본문내용
1. 세포의 화학에너지 전환과 발효
1.1. 실험 목적 및 배경
본 실험은 세포의 화학에너지 전환에 대해 알아보고, 산소가 없는 조건에서 일어나는 에너지전환 반응인 발효의 한 종류인 알코올 발효를 효모에서 정량해보는 것이 목적이다.
발효는 유기물의 산화에서 에너지를 발생시키는 과정으로, 미생물이나 효소의 종류에 따라 알코올 발효, 젖산 발효, 아세트산 발효 등 다양한 형태가 존재한다. 이 실험에서는 효모에 의해 진행되는 알코올 발효를 다룬다. 알코올 발효는 포도당이 이산화탄소와 에탄올로 전환되는 반응이며, 이 과정에서 발생하는 이산화탄소의 양을 측정함으로써 발효 정도를 확인할 수 있다.
실험에 사용될 기질로는 단당류인 포도당, 이당류인 설탕, 다당류인 녹말 등 다양한 탄수화물을 사용하여 기질의 종류에 따른 발효 정도의 차이를 알아보고자 한다. 또한 온도가 발효에 미치는 영향을 확인하기 위해 상온과 35도의 두 온도 조건에서 실험을 진행할 예정이다.
1.2. 실험 대상 물질
1.2.1. 포도당
포도당은 단당류로, 세포에서 에너지를 얻기 위해 가장 먼저 활용되는 물질이다. 광합성의 주요한 산물이며, 세포호흡의 출발점이 된다. 포도당은 해당과정을 거쳐 두 분자의 피루브산이 되고 이 피루브산이 미토콘드리아 내부로 들어가 TCA회로와 산화적 인산화 과정을 거쳐 이산화탄소와 물로 완전히 분해되기도 하지만, 여기서 발효가 일어나 젖산이나 알코올이 되기도 한다.
본 실험에서는 포도당이 단당류이므로 가장 효모에 의한 알코올 발효가 잘 일어날 것으로 예상된다. 알코올 발효 반응식은 C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2와 같다. 효모 효소에 의해 포도당이 분해되어 에탄올과 이산화탄소가 생성되는데, 이 때 발생하는 이산화탄소의 양을 측정함으로써 발효 정도를 파악할 수 있다.
실험 결과에 따르면 포도당이 가장 높이 변화가 크게 나타났는데, 이는 효모가 단당류인 포도당을 가장 잘 이용할 수 있기 때문이다. 다른 이당류나 다당류의 경우 먼저 단당류로 분해되는 과정이 필요하므로 발효가 상대적으로 더 늦게 진행된다. 따라서 포도당은 효모에 의한 알코올 발효가 가장 활발히 일어나는 기질이라 할 수 있다.
1.2.2. 설탕
설탕은 포도당과 과당이 축합반응을 통해 만들어진 이당류로, 세포호흡이나 발효 시에 가수분해되어 단당류 형태로 바뀐 후에 이용될 수 있다. 효모에는 이당류인 설탕을 포도당과 과당으로 분해시켜주는 효소가 있기 때문에 이를 통해 분해시켜 반응을 하여 알코올 발효가 일어나게 된다.
이때 포도당은 효모에 바로 이용되지만 설탕은 포도당과 과당으로 분해된 후에 이용되기 때문에 포도당보다 발효가 늦게 일어난다. 따라서 이러한 이유로 설탕이 포도당보다 발효량이 적은 차이가 생기게 된다.
1.2.3. 녹말
녹말은 식물체 내에서 생산되는 다당류로, 단당류인 포도당을 탈수축합하여 만들어진 에너지 저장물질이다. 녹말은 아밀로오스와 아밀로펙틴이라는 두 종류의 그물 구조로 이루어져 있는데, 아...
