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제6장. 광합성-반응이 시작되는 곳 에너지원으로서의 태양빛 광합성이란? 광의존반응(명반응) 전자전달계(조절된 에너지 방출)
광독립반응(암반응) 여러 가지 탄소고정 경로
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1. 에너지원으로서의 태양빛 빛의 성질 : 광자(photon, 입자)로 구성됨. 전자기 에너지 다발(파장, wavelength). 광자의 파장이 짧을수록 에너지가 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.
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엽록소의 구조 엽록소 a : CH3 엽록소 b : COO- 고리구조: 빛의 포획. 마그네슘 원자를 가지는 헴(heme)기.
탄화수소 골격은 세포막내 이중층에 존재.
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가을의 나뭇잎 봄과 여름에 존재하던 다량의 엽록소들이 분해되면, 보다 안정한 색소들인 카로티노이드, 크산토필, 그리고 다른 보조색소들의 존재가 드러난다.
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흡수스펙트럼 엽록소 a와 b, 베타 카로틴, 피코빌린의 흡수 스펙트럼 작용스펙트럼: 각 파장에서의 광합성 효율을 나타낸 것.
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엥겔만의 실험 해캄 광합성에서 생긴 자유 산소 때문에 몰려든 호기성 세균. 흡수 스펙트럼처럼 나타난다.
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2. 광합성 반응과 장소 광합성 장소의 추적: 잎>세포>엽록체
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엽록체의 내부 엽록체의 구조: 이중막, 틸라코이드, 그라나, 스트로마
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광합성 반응: 두 단계 반응 최종산물(예; 설탕, 녹말, 셀룰로오스)
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광합성 반응: 두 단계 반응 최종산물(예; 설탕, 녹말, 셀룰로오스)
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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.
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NADPH와 ATP의 생성 ATP 생성효소 명반응의 산물: ATP(수소이온 농도 차에 의해)와 NADPH(전자 전달로).
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4. 에너지 방출의 조절 생물은 항상 고도로 통제된 방식으로 에너지를 변환시킨다. NADP+ 전자순환! 전자의 비순환!
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5. 광독립반응(암반응, 탄소고정반응) rubisco
(리불로오스 2인산) (인글리세르산) (인글리세르 알데히드) Sugar factory: 캘빈-벤슨 회로. 루비스코에 의한 이산화탄소의 고정.
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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)
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탄소고정과정의 변이
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