쥐의 시간, 코끼리의 시간 (체중과 물질대사) 청원고등학교 배상기

물질대사와 호흡 물질대사는 체내의 물질 합성과 분해 반응 사람의 물질대사는 대부분 호흡을 말함 호흡의 본질은 유기물(3대 영양소)을 산화시켜 에너지 생성하는 반응 에너지의 형태는 ATP(40%)와 열(60%) ATP는 생명유지 활동에 사용 열은 체온유지와 생명유지 활동을 촉진 열은 대부분 피부를 통해 방출되며, 방출된 열만큼 생성되어 보충되어야 함

호흡 반응식 C6H12O6 포도당 ATP 6 O2 6 CO2 6 H2O 열

심장 박동수와 호흡수 측정 체중(kg) 심장 박동수 (회/1분) 호흡수 비율 (인원수) 60 이하 65 15 5 61 ~ 70 60 이하 65 15 5 61 ~ 70 63 16 19 71 ~ 80 67 3 81 이상 62 16.5 4

개인 심장박동 수와 호흡수 사람의 체중에 따라 심장박동 수와 호흡수가 차이가 나는가? 왜 차이가 없나? 안 난다. 개인별로 심장박동 수와 호흡수는 어떤 관계가 성립한다고 할 수 있는가? 안 난다. 같은 종으로 크기가 비슷하기 때문이다. 심장박동 수는 호흡수의 4배

버즈 그룹(Buzz group) 구성 버즈 그룹은 6명으로 구성 대표와 서기를 선출 대표는 토론을 이끌고, 서기는 기록하며 토론된 내용을 발표함. 구성원은 벌이 윙윙 거리는 것처럼 토론에 적극적으로 참여해야 함. 토론 시간은 주제당 6분 정도이고, 발표는 2분 이내임

쥐와 코끼리 *출처 : http://www.pandora.tv/my.hr1450/880098 *출처 : http://cafe.daum.net/makeupsarang

쥐와 코끼리의 비교 쥐 코끼리 몸 무 게 30 g 3~ 5 톤 수 명 3년 정도 50 ~ 70 년 평생호흡수(추정 값) 몸 무 게 30 g 3~ 5 톤 수 명 3년 정도 50 ~ 70 년 평생호흡수(추정 값) 5억 번 평생 심박수 (추정 값) 20억 번

토론주제 1 : 쥐와 코끼리 위 자료에서 알 수 있는 사실은? 쥐와 코끼리가 한 번 심장박동을 하고, 한 번 호흡을 하는데 걸리는 시간은 얼마인가?(쥐는 3년, 코끼리는 50년 산다고 가정한다) 쥐가 코끼리보다 1회 심장박동하는 시간과 호흡하는 시간이 짧지만, 평생 동안의 심장박동 수와 호흡수는 같다. 그 이유는 무엇인지 추론해 보자.

토론주제 2 : 체중과 대사율 육상 포유류의 체중과 먹은 양은 어떤 관계인가? 정온동물인 포유류(쥐와 코끼리)의 대사량 (에너지 생성량)과 체중은 어떤 관계인가? 단위 체중당(같은 체중당) 대사량은 어떤 동물이 많은가? 그 이유는 무엇인가? 그래프를 그리고 설명하라. 쥐는 소의 대사량, 소는 쥐의 대사량과 같다면 각각 어떻게 변할까?

쥐와 코끼리 비교를 통해 알 수 있는 것 큰 동물이 오래 산다 코끼리의 몸이 크고 수명이 길다. 평생 심장박동수와 호흡수는 같다. 심장박동수와 시간 (쥐 1,826,484회/일, 0.04초/회 코끼리 109,589회/일,0.79초/회) 호흡수와 시간 (쥐 456,621/일, 0.19초/회 코끼리 27,397회/일, 3.15초/회)

수명이 달라도 일생의 심장박동 수, 호흡수가 같은 이유는? 정온 동물에서는 동물 몸의 크기와 관계없이 대개 일정하다. <심장박동 수 일정의 법칙> 물리적인 수명은 코끼리가 길다.(50~70년) 코끼리는 체내의 현상 속도가 쥐보다 느리다.(세포가 많으므로 열 손실이 적다.) 체중에 따라 심장박동 시간과 호흡 시간은 길어진다.(세포가 많아 체온 유지가 쉽기 때문에 물질대사를 빨리 할 필요가 없다.느리다) 동물의 크기와 관계없이 동물마다 생리적 시간이 있어, 일생 동안 하는 일의 양은 같다고 추정

토론주제 2 : 체중과 대사율 육상 포유류의 체중과 먹은 양은 어떤 관계인가? 정온동물인 포유류(쥐와 코끼리)의 대사량 (에너지 생성량)과 체중과의 관계는 어떤가? 단위 체중당(같은 체중당) 대사량은 어떠한가? 왜 그런가? 그래프를 그리고 설명하라. 쥐는 소의 대사량, 소는 쥐의 대사량과 같다면 각각 어떻게 변할까?

