1. 생물의 특성
우리가 생물과 무생물을 구분하는 기준은 무엇일까요?
어떤 특성들을 가졌을 때 생물이라고 부르는 것일까요?
생물의 특성에는 크게 7가지가 있습니다.
이 중 ①~⑤는 개체 유지 특성이라고 부르며 ⑥~⑦은 종족 유지 특성이라고 부릅니다.
먼저 개체 유지 특성부터 살펴보겠습니다.
[개체유지특성]
① 세포로 이루어짐
세포는 생물의 기본단위
생물과 무생물의 중간형인 바이러스는 세포로 구성되지 않음.
* 단세포생물 vs 다세포생물
1) 단세포: 대장균, 짚신벌레. 아메바
2) 다세포: 사람, 식물
* 원핵세포 vs 진핵세포
1) 원핵세포: 원시적인 핵. 핵막이 없다. 세포 안에 유전물질이 있지만 핵막으로 싸여있지 않아서 핵과 세포질이 구분 안 됨. 그래서 핵이 없다고 이야기함. 소포체, 골지체와 같은 막으로 된 세포소기관이 없다.
2) 잔핵세포: 진짜 핵이 있다. 핵도 있고 소포체도 있고 미토콘드리아도 있고 골지체도 있고 다양한 세포소기관이 있음. 사람을 구성하는 건 진핵세포.
대장균은 단세포원핵생물
짚신벌레, 아메바는 단세포진핵생물
② 물질대사★
생물체 내에서 일어나는 화학반응, 효소
화학반응은 비교적 높은 온도에서 일어나는데 생물체 내의 온도는 비교적 높지 않음. 비교적 낮은 온도에서도 화학반응이 일어나려면 그 화학반응을 도와주는 물질인 효소(생체 촉매)가 필요.
에너지 출입이 동반된다. 에너지가 방출되거나 흡수되거나.
* 동화작용 vs 이화작용
1) 동화작용(흡열): 반응물보다 생성물 에너지가 높음. (에너지 흡수)
ex) 광합성: 엽록체에서 빛E를 흡수해서 Co2, H2O(저분자물질)로부터 포도당(고분자물질), O2를 만듦.
ex) 완두의 잎은 빛에너지를 흡수하여 양분을 합성한다.
ex) 식물을 넣은 유리 상자에 빛을 비추면 상자 내의 산소 농도가 높아진다.
2) 이화작용(발열): 반응물보다 생성물 에너지가 낮음. (에너지 방출)
ex) 세포호흡: 세포가 포도당과 같은 유기물을 분해해서 생활에 필요한 에너지를 만드는 것. 일부는 ATP 합성에 쓰임. ATP는 생물이 이용할 수 있는 에너지형태
ex) 밀가루 반죽에 효모를 넣어두면 반죽이 부풀어 오른다. → 생물, 술이나 빵을 만들 때 씀. 산소가 없는 환경에서 알코올 발효를 함. 알코올발효 결과 에탄올과 Co2 발생, 이산화탄소 때문에 반죽이 부풀어 오름. 빵 단면 구멍은 이산화탄소가 나온 자리. 무산소호흡으로서 이화작용에 해당한다.
ex) 콩은 저장된 녹말을 이용하여 발아한다. → 녹말을 분해해서 ATP를 만들어내고 ATP를 이용해서 발아함. 세포호흡
ex) 파리지옥풀이 소화액으로 파리를 소화한다. → 소화는 고분자물질이 저분자물질로 쪼개지는 과정으로 이화작용
Q. 동화작용에도 효소가 관여하나요?
A. 동화작용에도 효소가 관여합니다. 광합성, 아미노산이 단백질이 되는 과정, 포도당이 글리코젠이 되는 과정, 암모니아를 요소로 만드는 과정에 모두 효소가 관여합니다.
Q. 반딧불이는 체내 화학 에너지를 이용하여 빛을 내는 것은 물질대사인 것은 알겠는데, 동화작용인가요? 이화작용인가요?
A. 반딧불이가 효소와 ATP를 이용해서 빛을 내는 과정에는 동화작용과 이화작용이 모두 포함됩니다. 반딧불이 빛을 낼 수 있는 것은 루시페린이라는 물질을 갖고 있기 때문입니다. 반딧불이 빛을 내는 과정은 2단계로 이뤄지며 (1)반딧불이 속 효소가 ATP를 이용하여 루시페린을 활성 루시페린으로 만들고, (2)활성 루시페린이 산소와 결합하여 산화 루시페린이 되면서 빛을 내게 되는 것입니다. 앞서 (1)의 경우 ATP의 에너지를 사용하므로 에너지 흡수 과정으로 동화작용으로 볼 수 있으며, (2)의 경우 빛에너지를 방출하는 과정으로 이화작용에 해당한다고 볼 수 있습니다.
③ 자극에 대한 반응
ex) 지렁이에게 빛을 비추면 빛을 피해 도망간다
ex) 식물의 줄기가 빛을 향해 굽어자란다(굴광성)
ex) 파리지옥의 잎에 파리가 앉으면 잎이 접힌다
ex) 어두운 곳에서는 동공이 커진다
④ 항상성
생물이 체내환경을 일정하게 유지하려는 성질
체온, 혈당량(혈액 속 포도당의 양), 삼투압(체내수분량)
더우면 땀이 난다(땀이 증발하면서 열을 빼앗아가서 체온을 다시 낮춤)
식사 후 혈당량이 증가하면 인슐린이 분비되어 혈당량을 낮춰줌.
물을 많이 마시면 오줌의 양이 증가한다.
