일반생물학실험 | 발효와 해당과정

TIP

 

 

모든 생명현상에는 에너지가 필요한데, 생물체는 에너지원을 획득하여 필요한 에너지를 합성해낸다. 이때 독립영양생물의 경우 스스로 광합성 등을 통해 에너지를 합성해내지만, 종속영양생물의 경우 외부에서 에너지원을 흡수할 수밖에 없다. 효모 또한 외부의 에너지원인 포도당 등을 이용하여 에너지를 합성해내는데, 이때 발효의 방법을 사용한다. 이 때 효모의 발효를 관찰하고, 과정과 생성물을 파악하도록 한다. 또한 효모가 에너지원으로 이용하는 당과 그 최적온도를 알고 설명할 수 있다. 이산화탄소의 양을 통해 효모가 어떤 환경에서 가장 잘 발효하는지 알아본다

 

 

 

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.

 

 

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. 많은 형태의 발효가 서로 다른 세균과 체세포에 의해 이루어진다. 이런 서로 다른 발효는 최종 생성물로써 종류를 나눌 수 있는데, 대표적으로 알콜발효, 젖산발효, 프로피온산 발효, 아세트산 발효 등이 존재한다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) Water bath를 30℃ 로 켜놓았다.

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

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

 

 

4) 1㎖ 파이펫에 펌프를 꽂아 1번 시험관에 넣고 약 1㎖을 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℃, 30℃에서 수행)

 

 

5) 30분 동안 5분 간격으로 관찰을 반복하고 기록한다. 발효가 일어난다면 이산화탄소가 형성되어 피펫 상부에 쌓여서 용액을 밀어내게 된다. 일정한 시간 간격으로 용액수준을 읽어서 발효율을 나타내는 이산화탄소 생성률을 결정할 수 있었다.

 

 

 

[일반생물학실험]발효와 해당과정 레포트