4. 광합성에 의한 유기물 생산
<목차>
1. 생명체와 광합성
2. 명반응
3. 탄소반응
4. 광합성산물
학습개요
생명체가 정상적인 생명활동을 하는데 필요한 유기물은 독립영양생물(autotrophs)이 광합성을 해서 합성한 것이다. 광합성은 엽록체에서 흡수한 빛에너지로 ATP와 NADPH를 생산하고 이산화탄소를 고정하게 된다. 이 강에서는 식물의 광합성에 의한 유기물생산에 대해서 학습한다.
학습목표
광합성의 명반응과 탄소반응을 설명할 수 있다.
빛에너지가 화학에너지로 전환되는 과정을 설명할 수 있다.
엽록체의 구조와 광합성의 관계를 설명할 수 있다.
C3, C4 및 CAM 광합성을 설명할 수 있다.
광합성에 영향을 미치는 환경요인에 대해서 설명할 수 있다.
주요용어
명반응
: 광조건에서 일어나는 광합성 대사반응. 집광에 의해 여기된 엽록소에서 방출된 전자가 전자전달계를 거치면서 ATP를 생산하는 한편 수소공여체인 NADPH를 만들어 이산화탄소의 고정에 필요한 에너지와 수소를 준비하는 과정
탄소반응(칼빈회로, 암반응)
: 엽록체의 스트로마에서 명반응에서 생성된 ATP와 NADPH를 이용하여 탄산가스를 당으로 고정하는 과정
광호흡
: 광합성 과정에서 광과 산소가 있는 조건에서 탄산가스가 발생하는 대사작용. 미토콘드리아에서 일어나는 호흡이 아니기 때문에 광호흡이라고 부른다.
광계
: 광합성 과정에서 광에너지를 흡수하여 명반응을 이끄는 2개의 색소계. 장파장(690nm 이상)의 광을 흡수하여 반응하는 제1광계와 단파장(690nm 이하)의 광을 흡수하여 반응하는 제2광계가 있으며, 두 광계가 함께 작용할 때 최대광합성이 이루어진다.
1. 생명체와 광합성
(1) 엽록체(chloroplast)
(2) 광합성(photosynthesis)
6CO2 + 12H2O +빛에너지 → 6CO2+ 12H2O +빛에너지
6CO2 + 6H2O +빛에너지 → C6H12O6 +6O2
* 광합성 관련 무기성분
* 식물필수 영양소중 효소 활성화 관여물질 : K, Zn, Mn, Mg
2. 명반응
* 광합성 과정 : 6CO2 + 12H2O + 광E → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O +18 ATP
* 식물별 CO2에 의해 생기는 최초의 안정된 광합성 중간산물 ☞ C3 식물 : PGA(인산글리세르산) C4식물 : OAA(옥살아세트산)
3. 탄소반응
4. 광합성산물
정리하기
광합성에 의한 유기물의 합성은 빛이 참여하는 명반응과 탄소반응 즉 칼빈회로로 구성된다.
명반응은 광계1과 광계2의 상호협조에 의해서 이루어지는데, 명반응에서는 ATP와 NADPH가 생성되고 탄소반응에서는 ATP하고 NADPH를 이용 이산화탄소를 환원시켜서 유기물인 당을 만든다.
엽록체에서 생산되는 최초의 광합성 산물은 3탄당이고 잎의 광합성 산물은 설탕이다.
광합성은 식물의 유전적 특성ㆍ광도ㆍ온도ㆍ이산화탄소ㆍ산소ㆍ수분 등의 여러 요인에 의해서 영향을 받는다.
탄소반응은 반드시 칼빈회로에서 수행되는데 그 과정은 C3ㆍC4ㆍCAM 식물들에서 차이가 있다.
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