⑤ 발생과 생장: 세포분열
개구리 알이 올챙이를 거쳐 개구리가 된다. 세포분열을 통해 하나의 개체가 되는 것이 발생
어린 개구리가 성체 개구리가 되는 것이 생장
고드름, 종유석의 크기가 커지는 것처럼 단순히 물질이 추가되어 크기가 커지는 것과 달리, 세포분열을 동반한다는 게 발생과 생장의 핵심
코끼리가 쥐보다 큰 이유는 세포 크기는 별반 차이가 없지만 세포수가 코끼리가 많아서 그렇다.
ex) 콩이 발아하여 뿌리, 줄기, 잎으로 분화된다.
다음으로 종족 유지 특성을 살펴보겠습니다.
[종족 유지 특성]
⑥ 생식과 유전
생물은 자손을 낳고 그 자손은 어버이를 닮는다.
(1) 생식
* 무성생식 vs 유성생식
1) 무성생식
- 분열법(이분법): 어떤 개체(예를 드면 아메바)가 몸이 나뉘어서 각각의 개체가 됨. 자손이 어버이와 유전적으로 동일. 장점은 굉장히 분열속도 빠름. 생식속도 빠름. 단점은 유전적으로 동일해서 환경이 변화하면 다 같이 멸종할 수 있음.
- 출아법: 어떤 개체에서 싹(아)처럼 돋다가 어느 정도 크면 잘라져서 하나의 개체가 되는 것
- 포자법, 영양생식(딸기가 기는 줄기를 통해 개체수를 늘려간다)
2) 유성생식(암수생식): 암수생식세포의 수정으로 자손이 나오는 것. 사람의 경우 난자, 정자의 수정으로 자식이 나옴. 유전적으로 다양한 자손을 얻을 수 있음.
(2) 유전
ex) A형과 B형 부모 사이에 O형 자식이 태어났다.
ex) 정상 부모 사이에 색맹 자손이 태어났다.
⑦ 적응과 진화
적응: 환경에 맞게 몸의 형태와 습성을 바꾸는 것
적응 과정이 누적되면 새로운 종으로 분화하는데 이를 진화라고 부름.
ex) 땅다람쥐는 날씨가 추워지면 동굴에 들어가 동면을 한다. → 겨울에 체온이 급격하게 떨어지는 것을 막기 위한 생존전략. 추운 환경에 적응한 결과.
ex) 일반적으로 추운 곳에 사는 동물은 몸집이 크고 귀나 꼬리와 같은 말단부의 크기가 작다. 열이 밖으로 새어나가는 것을 막기 위해서. 북극지역의 토끼는 사막지역의 토끼보다 체표면적/몸의부피가 작음.
ex) 핀치새의 부리모양이 각 섬마다 다름. 섬마다 먹이가 달라 그 먹이에 맞게 부리 모양이 달라진 것. 진화한 것.
ex) 선인장은 잎이 가시로 변함. 사는 곳이 건조한 곳이라 잎이 넓으면 수분이 증발하기 때문.
2. 바이러스
앞서 생물의 특성을 살펴봤다면
생물도 아니고, 무생물도 아닌 바이러스에 대해 알아보겠습니다.
왼쪽의 바이러스는 박테리오파지이고 (박테리아 아닙니다. 박테리아는 세균입니다. 박테리오파지는 세균에 핵산 꽂아서 기생하는 바이러스입니다.)
오른쪽의 바이러스는 담배 모자이크 바이러스입니다.
이처럼 바이러스에는 DNA 바이러스와 RNA 바이러스가 있습니다.
AIDS(후천성면역결핍증)를 유발하는 바이러스는 HIV(인간면역결핍바이러스)죠.
HIV는 단백질 껍질 안에 RNA가 있는 RNA 바이러스입니다.
그럼 바이러스의 생물적 특징과 무생물적 특징을 살펴보겠습니다.
1) 생물적 특징
유전물질(핵산)이 있다. 단백질로 되어있다.
숙주세포에 자신의 DNA, RNA를 집어넣고 숙주세포의 물질과 효소를 이용해 수를 늘려 숙주세포를 빠져나올 수 있음.
숙주세포를 이용해서 증식하는데 살아있는 숙주세포가 있다면 물질대사 가능하고 증식 가능함.
환경에 적응하고 진화한다.(변종바이러스)
세균은 독립적으로 물질대사 가능하다. 살아있는 세포에는 리보솜이 있다. 리보솜에서 단백질이 합성됨. 인체를 구성하는 것 중 물 다음으로 많으며 효소를 구성하는 게 단백질. 생물은 스스로 단백질을 합성하므로 효소가 있어 물질대사가 가능하다.
2) 무생물적 특징
세포 구조가 아님. 세포막으로 쌓여있지 않고 세포소기관도 없음.
살아있는 숙주세포가 없다면 단백질껍질과 핵산 결정체에 불과하며 스스로 물질대사, 증식할 수 없음.
모든 생물은 DNA와 RNA 둘 다 가진다. 진핵세포든 원핵세포든. 그런데 바이러스는 둘 중 하나만 갖는다.
바이러스는 독립적으로 물질대사 불가능. 리포솜 없음. 자체효소 없음. 바이러스의 단백질 껍질도 숙주세포의 물질과 효소를 이용해서 만든 것.
바이러스는 분열이라는 말을 쓸 수 없음. 분열은 세포에서만!
* 대장균(원핵세포)도 분열은 하지만 단세포생물이라 분열하면 각각 개체가 되어서 생장이란 말 쓸 수 없음. 생장은 다세포생물에게 쓸 수 있는 말. 다세포생물이 세포수가 많아지는 게 생장. 단세포생물은 분열이 곧 증식
Q. 유전물질과 핵산은 같은 개념인가요?
핵산은 DNA와 RNA를 모두 포함하며. 유전물질은 일반적으로 생명활동의 중심이 되는 DNA를 말합니다.