학문
엄격한비단벌레5
식물은 밤에 흡수한 이산화탄소를 쓰나요?
일부 식물은 수분 손실을 줄이려고 밤에 기공을 열어 이산화탄소를 흡수한다는 설명을 봤습니다. 광합성에는 빛이 필요한데 어두울 때 흡수한 기체를 어떻게 활용하는지 궁금한데요. 이 식물들은 밤에 받아들인 이산화탄소를 어떤 형태로 저장했다가 낮에 사용하나요? 또한 이러한 식물로는 어떤게 있는지요
2개의 답변이 있어요!
비단벌레님 말씀이 맞습니다.
일부 식물은 건조한 환경에서 수분 손실을 막기위해 밤에 기공을 열어 이산화탄소를 흡수합니다.
이를 CAM 광합성이라 하는데, 사막이나 물이 부족한 환경의 식물들이 주로 사용하는 방식입니다.
밤에 흡수한 이산화탄소는 세포 내에서 화학 반응을 통해 말산(유기산) 형태로 전환되며, 생성된 말산은 세포 내 거대한 저장고인 액포에 보관됩니다.
그리고 낮이 되면 수분 증발을 막기 위해 식물은 기공을 닫아두는데, 대신 액포에 저장해 뒀던 말산을 다시 분해해 내부로 고농도의 이산화탄소를 방출합니다. 그리고 이 이산화탄소와 낮에 얻은 태양광 에너지를 결합해 광합성을 진행하는 것입니다.
즉, 밤에 원료를 모아두고 낮에 태양광만 이용하는 시차 분리 생존 전략이며, 대표적인 식물로는 선인장, 다육식물, 파인애플, 알로에, 난초류 등이 있습니다.
안녕하세요, 엄격한비단벌레5님. 이중철 전문가입니다.
먼저, 건조한 환경에 적응한 일부 식물은 밤에 흡수한 이산화탄소를 액포 속에 말산이라는 유기산 형태로 임시 저장해 두었다가, 낮이 되면 이를 다시 분해해 광합성에 사용합니다. 이러한 방식을 돌나물산 대사라고 부르며, 선인장이나 파인애플 같은 식물에서 대표적으로 나타난답니다.
■ 밤의 이산화탄소 고정과 말산 형태의 저장
사막처럼 덥고 건조한 곳에 사는 식물은 낮에 기공을 열면 수분이 한꺼번에 증발해 말라 죽을 위험이 큽니다. 따라서 기온이 낮고 습도가 높은 밤에 기공을 열어 이산화탄소를 받아들이는데요. 빛이 없는 밤에는 포도당을 만드는 캘빈 회로가 작동하지 못하므로, 식물은 효소를 이용해 이산화탄소를 탄소 4개짜리 유기산인 말산으로 바꿉니다. 생성된 말산은 세포 내 저장 창고인 액포에 쌓이기 때문에 밤사이 잎 내부는 산성을 띠게 됩니다.
■ 낮의 기공 폐쇄와 캘빈 회로를 통한 광합성
해가 뜨면 식물은 수분 손실을 막기 위해 기공을 굳게 닫습니다. 대신 밤새 액포에 보관해 둔 말산을 꺼내어 분해함으로써 이산화탄소를 다시 분리해 내는데요. 기공이 닫혀 있어도 잎 내부에는 고농도의 이산화탄소가 공급되므로, 엽록체는 낮 동안 햇빛으로 만든 에너지 물질인 ATP와 NADPH를 활용해 캘빈 회로를 가동하고 포도당을 정상적으로 합성할 수 있거든요.
■ 대표적인 CAM 식물의 종류
이처럼 밤과 낮의 시간차를 두고 광합성을 수행하는 식물을 CAM 식물이라고 하며, 대표적으로 선인장, 알로에, 용설란, 돌나물, 채송화 같은 다육식물이 있습니다. 또한 열대 과일인 파인애플과 바닐라, 일부 난초류 역시 이러한 대사 방식을 통해 건조한 환경에서도 효율적으로 살아갑니다.
정리하자면,
건조 기후에 적응한 CAM 식물은 수분 증발을 막기 위해 밤에 기공을 열어 흡수한 이산화탄소를 말산 형태로 액포에 저장해 두었다가, 기공을 닫은 낮에 말산을 다시 분해해 꺼낸 이산화탄소와 빛에너지를 결합하여 포도당을 합성하며, 선인장과 파인애플, 알로에 등이 이에 해당한답니다.
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