에 주변의 온도가 변화하거나, 열이 공급되어도 물의 온도는 잘 변화하지 않는다.

물은 양극성이기 때문에 극성을 가지는 물질 및 이온성 물질을 용해하는 용매로서의 성질을 가진다. 용질이 물에 수용되는 성질을 수용성이라 한다. 즉, 용질분자와 물분자간에 수소결합이 형성되어 용질이 물에서 균일하게 존재하는 상태이다. 물이 용매인 용액을 수용액이라 한다.

생물체에 존재하거나 생물체에 필요한 물질은 대부분이 극성 혹은 이온성 물질인데, 물이 이들을 용해하여 생물체가 잘 이용할 수 있도록 한다. 생물체 물질들은 알코올기, 알데히드기, 케톤기, 아미노기, 카르복시기 등을 가지는데 이들은 모두 극성을 가지기 때문에 생물물질이 물에 잘 용해되는 원인이 된다.

 

3) 물의 산, 염기 기능

자연계에 수소이온과 수산화이온이 함께 상존하기 때문에 자연에서 산과 염기가 각기 산 및 염기로서의 기능을 수행하고 있다. 이는 자연환경이 산과 염기가 각기 기능을 수행할 수 있는 조건임을 의미하며 그 조건을 제공하는 것이 물이다. 물에 산이 첨가되어 용해되면 물은 산이 내놓은 수소이온을 받아들여 산이 산으로서의 기능을 할 수 있도록 한다. 이 때 물은 염기의 기능을 담당한다. 염기가 물에 첨가, 용해되는 경우는 물이 염기에게 수소이온을 내주어 염기가 염기로서의 기능을 수행할 수 있도록 한다. 이때 물은 산의 기능을 담당한다. 물이 이온화 하는 현상을 물의 해리라고 한다.

 

Ⅱ. 식물세포와 동물세포의 차이점

1) 식물세포의 구조

식물세포에는 세포벽, 엽록체, 글리옥시솜, 액포가 존재한다. 동물세포에 존재하는 리소좀은 식물세포에는 일반적으로 없으며, 일부 식물에 있는 것으로 알려져 있다. 식물은 섬유소, 리그닌, 헤미셀룰로오스, 펙틴 등으로 구성된 세포벽을 가진다. 식물의 세포벽은 식물체의 형태를 유지하고 보호하는 기계적 기능뿐만 아니라 식물세포들의 기능이 줄기, 잎. 뿌리등으로 특화하는데 기여한다. 식물체의 기공개폐, 팽압운동 등이 세포벽의 변화에 의해 일어난다. 엽록체에서는 광합성에 의해 탄수화물이 합성될 뿐만 아니라 아미노산과 지방산도 합성된다.

 

식물세포의 액포는 식물이 생장하면서 다량의 물을 저장하기 때문에 식물세포의 90%에 이를 정도로 크다. 액포는 식물에 필요한 영양소, 염류가 저장되는 장소이다. 또한 대사폐기물을 포함하는 불필요한 물질을 분해하는 효소가 존재하여 동물세포의 리소좀 기능을 가진다. 폐기물은 액포에서 분해된 후 재이용되거나 결정상태로 저장된다. 이러한 독성물질은 그 식물을 먹는 동물에게 독이 되기 때문에 식물 자체의 보호기능이 되기도 한다. 액포는 식물세포의 수압을 유지한다. 꽃의 경우에는 액포에 색소가 존재한다. 글리옥시솜은 식물의 종자에 존재한다.

 

2) 동물세포의 구조

동물세포에만 있는 리소좀은 막으로 둘러싸인 소낭이다. 리소좀은 세포 내에서 필요하지 않은 단백질, 지질, 핵산, 다당류 등을 분해하는 효소를 가지며 분해물을 시토졸로 운반하여 이용되게 한다. 세포 외부에 분해되어야 하는 물질이 있는 경우 세포막으로 포집하여 세포 안으로 끌어들인 후 리소좀의 막으로 포집하여 리소좀 안으로 이동시켜 분해한다. 이와 같은 분해 기능은 매우 강력하여 세포에 필요한 물질이 분해되지 않도록 효소는 리소좀 내에 격리되어야 한다. 리소좀은 조면소포체와 골지복합체에 의해 형성된다. 조면소포체에서 막과 효소의 폴리펩티드가 합성된 후 골지체로 이동하여 폴리펩티드가 효소의 구조가 갖추어진 후 리소좀이 완성되어 골지복합체로부터 방출된다.

 

3) 두 세포의 차이점

식물세포와 동물세포의 차이점은 식물은 섬유소, 리그닌, 헤미셀룰로오스, 펙틴 등으로 구성된 세포벽을 가지나 동물은 세포벽이 없다.

동물세포에 존재하는 리소좀은 일부 식물에 존재하는 것으로 알려져 있지만 일반적으로 식물세포에는 존재하지 않는다.

 

※ 참고문헌

농업생물화학 교재 : 4강 ’수용액의 화학‘, 7강 세포