수목의 물질대사

핵심 정리

물질대사는 생물의 세포에서 생명을 유지하기 위해 일어나는 물질의 변화 전반을 말하며, 생체 내 물질을 분해하고 합성하는 작용처럼 에너지를 소모하는 화학적 작용을 포함한다. 대사는 크게 이화작용과 동화작용으로 나뉜다. 이화작용은 세포 호흡을 통해 유기 분자를 분해하고 에너지를 얻는 반응이며, 동화작용은 그 에너지를 이용해 단백질이나 핵산 같은 세포의 구성 성분을 합성하는 반응이다. 수목에서는 광합성으로 탄수화물을 합성하는 과정과, 이 탄수화물을 호흡으로 분해해 에너지를 얻는 과정이 중심을 이룬다.

대사의 화학 반응은 대사경로를 따라 일어난다. 한 화합물이 여러 단계의 반응을 거쳐 다른 화합물로 바뀌고, 단계마다 다른 효소가 반응을 촉매한다. 효소는 에너지를 방출하면서 자발적으로 일어나는 반응을 에너지를 요구하는 반응과 짝지어, 생명체에 필요한 반응이 일어나게 한다. 또 세포 주위의 환경이나 세포에 오는 신호에 맞추어 대사를 조절하는 역할도 한다.

광합성으로 얻은 탄수화물은 주로 녹말이나 지질 형태로 저장되고, 저장된 탄수화물은 세포 호흡의 연료로 쓰인다. 수목 안에서 탄수화물은 적재되고 필요한 곳으로 하적된다. 목본식물은 탄수화물의 적재와 하적 과정에서 에너지를 소모한다.

수목의 생리는 생육 단계와 온도에 따라 달라진다. 일반적으로 온대 수목의 광합성은 호흡보다 낮은 온도에서 최고치에 도달한다.

대사는 환경과 세포 신호에 따라 조절되므로, 같은 수목이라도 생육 단계와 계절, 온도에 따라 대사의 양상이 달라진다. 물질대사를 묻는 선지는 어느 시기의 어느 조직인지부터 확인하는 것이 순서다.

자세히

탄수화물의 이동과 저장

광합성으로 만들어진 탄수화물은 세포 안에서 세 가지 형태로 쓰인다. 저장형은 녹말이나 지질이고, 이동형은 사부를 따라 옮겨지는 당이며, 구조형은 세포벽을 이루는 다당류다. 이 셋을 같은 탄수화물로 뭉뚱그리면 선지의 물음을 놓치기 쉽다. 표로 나누면 다음과 같다.

사부조직으로 운반되는 탄수화물은 근본적으로 비환원당으로 구성되어 있다. 이동형을 묻는 물음에서는 이 점을 기준으로 삼는다. 1 g의 탄수화물이 산화되면 약 4 kcal의 에너지가 생성되고, 1 g의 지방이 산화되면 약 9 kcal의 에너지가 생성된다. 같은 저장 물질이라도 에너지 값이 다르다는 점을 함께 알아 두면 저장형 물질의 차이를 설명하기 쉽다.

광합성을 하는 잎의 세포 안에는 포도당보다 설탕의 농도가 훨씬 높다. 잎에서 두 당을 비교하는 선지는 설탕 쪽이 많다는 방향으로 판단하면 된다. 탄수화물은 식물에서 광합성으로 합성되어 녹말 또는 지질의 형태로 저장되며, 저장된 탄수화물이 세포 호흡의 연료로 쓰이는 흐름 속에서 이 당들이 움직인다.

온대 낙엽수종은 늦은 봄에 줄기의 탄수화물 농도가 가장 낮다. 계절별 농도 변화를 묻는 선지에서는 늦은 봄을 최저 시기로 잡으면 된다. 저장 탄수화물의 계절 흐름은 이 시기를 기준점으로 놓고 앞뒤를 나누어 이해하는 것이 가장 빠르다.

지질·단백질·질소

수목의 지질 함량은 겨울철에 높아지고 여름철에 낮아진다. 지질은 탄수화물과 함께 저장 형태로 쓰이는 물질이므로, 계절에 따른 지질 함량 변화를 묻는 선지는 이 방향을 기준으로 판단한다. 두 물질의 계절 변화는 따로 기억하는 것이 정확하다.