#64 동화 작용과 이화 작용

문제 1 · OX 문제

생명체 내에서 일어나는 모든 화학 반응을 통틀어 물질대사라고 한다. ( )

정답: O

물질대사는 우리 몸이라는 거대한 공장 안에서 일어나는 모든 조립과 분해 과정을 뜻하는 말입니다. 생명체는 이 과정을 통해 몸을 구성하는 재료를 만들고, 움직이는 데 필요한 에너지를 얻어 생명을 유지합니다.

문제 2 · OX 문제

생명체 내에서 일어나는 물질대사는 생명체 밖의 연소 반응과 마찬가지로 효소 없이 고온 환경이 주어져야만 일어날 수 있다. ( )

정답: X

외부에서 불을 피우는 연소 반응은 아주 높은 온도가 필요하지만, 우리 몸속은 그렇게 뜨거워질 수 없습니다. 대신 효소라는 특별한 촉매가 반응의 문턱을 낮춰주기 때문에 37℃ 정도의 따뜻한 체온에서도 화학 반응이 원활하게 일어날 수 있습니다.

문제 3 · OX 문제

물질대사가 일어날 때는 여러 단계에 걸쳐 반응이 진행되며, 각 단계마다 서로 다른 종류의 효소가 필요하다. ( )

정답: O

자동차 조립 공장의 컨베이어 벨트를 떠올려보세요. 바퀴를 다는 로봇과 유리를 끼우는 로봇이 다르듯, 물질대사도 여러 단계를 거치며 각 단계마다 그에 맞는 전문적인 효소들이 따로따로 투입되어 작업을 수행합니다.

문제 4 · OX 문제

동화 작용은 작고 간단한 분자들을 연결하여 크고 복잡한 분자로 만드는 과정으로, 이 과정에서 에너지가 방출된다. ( )

정답: X

흩어져 있는 레고 블록(저분자)을 모아 거대한 성(고분자)을 조립하려면 손을 움직이는 힘(에너지)이 들어가야 합니다. 이처럼 물질을 거대하게 뭉치는 동화 작용은 에너지를 흡수해야만 일어날 수 있습니다.

문제 5 · OX 문제

이화 작용이 일어날 때는 반응물이 가진 에너지가 생성물이 가진 에너지보다 더 크다. ( )

정답: O

꽉 차 있던 풍선(반응물)의 바람을 빼면 쪼그라든 풍선(생성물)이 되는 것과 같습니다. 크고 복잡한 분자가 쪼개지면서 내부에 품고 있던 에너지를 밖으로 뿜어내기 때문에, 최종적으로 남은 물질의 에너지는 처음보다 낮아지게 됩니다.

문제 6 · OX 문제

광합성과 단백질 합성은 에너지를 흡수하여 고분자 물질을 만드는 동화 작용의 대표적인 예시이다. ( )

정답: O

식물이 햇빛이라는 에너지를 듬뿍 머금어 포도당을 빚어내고, 우리 몸이 아미노산을 엮어 근육의 단백질을 만드는 과정은 모두 에너지를 투자하여 덩치를 키우는 전형적인 합성 반응입니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

생명체 내에서 체온 정도의 낮은 온도에서도 화학 반응이 원활하게 일어날 수 있도록 반응을 촉진하는 생체 촉매인 ( )는 물질대사에 필수적이다. (2글자)

정답: 효소

거대한 산을 넘어가야 할 때, 산을 통째로 힘들게 넘는 대신 산 중간을 관통하는 뻥 뚫린 터널을 만들어주는 마법 같은 도우미입니다. 이 물질은 화학 반응이 시작되기 위해 뛰어넘어야 하는 '에너지 장벽'을 크게 깎아내어, 펄펄 끓는 고온이 아닌 37℃의 따뜻하고 온화한 온도에서도 몸속 공장이 활발하게 돌아가도록 돕습니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

아미노산과 같은 작고 간단한 분자들을 모아 단백질처럼 크고 복잡한 분자로 합성하는 대사 과정을 ( )이라 한다. (4글자)

