[생물실험] 발효와 해당과정

발효와 해당과정

1. 실험목적 및 배경

-실험목적: 효모의 발효현상을 관찰하고, 발효과정과 생성물을 알고 설명할 수 있다. 그리고 효모가 에너지원으로 이용하는 당과 그 최적온도를 알고 설명할 수 있다.
-배경: 생물체가 보통 에너지로 사용하는 ATP를 얻는 연료는 포도당(C6H12O6)이다. 포도당에서부터 ATP로 변환시키는 데에는 해당과정을 포함한 세 가지 대사과정이 존재한다.

(1) 해당과정(glycolysis)

해당과정은 개략적으로 보면, 하나의 포도당이 두 개의 피루브산으로 전환되면서 ATP와 NADH+H+를 생성한다. 이 과정은 산소를 필요로 하지 않기 때문에 지구상 대부분의 생물에 존재하며, 생명의 진화 과정 초기에 출현했다고 추정된다. 이 과정의 생성물인 피루브산은 세포호흡, 알콜발효, 젖산발효 등에 사용되므로 세포대사에 있어서 매우 중요한 대사물질이다.

(2) 세포 호흡(cellular respiration)

보통 산소를 받아들이고 이산화탄소를 배출하는 과정을 호흡이라고 하지만, 엄밀하게는 산소를 받아들여 영양분으로부터 ATP를 생성하는 과정을 말한다. 산소가 존재할 때 세포호흡은 세포 내 미토콘드리아에서 수행되며, 해당과정의 산물인 피루브산이 시트르산회로와 전자전달계를 돌며 에너지를 생성한다. 이 때 전자의 최종수용체로 산소를 이용하는데, 산소가 없으면 시트르산회로와 전자전달계를 사용할 수 없게 된다.

(3) 발효(fermentation)

생물학에서 발효는, 산소가 없는 환경에서 NAD, FAD 등 전자 수용체의 환원력을 재생시키고, ATP를 만들어내는 과정을 말한다. 산소가 없는 환경에서는 NAD와 FAD를 재사용하지 못하고, ATP생성과정이 중단된다. 따라서 이런 환경에 서식하는 미생물은 효소를 이용해 피루브산을 환원시킨 다음 다시 산화시킴으로써, 전자 수용체를 환원시켜 다시 ATP를 생성할 수 있게 한다.
…

2. 실험 재료

3. 실험 방법

1) water bath를 30°C 로 켜놓았다.

2) 20% 포도당, 설탕, 녹말용액과 효모현탁액 (증류수 30ml+ 효모 5g)을 준비한 다음 효모현탁액은 pre-activation을 위해 5분 동안 30°C에 반응시켰다.

3) 4개의 50ml tube에 아래의 각각의 용액을 넣고 섞었다. (3 set 준비)

4) 1ml 파이펫에 펌프를 꽂아 1번 시험관에 넣고 약 1ml을 주입한 후 집게를 이용하여 고무관을 잡아주고 정확한 용액의 위치를 네임펜으로 긋고 다른 시험관(2~4)도 같은 방법으로 빠른 시간 내에 용액을 채웠다. (각각의 set를 상온과 4°C, 30°C에서 수행)