포식자의 체중에 따른 먹이의 체중 1 kg 먹 이 의 체 중 큰 먹이를 먹는 동물 1 g 1 mg 작은 먹이를 먹는 동물 먹 이 의 체 중 작은 먹이를 먹는 동물 큰 먹이를 먹는 동물

대사량과 체중의 관계(포유류) 1000 100 10 1 0.1 0.1 1 10 100 1000 10000 체중 (kg) 코끼리 0.1 1 10 100 1000 10000 체중 (kg) 표 준 대 사 량 (와트) 코끼리 몰모트 쥐 새앙쥐

체중에 따른 대사량 103 항온동물 1 10-3 10-6 10-9 변온동물 10-12 단세포생물 10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 1 103 체중 (kg) 표 준 대 사 량 (와트) 단세포생물 변온동물 항온동물

단위 체중에 따른 대사량 대 사 량 (와 트) 단위 체중 (kg)

쥐와 코끼리의 대사율이 같다면? 쥐가 코끼리의 대사율을 가지면 –  털가죽의 두께가 20cm가 되어야 추위를 견딜 수 있다. 코끼리가 쥐와 같은 대사율을 가지면 –  털가죽의 두께가 20cm가 되어야 추위를 견딜 수 있다.  열이 축적되어 체온이 100℃ 이상 된다.

결론 질문 표면적과 체적과의 관계에서 알 수 있는 사실은 무엇인가? 표면적/부피(체적)의 값이 적다는 것은 무엇을 의미하며, 어떤 이점이 있는가? 쥐와 코끼리 중 환경의 급격한 온도 변화에 더 잘 견뎌낼 수 있는 동물은 무엇이고, 그 이유는 무엇인가? 물질대사 속도는 체중, 그리고 체표면적과 어떤 관련이 있는가?

닮은꼴의 길이,표면적, 부피 관계 길 이 표면적 부 피 표면적/부피 1 2 배 4 8 1/2 3 배 9 27 1/3 10 배 100 1000 1/10 n 배 n2 n33 1/n

큰 동물이 생존에 유리한 점은? 1. 환경에 쉽게 좌우되지 않고 자립성을 가짐  몸집이 클수록 표면적이 작으므로 표면을 통해 일어나는 환경의 영향을 쉽게 받지 않는다. 2. 체온 유지가 쉬우므로 체내 반응속도가 빠르다.  온도는 체내 화학반응 속도에 영향을 준다. 3. 체온유지에 에너지가 적게 든다. 4. 건조에 강하다 5. 배고픔에 강하다. 6. 큰 동물은 대사율이 낮아 생존 능력의 여유가 있다. 7. 작은 동물에 비해 적게 먹어도 된다. 8. 강하다.

물질대사 속도는…… 체중이 클수록(몸을 이루는 세포가 많을수록)  체적(부피)대비 표면적이 적기 때문에  체중 증가시 에너지 소비 증가량이 적어서  단위 체중당 에너지 생성량이 적어지고 (산소 소비량이 줄고)  열의 손실이 적어지므로 물질대사 속도가 느려진다. 체중이 크면(세포수가 많으면) 열을 보존하기가 아주 용이해진다.

정 리 체중에 따라 단위 시간당 심장 박동수와 호흡수는 다르지만, 평생의 심장 박동수와 호흡수는 같다. 몸이 클수록 표면적/체적이 적어서 열 손실이 적기 때문에 물질대사 속도가 느리다. 생존에 유리한 점이 있다. 몸이 클수록 생성하는 총 에너지량은 많으나, 단위 체중당 에너지 생성량은 적다. 체중이 적은 동물에 비해서 산소 및 에너지 소모가 적다. 정온동물은 각 동물의 크기에 따른 물리적 시간이 있으며, 정온동물의 물리적 시간(수명)은 다르지만 생리적 시간(심장 박동수 등)은 같다.

참고 :정온동물과 변온동물의 대사량 비교 정온동물 변온동물 생 장 2 % 21 % 호 흡 77 % 49 % 배 설 물 30 %