정답: 동화작용

흩어져 있는 수많은 레고 조각(저분자)들을 꼼꼼하게 조립해서 거대한 성(고분자)을 쌓아 올리는 건설 작업과 같습니다. 건물을 지어 올리려면 크레인을 움직이는 전력과 사람들의 노동력이 필요하듯, 물질의 덩치를 키우고 구조를 복잡하게 만드는 이 과정에는 반드시 주변의 에너지를 듬뿍 흡수하는 과정이 필수적으로 동반됩니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

포도당과 같이 크고 복잡한 분자를 작고 간단한 분자로 쪼개면서 에너지를 얻는 과정을 ( )이라 부른다. (4글자)

정답: 이화작용

아주 높게 다 지어진 건물을 해체하여 원래의 작은 벽돌 하나하나로 되돌리는 철거 과정과 완벽히 같습니다. 거대한 분자를 단단하게 이어주고 있던 끈적한 결합들이 툭툭 끊어지면서, 그 틈새에 갇혀 있던 에너지가 밖으로 터져 나오게 됩니다. 우리 몸의 세포는 이렇게 쏟아져 나온 에너지를 알뜰하게 주워 담아 숨을 쉬고 근육을 움직이는 데 사용합니다.

문제 10 · 빈칸 채우기

식물이 빛 에너지를 흡수하여 이산화 탄소와 물로부터 복잡한 유기물인 포도당을 합성하는 대표적인 동화 작용은 ( )이다. (3글자)

정답: 광합성

지구상의 수많은 생명체를 먹여 살리는 아주 경이롭고 마법 같은 자연의 생산 시스템입니다. 식물의 초록색 잎사귀에서 따사로운 햇빛을 핵심 에너지원으로 듬뿍 빨아들인 뒤, 공기 중의 이산화 탄소와 뿌리에서 끌어올린 물을 정교하게 엮어 달콤하고 영양분 가득한 '포도당' 덩어리로 조립해 내는 대표적인 합성 과정이지요.

문제 11 · 빈칸 채우기

이화 작용은 고분자 물질이 저분자 물질로 분해될 때 품고 있던 에너지가 밖으로 뿜어져 나오는 ( ) 반응에 해당한다. (2글자)

정답: 발열

손으로 꽉 쥐고 억눌러 놓았던 용수철을 탁 놓아버리면 원래대로 세게 튕겨 나가듯, 거대한 물질이 잘게 쪼개질 때는 분자 내부에 꽁꽁 간직하고 있던 에너지가 바깥으로 쏟아지며 열과 에너지의 형태로 활기차게 발산됩니다. 우리가 추운 겨울에도 37℃의 따뜻한 체온을 잃지 않고 유지할 수 있는 것도 바로 우리 몸속 세포 호흡에서 끊임없이 이 반응이 일어나기 때문입니다.

문제 12 · 빈칸 채우기

동화 작용은 주변의 에너지를 흡수하여 반응물보다 생성물의 에너지가 더 높아지는 ( ) 반응이다. (2글자)

정답: 흡열

바짝 마른 스펀지가 물을 끝없이 빨아들이듯, 주변의 에너지를 쭉쭉 끌어당겨 분자 내부의 깊은 곳에 단단히 저장하는 창조적인 과정입니다. 에너지가 내부로 듬뿍 들어간 만큼, 반응이 끝난 후의 결과물(생성물)은 처음 재료들(반응물)보다 훨씬 통통하게 에너지가 차올라 있는 상태가 된답니다.

문제 13 · 단답형

생명체 밖에서 포도당과 같은 물질이 고온 환경에서 한꺼번에 다량의 에너지를 방출하며 빠르게 타버리는 현상을 무엇이라 하는가? (2글자)

정답: 연소

캠핑장에서 피워놓은 모닥불이 굵은 장작을 태우며 순식간에 뜨거운 열과 밝은 빛을 내뿜는 매우 거친 형태의 화학 반응입니다. 효소가 투입되어 아주 조심스럽고 정교하게 에너지를 빼내는 몸속의 세포 호흡(물질대사)과는 다르게, 생명체 밖에서 에너지를 한꺼번에 폭발적으로 쏟아내는 아주 대조적인 방식이지요.

