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바나나를좋아하는원숭이
광합성의 명반응과 암반응은 각각 어떤 장소에서 일어나며, 두 과정은 어떤 역할을 담당하나요?
식물의 광합성은 빛에너지를 화학에너지로 전환하는 중요한 생명 활동이라고 들었습니다. 광합성의 명반응과 암반응은 각각 어떤 장소에서 일어나며, 두 과정은 어떤 역할을 담당하나요? 또한 빛의 세기, 이산화탄소 농도, 온도와 같은 환경 요인이 광합성 속도에 미치는 영향은 무엇인가요?
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 광합성은 식물이 빛에너지를 화학에너지로 전환하여 포도당과 같은 유기물을 만드는 과정인데요, 우선 명반응은 엽록체의 틸라코이드막에서 일어납니다. 명반응에서는 빛을 직접 이용하여 엽록소가 빛에너지를 흡수하고, 물을 분해하여 산소를 방출하며, 이때 광합성에 필요한 에너지 저장 물질인 ATP와 환원력을 가진 NADPH가 생성됩니다. 다음으로 암반응은 엽록체의 스트로마에서 일어나는데요, 암반응은 빛을 직접 사용하는 과정은 아니지만, 명반응에서 만들어진 ATP와 NADPH를 이용하여 공기 중의 이산화탄소를 고정하고 여러 효소 반응을 거쳐 포도당과 같은 유기물을 합성합니다. 이러한 일련의 반응을 캘빈 회로라고 부르며, 명반응에서 생성된 ATP와 NADPH가 있어야 진행될 수 있으므로 실제로는 대부분 낮 동안 활발하게 일어납니다.
광합성 속도는 여러 환경 요인의 영향을 받는데요, 그중에서 빛의 세기가 증가하면 명반응이 활발해져 광합성 속도도 증가합니다. 하지만 일정 수준 이상에서는 광합성에 필요한 효소나 이산화탄소가 제한 요인이 되므로 더 이상 속도가 증가하지 않습니다. 이산화탄소 농도도 중요한 요인인데요, 이산화탄소는 암반응의 원료이므로 농도가 높아질수록 일정 범위까지는 광합성 속도가 증가합니다. 하지만 역시 일정 농도 이상에서는 다른 요인이 제한 요소가 되어 증가가 멈추게 됩니다. 온도는 특히 암반응에 영향을 크게 미치는데요, 암반응은 효소가 관여하는 과정이기 때문에 적절한 온도에서는 효소 활성이 높아져 광합성이 활발해집니다. 하지만 온도가 너무 낮으면 효소의 활성이 감소하고, 너무 높으면 효소가 변성되거나 기공이 닫혀 이산화탄소 흡수가 줄어들어 광합성 속도가 오히려 감소할 수 있습니다. 감사합니다.
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채택된 답변식물의 광합성은 엽록체에서 빛에너지를 화학에너지로 전환하는 생명활동입니다.
명반응은 엽록체의 틸라코이드 막에서 빛을 흡수해 화학에너지인 ATP와 NADPH를 만들고 산소(O2)를 배출하는 과정입니다. 반면 암반응은 엽록체의 스트로마에서 명반응의 에너지와 이산화탄소를 이용해 최종 물질인 포도당을 합성하는 과정입니다.
그리고 빛의 세기가 강해질수록 광합성 속도가 증가하다가, 일정 한계점인 광포화점에 도달하면 더 이상 증가하지 않고 일정해집니다.
또 이산화탄소 농도도 높아질수록 속도가 빨라지지만, 이 역시 특정 포화점을 넘어서면 상한선에 도달해 유지됩니다.
온도는 대략 30도에서 최고 속도를 내며, 이보다 너무 낮으면 효소 활동이 둔해져 속도가 떨어지는데, 특히 40도 이상으로 너무 높아지면 광합성에 관여하는 효소가 변성되어 속도가 급격히 떨어지게 됩니다.
안녕하세요, 원숭이님. 이중철 전문가입니다.
우선, 광합성은 식물이 빛 에너지를 이용해 이산화탄소와 물을 포도당으로 만들어내는 중요한 생명 활동이라고 할 수 있는데요. 질문 주신 명반응과 암반응은 광합성의 두 가지 단계로, 각각 다른 장소에서 일어나며 서로 다른 역할을 담당하고 있답니다.
■ 광합성의 명반응과 암반응의 장소와 역할
1. [명반응의 장소] 엽록체의 틸라코이드막(그라나)
1) 틸라코이드는 납작한 주머니들이 여러 개 쌓아 둔 구조인 그라나를 형성합니다.
2) 틸라코이드막에는 엽록소와 전자전달계가 있어 명반응이 일어납니다.
2. [명반응의 역할] 빛 에너지를 화학 에너지로 전환
1) 물을 분해해서 수소와 산소로 나눕니다.
