광합성 - ○ 사람을 살리는 실내식물 (3)

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광합성

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        ■ 식물의 기능과 기초생리 [2] - 광합성 

 

== 식물체에서 녹색으로 보이는 부분은 그 부위의 세포 속에 엽록체가 있기 때문이며, 이곳에서 광합성이 일어납니다.

광합성은 공기 중의 이산화탄소와 토양 내 물이 빛에너지를 이용하여 엽록체 내에서 탄수화물과 산소를 만드는 과정입니다.

식물은 잎 뒷면에 주로 있는 기공이라는 작은 구멍으로 대기에서 이산화탄소를 흡수합니다.

식물 뿌리는 토양에서 수분을 흡수하여 식물 전체로 이동시킵니다.

그러나 실제로 식물체가 이용하는 수분은 극히 일부분이며, 수분은 대부분 잎의 기공을 통해서 증산됩니다.

잎에는 엽록소와 다른 색소가 있는데, 이러한 색소는 광원에서 빛에너지를 흡수하고, 이 에너지는 광계에서 물분자를 산소와 수소로 분열시키는데 사용됩니다.

이러한 명반응의 결과, 식물체는 이산화탄소를 고정시키는데 필요한 에너지(ATP)와 강한 환원체(NADPH)를 만들게 됩니다.

이 반응의 부산물로 발생하는 산소는 기공을 통해서 대기로 방출됩니다.

그리고 명반응에서 만들어진 에너지와 환원체는 암반응이라고 하는 복잡한 화학반응에 사용되며, 그 결과 수소와 이산화탄소가 당으로 전환됩니다.

엽록체 안에는 스트로마(stroma)라는 진한 액체가 들어 있고, 그곳에 얇은 원판 모양의 막으로 된 주머니들이 정교하게 배열되어 있는데 이를 틸라코이드(thylakoid)라고 합니다.

틸라코이드가 집중적으로 쌓여있는 부분을 그라나(grana)라고 하는데, 바로 이 부분에서 명반응이 일어납니다.

반면에, 이산화탄소를 고정시키는 암반응은, 스트로마 내에 있는 일련의 효소들이 진행시킵니다.

광합성으로 생성된 당은 식물의 형체를 이루는 다양한 조직과 삶에 필요한 수많은 화학물질의 골격과 이를 합성하는데 필요한 에너지원으로 사용됩니다.

다양한 환경요소가 식물체 잎의 기공개폐에 영향을 미치는데, 이에 따라서 식물체가 광합성을 하는 패턴도 달라집니다.

예를 들면, 식물은 대부분 일출 때 기공이 열려서 광합성을 시작하며 날이 어두워지면 기공이 닫히고 광합성도 중단됩니다.

그리고 낮 동안에는 광합성과 호흡이 동시에 일어나지만 밤에는 호흡만 일어나게 됩니다.

이러한 식물을 보통 C3 또는 C4 식물이라고 하며, 온대성 식물 및 아열대성 식물이 대부분 여기에 속합니다.

한편, 선인장이나 다육식물들은 CAM이라는 다른 패턴으로 증산작용과 광합성을 합니다.

원산지의 특성상 낮 동안에 기공을 열면 광합성은 가능하지만 그 대신 엄청난 양의 수분이 동시에 소실되기 때문에, 이들 식물들은 밤에만 기공을 열고 이산화탄소를 축적하여, 증산을 통한 수분소실을 최소화합니다.

결과적으로 이런 식물들은 보통의 식물들과는 달리 낮 동안에는 기공을 열지 않고 전날 밤에 축적한 이산화탄소를 이용해 광합성을 합니다.

물론 호흡은 앞에서 말씀드린 식물들과 동일하게 주간/야간으로 계속하게 됩니다.

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