핵심 개념
광합성은 수목의 엽록체에서 빛에너지를 이용하여 이산화탄소($CO_2$)와 물($H_2O$)로부터 유기물(포도당)을 합성하고 산소($O_2$)를 방출하는 생화학적 동화작용입니다.
전체 반응식: $6CO_2 + 12H_2O + \text{광에너지} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$
상세 설명
- 명반응(광화학 반응): 엽록체 틸라코이드 막에서 발생하며, 빛에너지를 흡수하여 물($H_2O$)을 광분해하고 산소($O_2$)를 방출하며 동화력인 $ATP$와 $NADPH$를 생성합니다.
- 암반응(탄소고정 반응/캘빈회로): 엽록체 스트로마에서 발생하며, 명반응 산물($ATP$, $NADPH$)과 Rubisco 효소를 이용해 $CO_2$를 고정하여 최종적으로 포도당을 합성합니다.
- 수목의 광합성 경로: 대부분의 수목은 최초 $CO_2$ 고정 산물로 3탄소 화합물(3-PGA)을 형성하는 C3 식물에 해당합니다.
명반응과 암반응 비교
| 구분 | 명반응 (Light Reaction) | 암반응 (Dark Reaction) |
|---|---|---|
| 장소 | 틸라코이드 막 (Thylakoid) | 스트로마 (Stroma) |
| 필요 요소 | 빛, 물($H_2O$), 엽록소 | $CO_2$, $ATP$, $NADPH$, Rubisco |
| 주요 산물 | $O_2$, $ATP$, $NADPH$ | 포도당($C_6H_{12}O_6$), $ADP$, $NADP^+$ |
시험 포인트
- 광보상점과 광포화점: 음수는 양수에 비해 광보상점과 광포화점이 모두 낮아 약한 광선에서도 생존에 유리합니다.
- 광호흡(Photorespiration): 고온 및 건조 조건에서 Rubisco 효소가 $CO_2$ 대신 $O_2$와 결합하여 광합성 효율을 크게 저하시키는 현상입니다.
- 광합성 색소의 광 흡수: 엽록소 a와 b는 청색광(430~450nm)과 적색광(640~660nm)을 주로 흡수하고 녹색광은 대부분 반사 및 투과시킵니다.
- 수분 스트레스의 영향: 토양 건조 시 기공 폐쇄가 일어나 $CO_2$ 흡수가 차단되면서 광합성 속도가 급격히 감소합니다.
관련 용어
- 틸라코이드(Thylakoid)
- 스트로마(Stroma)
- 루비스코(Rubisco)
- 광보상점(Light Compensation Point)
- 광포화점(Light Saturation Point)
- 광호흡(Photorespiration)