Gibbs 자유 에너지와 생물학적 산화환원 반응

Gibbs 자유 에너지와 산화환원 반응 쉽게 외우기

Gibbs 자유 에너지와 산화환원을 쉽게 풀었어요. 전문 용어 적당히 넣고 비유로 외우기 편하게 정리했어요!

1. Gibbs 자유 에너지(ΔG)는 뭐야?

쉽게: ΔG는 "일을 저절로 할 수 있나, 힘을 줘야 하나" 알려주는 신호예요.

• ΔG < 0: "저절로 돼요! 에너지 나온다!" (예: 밥 먹고 힘남)
• ΔG > 0: "안 돼요! 힘 필요해요!" (예: 공부하려면 노력)

비유: 물이 언덕 아래로 흐르면 에너지 나와요(ΔG < 0), 위로 올리려면 힘 써야 해요(ΔG > 0).

전문 용어: ΔG < 0은 자발적(Spontaneous), 에너지 방출(Exergonic) 반응이에요.

2. 산화환원 반응은 뭐야?

쉽게: 전자(e⁻)가 "에너지 공"처럼 옮겨가며 에너지를 내거나 저장하는 과정이에요.

• 산화: 전자 공을 내놓음 (예: 포도당이 공 던짐).
• 환원: 전자 공을 받음 (예: 산소가 공 받아 물 됨).

비유: 친구한테 공 던지면 내가 산화, 공 받으면 친구가 환원!

전문 용어: Redox Reaction, 세포 호흡(Aerobic Respiration)에서 에너지 생성.

3. 포도당이 에너지 되는 과정

포도당(Glucose)은 "에너지 과자"예요. 이 과자를 쪼개 에너지를 얻는 3단계를 쉽게 봐요!

1단계: 과자 반으로 쪼개기 (해당과정)

무슨 일? 포도당을 작은 조각(피루브산, Pyruvate) 2개로 나눠요.

• 전자 이동: 전자 공이 튀어나와 NADH 주머니에 담겨요.
• NADH: 전자 운반체(Electron carrier), NAD⁺가 전자 받아 만들어짐.
• 에너지: ATP(에너지 동전) 2개 나와요.

ΔG < 0: 저절로 돼요, 약간 에너지 나옴.

비유: 큰 과자를 반으로 부수면 공이 튀어나와 NADH에 담김.

전문 용어: Glycolysis, 포도당 → 2Pyruvate + 2NADH + 2ATP.

2단계: 조각 더 잘게 부수기 (구연산 회로)

무슨 일? 피루브산을 더 쪼개 이산화탄소(CO₂)로 바꿔요.

• 전자 이동: 전자 공이 더 나와 NADH와 FADH₂ 주머니에 담겨요.
• FADH₂: 또 다른 전자 운반체, NADH보다 약간 적은 에너지.
• 결과: 포도당 1개 → NADH 10개, FADH₂ 2개.
• 에너지: ATP 2개 더 나옴.

ΔG < 0: 저절로 돼요.

비유: 과자 조각을 으깨어 공을 더 많이 주머니에 넣음.

전문 용어: Citric Acid Cycle (Krebs Cycle), 피루브산 → CO₂.

3단계: 전자 배달로 큰 에너지 얻기 (전자전달계)

무슨 일? NADH와 FADH₂가 전자 공을 산소(O₂)한테 던져 물(H₂O)이 돼요.

• 전자 이동: 포도당 1개 → 전자 공 24개가 산소로 감.
• 에너지: ATP 32~38개 만들어져요.

ΔG < 0: 큰 에너지 나와요!

비유: 전자 공을 산소 공장에 던지면 물 되고 ATP 가득!

전문 용어: Electron Transport Chain (ETC), 산소가 최종 전자 수용체(Final electron acceptor).

4. Gibbs 자유 에너지와 산화환원의 연결

쉽게: 전자 공이 포도당에서 산소로 떨어지며 에너지가 나와요. ΔG는 그 에너지를 보여줘요.

• 포도당 → NADH: 포도당이 전자 공을 NADH에 넘겨 약간 에너지 나옴.
• NADH → 산소: NADH가 산소로 공 던지며 큰 에너지 나옴.
• 전체: 포도당 1개 → 물, 에너지 약 2870 kJ/mol 나옴.

비유: 공이 높은 데서 낮은 데로 굴러 에너지를 내 ATP를 만드는데, ΔG가 그 높이를 체크!

전문 용어: ΔG = -nFΔE°, n은 전자 수, ΔE°는 전위차(Potential difference).

요약 (외우기용)

• ΔG: < 0이면 저절로, 에너지 나옴.
• 산화환원: 전자 공이 포도당 → NADH → 산소로 이동.
• 과정: 포도당 쪼개져 NADH/FADH₂에 담기고, 산소로 가며 ATP 만듦.
• 에너지: 포도당 1개 → ATP 32~38개.

한 줄 암기: "포도당 쪼개 전자 NADH에 담고, 산소로 가며 에너지 내요!"