제6장. 광합성-반응이 시작되는 곳 에너지원으로서의 태양빛 광합성이란? 광의존반응(명반응) 전자전달계(조절된 에너지 방출) 광독립반응(암반응) 여러 가지 탄소고정 경로
1. 에너지원으로서의 태양빛 빛의 성질 : 광자(photon, 입자)로 구성됨. 전자기 에너지 다발(파장, wavelength). 광자의 파장이 짧을수록 에너지가 크다.@ 색소(pigment): 특정 파장을 지닌 광자들을 흡수하는 분자 집단. 엽록소(Chlorophyll) a: 식물, 녹조류, 광독립영양성 박테리아에 존재. 적색광 및 보라색광 흡수 엽록소b: 추가 파장을 흡수하는 보조색소. 카로티노이드(Carotenoid): 청자색과 청록색 빛을 흡수하는 보조색소 크산토필(Xanthophyll): 노랑, 갈색, 자주, 청색을 띠는 보조색소 피코빌린(Phycobilin): 적색 혹은 청록색 색소. 안토시아닌(anthocyanin): 붉은 자주색의 색소.
엽록소의 구조 엽록소 a : CH3 엽록소 b : COO- 고리구조: 빛의 포획. 마그네슘 원자를 가지는 헴(heme)기. 탄화수소 골격은 세포막내 이중층에 존재.
가을의 나뭇잎 봄과 여름에 존재하던 다량의 엽록소들이 분해되면, 보다 안정한 색소들인 카로티노이드, 크산토필, 그리고 다른 보조색소들의 존재가 드러난다.
흡수스펙트럼 엽록소 a와 b, 베타 카로틴, 피코빌린의 흡수 스펙트럼 작용스펙트럼: 각 파장에서의 광합성 효율을 나타낸 것.
엥겔만의 실험 해캄 광합성에서 생긴 자유 산소 때문에 몰려든 호기성 세균. 흡수 스펙트럼처럼 나타난다.
2. 광합성 반응과 장소 광합성 장소의 추적: 잎>세포>엽록체
엽록체의 내부 엽록체의 구조: 이중막, 틸라코이드, 그라나, 스트로마
광합성 반응: 두 단계 반응 최종산물(예; 설탕, 녹말, 셀룰로오스)
광합성 반응: 두 단계 반응 최종산물(예; 설탕, 녹말, 셀룰로오스)
3. 광의존반응(명반응) 광계(photosystem) 광합성의 첫번째 단계에서는 광계에 의해 수확된 태양빛 에너지에 의해 ATP가 형성된다. 물 분자가 분해되고, 이때 산소가 떨어져 나온다. 조효소인 NADP+는 당을 형성하는 두 번째 단계에서 사용된 전자와 수소를 획득한다. 광수확복합체: 광자의 에너지를 흡수한 전자를 만든다.
NADPH와 ATP의 생성 ATP 생성효소 명반응의 산물: ATP(수소이온 농도 차에 의해)와 NADPH(전자 전달로).
4. 에너지 방출의 조절 생물은 항상 고도로 통제된 방식으로 에너지를 변환시킨다. NADP+ 전자순환! 전자의 비순환!
5. 광독립반응(암반응, 탄소고정반응) rubisco (리불로오스 2인산) (인글리세르산) (인글리세르 알데히드) Sugar factory: 캘빈-벤슨 회로. 루비스코에 의한 이산화탄소의 고정.
6. 여러 식물의 탄소 고정법 서로 다른 환경에 대한 적응! 다육식물들의 줄기 C3 식물: 일반 광합성. 참피나무(Tilia americana). 덥고 건조하면 기공을 닫으므로 세포내 이산화탄소의 농도는 낮고 산소 농도는 높아 광합성을 하지 못한다! 3탄소 화합물인 PGA가 최초 생성물이다. 루비스코가 RuBP에 산소를 고정시키게 되면 광호흡(Photorespiration)이 발생한다. C4 식물: 4탄소 화합물(옥살로아세트산, OAA)의 생성. 옥수수(Zea mays). 엽육세포내의 산소농도에 관계없이 탄소를 고정한다. 캘빈회로는 유관속초 세포에서 이루어진다. 다육식물들의 줄기 CAM 식물: 밤에 이산화탄소 흡수, C4회로 이용. 비버꼬리 선인장(Opuntia basilaris). C4회로와 캘빈 회로가 동일한 장소(엽육세포)에서 일어나지만 시간 차이가 있다.(암반응이 낮에 기공을 닫은 상태에서 수행된다)
탄소고정과정의 변이