[광합성] 광합성

소개글

광합성의 역사, 개관으로 부터 시작해서 녹색식물이 자가영양생물이란점과 광합성애 대한 계략을 그림과 함께 설명한후, 고등수준의 광합성의 명반응과 암반응애 대한 설명을 하였고, C3, C4, CAM식물의 적응기작에 대한 설명도 넣었습니다.
light reaction, photosystem(광계), (electron transport chain(전자전달계), calvin cycle(캘빈회로)등의 자세한 기작설명도 있습니다.

목차

1. 광합성의 개관 및 광합성 연구의 역사
2. 지구생물권의 생산자 – 자가영양생물
3. 광합성은 엽록체에서 일어난다.
4. 광합성의 화학방정식
* 광합성 과정에서 식물은 물을 분해하여 산소를 생성한다.
* 광합성은 산화 환원 반응이다.
5. 광합성의 약도
6. 광합성의 명반응과 암반응
* 명반응
* 암반응
* 가시광선이 light reaction을 일으킨다.
* 엽록체의 광계(photosystem)에서 태양에너지를 포획한다.
* light reaction에서는 전자전달계 (electron transport chain)이 ATP, NADPH, O2를 생산한다.
* 화학삼투작용(chemiosmosis)이 광반응에서 ATP를 만든다.
* ATP와 NADPH는 Calvin cycle을 통하여 당을 만드는 데 이용된다.
* 광합성과 식량 : 광합성은 빛에너지를 이용하여 유기분자를 만든다.
* C4, CAM 식물은 수분을 보존하는 독특한 적응 전략이 있다.
7. 광합성과 호흡 (식물의 호흡, 광합성과 비교)
8. 광합성에 영향을 주는 요인 (온도, 빛, 이산화탄소)
9. 광합성의 의의

본문내용

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5. light reaction에서는 전자전달계 (electron transport chain)이 ATP, NADPH, O2를 생산한다.

광합성 명반응에서 주요 과정은 (1)빛에너지 흡수 (2)빛에너지에 의한 전자 흥분 (3)고에너지 전자가 전자전달계를 따라 내려가면서 에너지를 유용한 형태로 전화하여 ATP와 NADPH를 생성하는 것 이다. 광합성의 전자전달계는 세포호흡의 전자전달계와 비슷하며 미토콘드리아 내막처럼 엽록체 틸라코이드막에도 전자 운반체가 배열되어있다.
<그림 12.>에서 두 개의 광계가 모두 빛에너지(노란화살표시)를 흡수하고, 흥분된 전자가 반응중심 엽록소(P680, P700)로부터 1차 전자 수용체로 전달된다는 것을 주목하기 바란다(황금색화살표시). 한편 각각의 1차 전자 수용체는 전자전달계의 첫 번째 전자운반체(electron carrier)로 고에너지 전자를 전달하면서 자신은 산화된다. 그 후 전자는 단계적인 산화환원 반응에 의해 에너지 연결단계(cascade)를 따라 한 전자 운반체에서 다음 전자운반체로 이동된다. 각 단계마다 전자는 에너지를 잃고 그 에너지의 일부가 ATP나 NADPH 분자에 일시적으로 저장된다. 그림의 오른쪽 끝을 보면 NADP+가 환원되면서 NADPH가 생성되는 것을 알 수 있다. 이 과정에서 NADP+는 두 개의 고에너지 전자와 한 개의 수소이온(H+)을 얻는다.
명반응에서 한 분자의 NADPH가 만들어지려면 광계Ⅰ로부터 오는 두 개의 전자가 필요하다. 그렇다면 명반응을 유지시키는 이 모든 전자들은 어디에서 온 것일까? 광계Ⅰ의 경우 그림 중앙에서 볼 수 있는 것처럼 전자 전달계에서 에너지 준위가 가장 낮은 단계에 있던 전자가 P700 엽록소로 들어간다. 광계Ⅱ의 경우는 P 680이 잃어버린 전자를 물분자로부터 얻는다.
이 과정에서 물이 분해되면서 나온 두 개의 전자가 광계Ⅱ에서 잃어버린 두 개의 전자를 채워 주는 것이다. <그림 12.왼쪽아래>를 보면 두 개의 수소이온과 한 개의 산소원자가 남아 있는데 산소원자는 다른 물분자가 분해되어 나온 두 번째 산소원자와 즉시 결합하여 산소분자를 생성한다. 이 산소는 식물세포 밖으로 확산되어 기공을 통해 잎 밖으로 나가게 된다. NADPH, ATP, O2는 명반응의 산물이다. 고에너지 분자인 NADPH와 부산물인 산소가 모두 산화환원 반응으로부터 직접 생성되는 반면 ATP는 세포호흡과 마찬가지로 화학삼투작용(chemiosmosis)에 의해 만들어 진다. 다음 단락에서 엽록체의 화학삼투기작에 대해 살펴보기로 하자.

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참고 자료

생명과학 이론과 현상의 이해 (라이프 사이언스)