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9.1:

광합성이란 무엇인가?

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What is Photosynthesis?

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광합성은 생화학적 방법 중 하나인데,녹색 식물, 대부분의 조류들,그리고 남세균들이 빛으로부터 에너지를 만들어서생물학적 기능을 위한 연료를 화합물에 저장하는 것을 의미합니다.예를 들어, 육상 식물들은 흙에 있는 수분,공기에 있는 이산화탄소,그리고 태양에 있는 에너지를 사용하여 포도당을 합성해냅니다.그리고 그 포도당은 식물의 성장, 발달, 생리를 위한 연료를 공급합니다.우리가 내쉬는 산소는 이 과정의 부산물로 배출됩니다.

9.1:

광합성이란 무엇인가?

광합성(photosynthesis)은 식물과 일부 박테리아에서 일어나는 여러 부분으로 구성된 생화학적인 과정입니다. 광합성은 이산화탄소와 태양 에너지를 흡수하여 포도당(glucose)을 생산합니다. 포도당은 탄수화물의 형태로 화학 에너지를 저장합니다. 광합성의 전체적인 생화학 공식은 6 CO2 + 6 H2O + 빛 에너지 → C6H12O6 + 6 O2입니다. 광합성은 산소를 대기로 방출하고 지구의 대기 산소 농도를 유지하는 데 큰 역할을 합니다.

광합성 반응은 식물 세포에서 막으로 둘러싸인 특수한 구획인 엽록체(chloroplast)에서 발생합니다. 엽록체는 동전처럼 생긴 틸라코이드(thylakoid) 더미로 이루어져 있습니다. 이러한 더미 중 하나를 그라나(단수형 granum; 복수형 grana)라고 합니다. 틸라코이드 막은 식물에 (특히 잎에) 녹색을 주는 녹색 색소인 엽록소(chlorophyll)로 농축되어 있습니다. 엽록소 분자는 빛 에너지를 보라색-파란색 파장과 오렌지색-빨간색 파장으로부터 광자(photon)의 형태로 흡수합니다. 광자는 아데노신삼인산(ATP)과 NADPH를 생성하는 광계 II(Photosystem II)와 광계 I(Photosystem I)의 반응을 촉진하는 연쇄작용(cascade)을 시작합니다. 이 두 분자는 엽록체의 스트로마(stroma)에서 일어나는 캘빈회로(Calvin cycle) 내 빛 비의존성 반응을 촉진하여 복합 탄수화물을 생산하는 데 사용됩니다.

건조하고 더운 기후에서 자라는 옥수수와 선인장과 같은 일부 식물은 당을 생산하기 위해 C4와 CAM 경로와 같은 탄소고정 과정(carbon-fixing process)을 사용합니다. 이러한 기후 적응은 광호흡(photorespiration; 루비스코(RuBisCO) 효소가 CO2를 결합해 당을 생산하지 않고 O2를 결합해 당을 태우는 과정)을 줄여줍니다. CAM 식물과 C4 식물은 CO2 고정(CO2 fixation)과 포도당 합성(glucose synthesis)을 시간상으로 분리하거나 전문화된 세포 구획(cell compartment)을 사용하여 분리합니다.

Suggested Reading

Johnson, Matthew P. “Photosynthesis.” Essays in Biochemistry 60, no. 3 (October 31, 2016): 255–73. [Source]

Flügge, Ulf-Ingo, Peter Westhoff, and Dario Leister. “Recent Advances in Understanding Photosynthesis.” F1000Research 5 (December 21, 2016): 2890. [Source]