문제 14 · 단답형

단백질, 포도당, DNA처럼 수많은 원자들이 결합하여 덩치가 크고 복잡한 구조를 가진 물질을 통틀어 무엇이라 부르는가? (3글자)

정답: 고분자

수백, 수천 개의 작은 레고 블록들이 촘촘하게 엮이고 겹겹이 쌓여서 만들어진 거대한 구조물이라는 뜻을 담고 있습니다. 단백질이나 녹말처럼 덩치가 매우 커서 세포의 기둥이나 벽돌이 되어 몸을 튼튼하게 구성하거나, 에너지를 대량으로 오랫동안 저장해 두기에 아주 유리하고 훌륭한 형태랍니다.

문제 15 · 단답형

이화 작용의 대표적인 예시로, 세포 내에서 포도당을 산소와 반응시켜 단계적으로 쪼개며 생명 활동에 필요한 에너지를 얻는 과정은 무엇인가? (4글자)

정답: 세포호흡

우리가 매일 들이마시는 산소와 밥을 먹어 얻어낸 영양소가 만나서, 우리 몸속 세포라는 아주 미세하고 정밀한 공장 내부에서 생명 에너지를 끊임없이 생산해 내는 가장 핵심적인 생존 시스템입니다. 이 과정이 멈추면 마치 공장의 전기가 끊기듯 생명체의 모든 활동이 멈추게 됩니다.

문제 16 · 단답형

화학 반응이 일어나기 전 상태의 초기 물질을 뜻하며, 이화 작용에서는 분해된 후의 결과물보다 더 많은 에너지를 품고 있는 이 물질을 무엇이라 하는가? (3글자)

정답: 반응물

본격적인 요리를 시작하기 전, 깨끗한 도마 위에 가지런히 올려진 날것의 식재료와 같습니다. 이 식재료들이 뜨거운 프라이팬 위에서 열을 받고 서로 지지고 볶아지는 화학적 변화를 겪어야만, 비로소 완전히 새로운 형태와 맛을 가진 요리로 탈바꿈할 수 있는 기초 재료가 되지요.

문제 17 · 단답형

동화 작용을 통해 새롭게 만들어진 결과물로, 에너지를 흡수하여 처음 준비됐던 물질들보다 에너지가 훨씬 높아진 최종 형태의 물질을 무엇이라 하는가? (3글자)

정답: 생성물

복잡한 공장의 조립 라인을 쉼 없이 거쳐서, 최종적으로 튼튼한 상자에 예쁘게 담겨 나오는 '최종 완제품'에 해당합니다. 여러 가지 기초 재료(반응물)와 에너지가 화학적으로 새롭게 융합되고 결합되었기 때문에, 원래의 재료들이 가지고 있던 성질과는 전혀 다른 새로운 성질을 띠게 됩니다.

문제 18 · 단답형

덩치가 큰 단백질이 합성될 때 가장 기본적인 재료로 사용되며, 동화 작용의 출발점이 되는 작고 간단한 저분자 물질은 무엇인가? (4글자)

정답: 아미노산

우리 몸을 구성하는 가장 중요한 단백질이라는 거대한 목걸이를 만들기 위해 한 알 한 알 정성스럽게 꿰어 넣는 작고 예쁜 구슬과 같습니다. 우리가 고기를 먹으면 소화 기관에서 이를 구슬 단위로 낱낱이 쪼갠 뒤, 다시 우리 몸의 설계도에 맞는 새로운 단백질 목걸이로 조립하는 아주 중요한 기초 재료로 쓴답니다.

문제 19 · 보기 선택

생명체 내에서 일어나는 물질대사의 공통적인 특징을 설명한 것으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 반응이 일어날 때 반드시 에너지의 흡수나 방출이 동반된다.
• ㄴ. 생명체 밖의 연소 반응과 같이 단일 단계로 빠르게 진행된다.
• ㄷ. 생체 촉매인 효소가 관여하여 체온 정도의 온도에서 반응이 일어난다.
• ㄹ. 에너지가 한꺼번에 다량 방출되어 주변 온도를 급격히 높인다.

