광합성과 같은 반응에서 빛의 반응을 유발할 때 빛 에너지가 어떻게 분자에 흡수되나요?
안녕하세요. 광합성이나 광해리 반응과 같은 반응에서 빛을 가하여 반응을 유발할 때 빛 에너지가 어떻게 분자에 흡수되어 반응을 촉진하는 것인가요?
안녕하세요. 말씀해주신 것과 같이 광합성과 같은 빛 의존 반응에서 빛 에너지는 중요한 역할을 하는데요, 빛은 파동이자 입자 성질을 동시에 가지는데, 광합성에 관여할 때는 광자라는 에너지 패킷으로 작용합니다. 이 광자가 특정 분자, 특히 엽록소같은 광합성 색소에 도달하면, 분자의 전자와 상호작용을 하게 됩니다. 이때 엽록소 분자는 공명 구조를 가진 포르피린 고리 중심에 마그네슘 이온을 가지고 있으며, 이 구조는 π 전자들이 넓게 퍼져 있는 공액 이중 결합을 형성하는데요, 이러한 π 전자들은 상대적으로 들뜰 수 있는 에너지 준위 차이가 작기 때문에 가시광선 영역의 광자가 가진 에너지와 잘 맞습니다. 이때 광자가 이 분자에 흡수되면, 전자는 원래의 바닥상태에서 더 높은 에너지 준위인 들뜬 상태로 전이하게 되며, 이 들뜬 전자는 매우 불안정하기 때문에 곧 에너지를 전달하거나 화학 반응에 사용되는 것입니다. 예를 들어, 광합성에서는 엽록소의 들뜬 전자가 전자전달계의 1차 전자수용체로 이동하며, 결과적으로 전자전달계에서 ATP와 NADPH 합성을 유도하고, 광해리 반응을 통해 물이 분해되어 산소가 발생시킵니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
빛은 광자라는 입자로 구성되어 있습니다. 특정 분자는 이러한 광자를 흡수할 수 있습니다.
분자가 이러한 광자를 흡수하는 과정은 전자의 들뜲이라 불리는 전자의 위치에너지 변화와 관련이 있습니다. 분자는 안정된 상태이기에 바닥 상태인데 이때 광자라는 에너지를 얻게 되면 들뜬 상태가 됩니다. 들뜬 상태는 불안정한 상태이기에 다식 바닥 상태로 돌아가기 위해 흡수한 광자를 활요하는데 빛을 발하기도 하고 다른 곳으로 에너지를 전달하여 화학반응을 유도하기도 합니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)