2) 산소는 밖으로 내놓고, 수소와 빛 에너지를 이용해 ATP 와 NADPH 를 생성합니다.
3) 명반응에서는 빛 에너지를 이용하여 18개의 ATP를 생성합니다.
즉, 쉽게 요약 정리하면,
[Input] 물, ADP, NADP → [Output] NADPH₂, ATP, 산소
3. [암반응의 장소] 엽록체의 스트로마(기질)
1) 스트로마는 엽록체 내부를 채우는 액체로 채워져 있습니다.
2) 엽록소가 없는 스트로마에서 햇빛이 없어도 일어날 수 있기 때문에 암반응이라고 불립니다.
4. [암반응의 역할] 이산화탄소를 포도당으로 합성
1) 명반응에서 생성된 ATP 와 NADPH₂ 를 이용해 이산화탄소 (CO₂)로부터 포도당과 같은 탄수화물을 합성합니다.
2) 암반응에는 무수히 많은 효소가 관여하고 있기 때문에 온도의 영향을 받습니다.
3) 보통 캘빈회로라 불리는 순환 과정을 거쳐서 포도당이 만들어집니다.
4) 포도당 한 분자를 만들기 위해 이산화탄소 6 분자와 NADPH 12 분자가 필요하고, 18 개의 ATP 에 의해 에너지가 제공됩니다.
즉, 쉽게 요약 정리하면,
[Input] CO₂, NADPH₂, ATP → [Output] 포도당, NADP, ADP
■ 환경 요인이 광합성 속도에 미치는 영향
1. 빛의 세기
1) CO₂의 농도, 온도가 일정하면 빛의 세기가 강할수록 광합성 속도는 증가합니다.
2) 빛의 세기가 어느 한계에 이르면 광합성 속도는 더 이상 증가하지 않고 일정해집니다.
3) 이때의 빛의 세기를 '광포화점'이라고 합니다.
4) 빛이 강할수록 기포가 많이 생성되어 산소가 많이 발생하므로 광합성 속도가 빠릅니다.
2. 이산화탄소 농도
1) CO₂의 농도가 증가할수록 어느 정도까지는 광합성 속도가 증가합니다.
2) 대기 중 CO₂의 농도인 약 0.03%~0.1% 에 이르면 그 이상 CO₂의 농도가 높아져도 광합성 속도는 더 이상 증가하지 않고 일정해집니다.
3) 빛이 강할수록 이산화탄소 농도에 영향을 많이 받습니다.
3. 온도
1) 빛이 약할 때:
광합성 속도에 영향을 미치지 못하며, 명반응의 속도에 의해 결정됩니다.
2) 빛이 강할 때:
약 35℃ 가 넘으면 광합성 속도가 급격히 감소하며, 암반응 속도에 의해 결정됩니다.
3) 보통 35℃에서 가장 잘 일어납니다.
4) 암반응에는 무수히 많은 효소가 관여하고 있기 때문에 온도의 영향을 받습니다.
< 광합성 전체 과정 요약 >
1. 명반응
햇빛 에너지를 조효소인 ATP 와 NADPH 에 저장합니다.
엽록체의 그라눔(granum) 부분에서 햇빛이 있는 상황에서만 진행됩니다.
2. 암반응
명반응에서 생성된 ATP 와 NADPH 를 이용해 이산화탄소를 환원시켜 탄수화물을 합성합니다.
햇빛이 없어도 일어날 수 있지만, 명반응에서 생성된 ATP 와 NADPH 가 존재할 때에만 발생할 수 있습니다.
정리하자면,
광합성의 명반응은 엽록체의 틸라코이드막(그라나)에서 일어나며 물을 분해해서 산소를 방출하고 ATP 와 NADPH 를 생성하는 역할을 합니다. 암반응은 엽록체의 스트로마에서 일어나며 명반응에서 생성된 ATP 와 NADPH 를 이용해 이산화탄소를 포도당으로 합성하는 역할을 해요. 환경 요인 중 빛의 세기는 강할수록 광합성 속도가 증가하지만 광포화점 이상에서는 일정해지고, 이산화탄소 농도는 증가할수록 어느 정도까지 광합성 속도가 증가하지만 0.03%~0.1% 이상에서는 일정해지며, 온도는 35℃에서 가장 잘 일어나고 35℃ 이상에서는 급격히 감소한답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
명반응은 엽록체의 틸라코이드막에서 빛에너지를 이용해 ATP와 NADPH를 만들고 산소를 방출합니다. 암반응은 스트로마에서 ATP와 NADPH를 사용해 이산화탄소로 포도당을 합성합니다. 광합성은 빛과 이산화탄소가 충분할수록 증가하지만, 너무 높은 온도에서는 효소 활성이 떨어져 오히려 감소할 수 있습니다.