정답: ㄱ, ㄷ

물질대사는 물질이 변하면서 에너지가 반드시 출입하는 경제 활동(ㄱ)입니다. 연소처럼 폭탄 터지듯 에너지를 한 번에 뿜어내지 않고, 효소(ㄷ)의 도움을 받아 완만한 계단을 내려오듯 소량씩 에너지를 안전하게 방출합니다.

문제 20 · 보기 선택

작은 분자를 큰 분자로 합성하는 동화 작용에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 고르시오.

• ㄱ. 작고 간단한 저분자 물질을 크고 복잡한 고분자 물질로 합성하는 과정이다.
• ㄴ. 반응이 일어날 때 물질이 가진 에너지를 밖으로 방출하는 발열 반응이다.
• ㄷ. 반응물이 가진 에너지의 합이 생성물이 가진 에너지의 합보다 작다.
• ㄹ. 대표적인 예시로 우리가 먹은 영양소를 쪼개는 소화 과정이 있다.

정답: ㄱ, ㄷ

작은 것들을 뭉쳐 거대하게 만드는 합성 과정(ㄱ)이므로, 외부에서 에너지를 꾹꾹 눌러 담아야(ㄷ) 합니다. 따라서 반응 후의 결과물이 에너지를 듬뿍 머금어 훨씬 에너지가 높아지게 된답니다.

문제 21 · 보기 선택

분해 반응인 이화 작용의 특징으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 크고 복잡한 고분자 물질을 작고 간단한 저분자 물질로 분해하는 과정이다.
• ㄴ. 음식물로 섭취한 단백질을 아미노산으로 잘게 쪼개는 과정이 여기에 해당한다.
• ㄷ. 반응이 진행됨에 따라 주변의 에너지를 물질 내부로 지속적으로 흡수한다.
• ㄹ. 세포 호흡을 통해 포도당을 분해하고 생명 활동에 필요한 에너지를 얻는 과정이 포함된다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

거대한 덩어리를 잘게 부수는 모든 과정(ㄱ, ㄴ)이 이화 작용입니다. 물질이 쪼개지면 그 안에 담겨있던 에너지가 밖으로 쏟아져 나오게 되고, 우리 세포는 이 쏟아진 에너지를 알뜰하게 모아 살아가는 힘(ㄹ)으로 씁니다.

문제 22 · 보기 선택

포도당을 분해하는 반응인 연소(생명체 밖)와 세포 호흡(생명체 내)을 비교한 것으로 옳은 것만을 고르시오.

• ㄱ. 두 반응 모두 포도당을 산소와 결합시켜 에너지를 얻어낸다.
• ㄴ. 연소는 촉매가 필요 없지만, 세포 호흡은 생체 촉매(효소)가 반드시 필요하다.
• ㄷ. 세포 호흡은 연소보다 훨씬 더 높은 온도에서 격렬하게 에너지를 뿜어낸다.
• ㄹ. 세포 호흡은 반응이 여러 단계로 나뉘어 일어나므로 에너지가 소량씩 나누어 방출된다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄹ

두 반응 모두 포도당이라는 땔감을 태우는 본질(ㄱ)은 같습니다. 다만 연소는 야외 모닥불처럼 거칠게 한 번에 태우고, 세포 호흡은 효소(ㄴ)라는 난로를 이용해 체온에서 에너지를 조금씩 안전하게 쪼개서(ㄹ) 방출한다는 차이가 있습니다.

문제 23 · 보기 선택

동화 작용과 이화 작용의 에너지 변화 양상에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 동화 작용은 반응이 진행될수록 에너지를 흡수하여 에너지가 증가하는 형태이다.
• ㄴ. 이화 작용은 에너지를 방출하므로 반응물보다 생성물의 에너지가 더 낮아진다.
• ㄷ. 식물의 광합성이 일어날 때는 세포 내 에너지가 밖으로 방출되어 줄어든다.
• ㄹ. 이화 작용에서 방출된 에너지는 전부 열로 날아가 생명 활동에 쓰일 수 없다.

