광합성

광합성

식물은 물과 이산화탄소 같은 무기질로 설탕을 만들 수 있다.

생물학

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관련 엑스트라

장면

광합성의 원칙

잎 구조

광합성

세포

광반응의 단계

암반응의 단계

인공 잎

애니메이션

내레이션

광합성 동안, 식물은 광에너지를 사용해 무기물, 즉 이산화탄소로부터 유기재, 포도당을 만든다. 산소도 같은 과정의 결과다.

광합성은 식물의 녹색부분, 즉 , 또한 자주 부드러운 줄기에서 일어난다. 식물의 녹색의 원인은 동화 조직의 세포에 있는 대량의 엽록체다. 광합성은 구체적으로 이 엽록체에서 일어난다.

역록체는 이중막이 있다. 내막은 원반 모양인 틸라코이드를 형성한다. 틸라코이드는 서로 위로 쌓여 그라나라고 하는 막 구조가 된다. 틸라코이드막은 광합성의 광반응 단계를 위한 주요 효소를 속한다.

이 중에서는 두 광계, 또한 그들 사이에 있는 전자 전달 연쇄계가 제일 중요하다. 광계들은 빛을 흡수하는, 단백질 경계 색소를 속하는데 그 중에서도 엽록소는 제일 중요하다. 광계 II중앙 엽록소 A 분자는 광자에 의해 자극되고 전자내보낸다. 전자는 전자 전달계에 들어간다.
산화 전자 부족 엽록소는 없어진 전자를 분자로 대신한다. 그러므로 분해된다. 물 분자의 산소 원자산소 분자를 형성하면서 양자는 막 중심에서 쌓인다.
전자 전달 연쇄계의 첫째 구성원은 플라스토퀴논인데 이는 전자를 사이토크롬 콤플렉스로 전달한다. 시토크롬은 철 함유 단백질인데 전자를 플라스토시아닌으로 전송하면서 틸라코이드 내부로 더 많은 양자를 퍼낸다.
전자는 전자 전달 연쇄계에서 광계I로 전달된다. 광계I의 중앙 클로로필 분자전자 부족 상태다. 이전에 관자에게서 자극을 받아 전자를 내보냈기 때문이다. 다음으로, 전자는 페레독신 분자에 의하여 페레독신-NADP+환원효소로 전송된다.
광반응 단계 때, 양자에서 쌓이니까 틸라코이드 내부의 양자 농도증가하므로 양전하로 하전된다. 이의 결과는 외부 추진력이다. 농도와 전화 균등화로 인해 체계는 고에너지 상태에서 저 에너지 상태로 바뀌기 때문에 양자는 ATP아제를 통해 외부로 나가면서 에너지가 방출된다. 이 에너지는 ATP 생산 때 쓰인다. 또, 방출된 전자와 양자는 NADP가 받아들이고 NADPH로 바꾼다.
요약해서 말하면 광자의 에너지양자불균형 분포를 일으킨다. 이의 결과는 추진력인데 ATP 생산 때 쓰인다.

암반응은 빛과 관계가 없다. 이 단계 동안, 광반응 단계 때 생산된 NADPH의 수소이온과 ATP의 에너지를 사용하여 이산화탄소는 유기 화합물에 통합된다.
3개의 5 카본 설탕분자를 써서 시작해 봅시다. 모두 합해서 탄소원자15 개가 있다. 한 효소 단백질은 각 설탕분자에 한 이산화탄소 분자를 결합시킨다. 그러면서 생산물은 나눠져 6 개의 삼탄소분자가 형성된다. 탄소원자는 다 18 개가 있다. 다음으로, 한 NADPH, 또한 한 ATP를 써서 6 개의 글리르알데히드-3-인산이 형성된다. 이들 중에서 하나순환에서 나가는 동안 다른 분자들은 3 개의 ATP를 사용하여 다시 3 개의 5 카본 설탕분자로 바뀐다. 이때, 순환은 또 시작된다.
요약해서, 이 순환에서는 광반응 단계 때 생산된 ATPNADPH를 사용해 하나의 삼산소 분자가 만들어진다. 두 순환 동안 두 개의 산삼소 분자가 생기는데 서로 붙여 한 육산소 포도당분자를 형성한다. 이렇게 생산된 포도당은 식물이 탄수화물 통합을 위해 이후의 대사 과정 때, 또한 ATP 생산을 위해 소화작용 때 사용할 것이다.

광합성을 모방하기 위해 인공계를 생산하도록 실험은 수행되었다. 인공 잎의 경우, 광반응과 암반응은 별도의 도관에서 발생한다. 광반응은 질화물 반도체에서 발생하는데 이는 빛에 노출되었으면 분배한다. 산소는 거품으로서 분출되면서 전자양자들은 다른 도관으로 전송된다. 이 도관은 암반응의 곳이다. 여기는 이산화탄소로부터 개미산을 만들기 위해 금속 촉매가 쓰인다. 이 체계는 일광의 에너지를 사용하는 것을 가능하게 하며 대기이산화탄소함량을 감소시키는 데에도 도움이 될 수 있다. 그러므로 온실 효과, 또한 지구온난화도 감소시킬 수 있을 것이다.

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