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광합성
광합성의 국문명, 영문명, 한자명, 용어설명 및 첨부파일에 대한 정보입니다."
국문명 광합성
영문명 photosynthesis
한자명 光合成
용어설명 녹색식물이 빛에너지(400~700nm)를 이용하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 자유에너지가 높은 유기물을 합성하는 과정이다. 이 과정에서 O2를 발생하는데 지구상의 산소농도는 주로 녹색식물의 광합성에 영향을 받는다. 육상생물의 광합성 건물량은 100×109ton정도로서 이중 2/3는 수목에 의하여 생산된다. 주요 광합성 색소는 엽록소이고 보조색소로서 카로티노이드, 크산토필 등이 있다. 엽록체의 구조는 엽록소를 함유하고 있는 grana와 엽록소가 없는 stroma로 구분되어 있는데 각각 광반응과 암반응을 담당하고 있다. 광반응은 grana속의 엽록소가 빛에너지를 모아 물(H2O) 분자를 분해하여 산소(O2)를 방출하고 전자 및 수소이온을 NADP와 ADP에 전달하고 자유에너지수준이 높은 NADPH+H+와 ATP를 생성하는 반응이다. 암반응은 엽록소가 없는 stroma에서 광반응에서 만들어진 NADPH2, ATP를 이용하여 CO2를 환원시켜 유기물로 합성하는 반응이다. 광합성 반응은 호흡과정의 역과정이라고 할 수 있다. 광합성과정은 광도, 온도, 수분, 탄산가스등의 외부요인과 각 수종의 식물인자(잎의 나이, 구조, 크기, 엽록소함량, 기공수, 엽면적, 광합성 기간, 탄수화물의 이용)의 영향을 받는다. 암반응과정에서 외부로부터 식물체내에 유입된 탄산가스가 처음으로 결합되는 방식에 따라 C3, C4, CAM 식물군으로 나눈다. 대부분의 녹색식물은 C3식물군에 속한다. C3식물군은 CO2가 5탄당인 ribulose-biphosphate(RuBP)와 결합하여 탄소수가 3개인 3-phosphoglyceric acid (3-PGA) 2분자를 생산한다. 3-PGA는 순환적인 화학반응으로 6탄당인 glucose 또는 fructose를 만들고 다시 RuBP로 되어 또다시 CO2와 결합한다. 이 순환적 화학반응을 Calvin Cycle이라고 하는데 이 cycle은 C4 또는 CAM식물에도 존재한다. C4식물군은 엽육세포의 CO2가 처음으로 phosphoenolpyruvate(PEP)와 결합하여 탄소가 4개인 oxalacetic acid(OAA)로 되고, OAA는 malic acid로 된다. Malic acid는 유관속초 세포로 이동하여 CO2와 pyruvic acid로 분해되고 이 CO2는 Calvin 회로에 의하여 고정된다. 유관속초 세포의 pyruvate는 엽육세포로 이동하여 PEP로 되어 다시 CO2와 결합한다. 유관속초 세포에는 grana가 없는 큰 엽록체가 암반응을 수행한다. C4식물군은 광도와 기온이 높은 열대지방에서 광호흡이 없이 효율적으로 광합성을 할 수 있어 건물생산량이 높다. 목본식물은 대부분이 C3식물이고, C4식물은 아주 적다. CAM(Crassulaceae Acid Metabolim) 식물들은 대부분 사막에서 자라는 다육식물(선인장, 돌나물)이다. CO2 고정양식은 C4식물과 비슷하지만 밤에 기공을 열어 CO2를 흡수하고 PEP와 결합하여 액포에 malate로 저장했다가 낮에 기공이 닫힌 상태에서 저장 malate에서 나온 CO2를 C3경로로 고정한다. 총광합성량은 식물이 CO2를 고정한 총량이며 이 중에서 호흡과정에서 배출한 CO2의 양을 뺀 량이 순광합성량이다. 식물이 순광합성 만큼 1차 생장을 한다. 온도 및 광조건이 좋은 열대우림의 수목들은 온대림수목에 비하여 총광합성량이 아주 높지만 호흡량이 또한 높아서 순광합성량은 총광합성량의 차이만큼 높지는 않다. 총광합성량과 호흡량이 같아 순광합성량이 0이 되는 광도 또는 CO2농도를 광보상점이라고 하고, 광도 또는 CO2농도가 증가하여도 순광합성량이 증가하지 않는 점을 광포화점이라고 한다.
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