정답: ㄱ, ㄴ

합성(동화)은 에너지를 채워 넣는 과정이라 에너지 그래프가 위로 올라가고(ㄱ), 분해(이화)는 에너지를 털어내는 과정이라 그래프가 아래로 뚝 떨어집니다(ㄴ). 이렇게 털어낸 에너지를 모아서 생명체가 움직이고 생각하는 데 사용하는 것이랍니다.

문제 24 · 보기 선택

생명체 내 물질대사에서 핵심적인 역할을 하는 효소에 대한 설명으로 옳은 것만을 고르시오.

• ㄱ. 생명체 내에서 화학 반응이 쉽게 일어나도록 문턱을 낮춰주는 생체 촉매이다.
• ㄴ. 한 종류의 아주 강력 효소가 몸속의 모든 화학 반응을 혼자서 다 처리한다.
• ㄷ. 여러 단계로 진행되는 물질대사에서 각 단계마다 서로 다른 전담 효소가 작용한다.
• ㄹ. 효소 중 단 하나에라도 이상이 생기거나 부족해지면 해당 물질대사 경로 전체에 문제가 생긴다.

정답: ㄱ, ㄷ, ㄹ

효소는 화학 반응을 도와주는 최고의 일꾼(ㄱ)입니다. 하지만 효소는 각자 자기가 할 수 있는 일이 정해진 전문가들이라서, 단계마다 다른 전문가(ㄷ)가 투입되어야 하고 한 명이라도 결근하면 전체 공정이 멈추는(ㄹ) 정밀한 시스템을 가집니다.

문제 25 · 객관식

생명체 내에서 일어나는 모든 화학 반응인 '물질대사'에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

• ① 대사가 진행될 때 물질의 변화만 일어날 뿐 에너지는 관여하지 않는다.
• ② 효소가 없더라도 체내의 높은 온도를 이용하여 매우 빠르게 반응이 진행된다.
• ③ 생명체가 몸의 구성 성분을 만들거나 생명 활동을 유지하기 위해 반드시 일어난다.
• ④ 반응이 여러 단계를 거치더라도 처음부터 끝까지 똑같은 종류의 효소가 관여한다.
• ⑤ 연소와 같은 세포 밖 반응과 반응 경로가 똑같아서 에너지가 한꺼번에 방출된다.

정답: ③

생명체는 잠시도 쉬지 않고 내부에서 물질을 조립하고 부수며 필요한 에너지를 조달합니다. 이 끝없는 공장 가동 현상인 물질대사가 멈추는 순간, 생명체의 시간도 멈추게 되는 가장 필수적인 활동이랍니다.

문제 26 · 객관식

저분자 물질을 고분자 물질로 합성하는 '동화 작용'에 대한 설명으로 옳은 것은?

• ① 물질이 가진 에너지를 밖으로 내보내는 발열 반응이다.
• ② 크고 복잡한 덩어리 분자를 작고 간단한 분자로 쪼개는 과정이다.
• ③ 반응이 끝난 후 최종 생성물은 초기 반응물보다 더 적은 에너지를 가진다.
• ④ 식물이 빛 에너지를 듬뿍 흡수하여 포도당을 만들어내는 광합성이 대표적이다.
• ⑤ 우리가 밥을 먹은 뒤 소화 기관에서 영양소를 분해하는 과정이 이에 해당한다.

정답: ④

동화 작용은 작은 재료들을 모아 큰 덩어리를 빚어내는 창조적인 과정입니다. 식물이 무에서 유를 창조하듯 햇빛을 쭉쭉 흡수해 달콤한 포도당 덩어리를 합성하는 광합성이 가장 완벽한 예시랍니다.

문제 27 · 객관식

포도당을 분해하는 '세포 호흡(생명체 내)'과 '연소(생명체 밖)'의 공통점으로 가장 적절한 것은?

• ① 반응이 일어날 때 체온 정도의 비교적 낮은 온도가 환경적으로 조성되어야 한다.
• ② 반응 결과 공통적으로 포도당이 완전히 분해되어 이산화 탄소와 물이 만들어진다.
• ③ 반응이 단 번에 끝나지 않고 여러 단계에 걸쳐 서서히 조심스럽게 진행된다.
• ④ 반응의 속도를 높이고 통제하기 위해 화학 촉매나 생체 촉매가 반드시 필요하다.
• ⑤ 반응이 일어나는 동안 방출되는 에너지를 여러 번에 나누어 소량씩 밖으로 내보낸다.

정답: ②

포도당이라는 연료를 태워서 결과를 얻어낸다는 점에서 두 반응은 출발과 도착 지점이 똑같습니다. 반응하는 길(경로)은 거칠고 부드러움의 차이가 있지만, 결국 둘 다 포도당을 이산화 탄소와 물이라는 재로 완전히 분해해 버립니다.

문제 28 · 객관식

고분자 물질을 분해하는 '이화 작용'의 특징을 바르게 설명한 것은?

• ① 아미노산들을 길게 연결하여 거대한 단백질 덩어리를 조립하는 과정이다.
• ② 반응이 진행되는 동안 주변의 에너지를 물질 내부로 지속적으로 끌어당긴다.
• ③ 반응물 속에 갇혀 저장되어 있던 에너지가 분자 결합이 끊어지며 밖으로 방출된다.
• ④ 반응이 모두 끝난 최종 생성물은 처음의 반응물보다 훨씬 높은 에너지를 품게 된다.
• ⑤ 아주 단순한 물질들을 재료로 복잡한 몸의 구성 성분을 튼튼하게 합성할 때 일어난다.

정답: ③

이화 작용은 거대한 구조물을 쾅쾅 부수는 해체 작업입니다. 단단하게 결합되어 있던 분자들이 쪼개지면서 틈새에 모여 있던 에너지가 쏟아져 나오게 되고, 우리 세포는 이 에너지를 주워 담아 살아갈 힘을 얻게 됩니다.

문제 29 · 객관식

생명체 내의 물질대사가 연소와 달리 '단계적 반응'으로 서서히 일어날 때 얻을 수 있는 장점으로 가장 적절한 것은?

• ① 에너지를 한 번에 폭발적으로 내보내어 아주 강력한 물리적 힘을 낼 수 있다.
• ② 체내 온도를 단숨에 100℃ 이상으로 끌어올려 효소의 활동성을 극대화시킨다.
• ③ 에너지를 소량씩 안전하게 방출하여 고열로부터 세포 조직이 타버리는 것을 방지한다.
• ④ 반응 단계를 일부러 복잡하게 늘려 외부 효소가 개입하지 못하도록 방어막을 친다.
• ⑤ 단계가 많아서 중간에 특정 효소가 고장 나도 다음 효소가 전체를 대신 처리하기 쉽다.

정답: ③

엄청난 에너지가 한꺼번에 우리 몸속에서 터진다면 세포들은 화상을 입고 파괴될 것입니다. 그래서 물질대사는 촘촘한 계단을 한 칸씩 내려오듯 에너지를 조금씩 새어 나오게 만들어 열 손상 없이 체온을 안전하게 유지한답니다.

문제 30 · 객관식

포도당이 우리 몸속에서 세포 호흡을 통해 완전히 분해될 때 일어나는 에너지 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

• ① 반응을 시작하기 전 포도당이 가진 에너지 총량은 분해된 후의 최종 생성물보다 낮다.
• ② 물질이 분해되는 과정 내내 주변의 에너지를 끊임없이 흡수하는 흡열 반응이 일어난다.
• ③ 세포 밖에서 연소될 때 뿜어내는 총 에너지양보다 세포 호흡에서 방출되는 총량이 적다.
• ④ 분해 결과 최종적으로 남겨진 물과 이산화 탄소는 처음의 포도당보다 에너지가 텅 빈 상태이다.
• ⑤ 분해되면서 나온 에너지는 외부로 방출되지 않고 포도당 찌꺼기 내부에 고스란히 축적된다.

정답: ④

에너지를 꽉 채우고 있던 통통한 포도당(반응물)이 탈탈 털려 분해되고 나면, 힘이 쏙 빠진 이산화 탄소와 물(생성물)만 남게 됩니다. 결국 에너지를 모두 내어준 결과물들은 처음보다 에너지가 한참 낮아진 바닥 상태에 도달하게 되는 것이죠.