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색다른콜리160
식물은 어떻게해서 낮과 밤을 구분할까여?
식물이 낮과 밤을 구분하는것을 식물의 어느부분을 통해서 알지 궁금한데여 낮과 밤을 구분해서 어떤변화가 나오는지에대해서도알구시퍼여?
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요, 콜리님. 이중철 전문가입니다.
우선, 식물은 인간이나 다른 동물들처럼 눈이 없지만, 사실 우리 인간보다 훨씬 더 정밀하게 낮과 밤을 감지하고 시간의 흐름을 측정하고 있어요. 학창시절 배우는 광수용체와 광주기성 원리를 바탕으로, 식물이 어떻게 시간을 인지하고 어떤 변화를 겪는지 정리해서 답변 드리겠습니다.
1. 식물의 눈 역할을 하는 부위와 단백질 센서
식물이 낮과 밤을 인지하는 가장 핵심적인 부위는 바로 잎입니다.
잎 세포 내부에는 빛을 감지하는 특수한 단백질 센서들이 가득 들어있는데요. 그 중에서 가장 중요한 역할을 하는 것이 바로 피토크롬(Phytochrome)이라는 광수용체 단백질이랍니다.
피토크롬은 빛의 종류에 따라 형태가 변하는 아주 신기한 화학적 스위치인데요.
1) Pr 형태(비활성 상태):
주로 밤이나 그늘진 곳에 있을 때의 형태로, 낮의 햇빛(적색광)을 받으면 순식간에 활성화된 형태인 Pfr 형태로 구조가 바뀝니다.
2) Pfr 형태(활성 상태):
낮 동안 축적되는 형태로, 밤이 되어 어둠이 지속되면 아주 일정한 속도로 서서히 다시 Pr 형태로 되돌아갑니다.
즉, 낮에는 잎 속에 Pfr 단백질이 가득 차고, 밤이 깊어질수록 Pfr이 줄어들고 Pr이 많아집니다. 식물은 잎 속에 있는 이 두 단백질의 비율을 세포 수준에서 측정하여 지금이 낮인지 밤인지, 그리고 밤이 얼마나 길어졌는지를 정확하게 알아차리고 있답니다.
2. 낮과 밤의 구분에 따라 일어나는 식물의 변화
식물은 이 센서를 통해 낮과 밤을 구분한 뒤, 생존과 번식을 위해 다음과 같은 역동적인 변화를 만들어냅니다.
1) 기공 개폐와 물질대사의 전환
낮에는 햇빛을 받아 광합성을 해야 하므로 잎 뒷면에 있는 기공(숨구멍)을 활짝 열어 이산화탄소를 흡수하고 산소를 내뿜습니다. 반면에, 밤이 되면 광합성을 할 수 없기 때문에, 불필요한 수분 손실을 막기 위해 기공을 단단히 닫고 세포 호흡만을 진행하여 에너지를 소모하고 있지요.
2) 잎과 꽃의 취면 운동
자귀나무, 클로버, 튤립 같은 식물들은 낮과 밤에 따라 모양이 드라마틱하게 변합니다. 낮에는 햇빛을 최대한 많이 받기 위해 잎과 꽃잎을 수평으로 활짝 펼치지만, 밤이 되면 마치 잠을 자듯이 잎을 아래로 아래로 떨어뜨리거나 오므립니다. 이를 '취면 운동(Nyctinasty)'이라고 부르는데, 밤사이 차가운 공기로부터 체온을 보호하고 이슬로 인해 수분이 과도하게 맺히는 것을 방지하는 방어 행동이랍니다.
3) 계절을 알아채고 꽃을 피우는 개화 조절
식물에게 가장 중요한 변화는 바로 후손을 남기기 위해 꽃을 피우는 타이밍을 잡는 것입니다. 식물은 잎에서 낮과 밤을 구분하는 과정에서, 낮의 길이보다 연속적인 밤의 길이(암기)를 기준으로 계절을 파악합니다.
- 단일식물(코스모스, 국화 등):
가을처럼 연속적인 밤의 길이가 일정 시간 이상으로 길어져야만 잎에서 플로리겐(Florigen)이라는 개화 호르몬을 만들어 냅니다. 이 호르몬이 줄기 끝으로 이동하면 꽃이 피어납니다.
- 장일식물(시금치, 카네이션 등):
봄이나 여름처럼 밤의 길이가 일정 시간보다 짧아져야만 자극을 받아 꽃을 피우게 됩니다.
정리하자면,
식물이 낮과 밤을 구분하는 것은 잎 속에 있는 피토크롬이라는 단백질 센서가 빛의 유무에 따라 구조가 변하는 화학적 스위치 역할을 하기 때문이며, 이를 통해 낮과 밤을 인지한 식물은 낮에는 기공을 열어 광합성을 하고 밤에는 수면 운동을 통해 몸을 보호할 뿐만 아니라, 연속적인 밤의 길이를 측정해 플로리겐 호르몬을 분비함으로써 계절에 맞춰 정확한 시기에 꽃을 피우는 변화를 겪게 되는 것이랍니다.
※ 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. 식물이 동물처럼 눈이나 뇌가 있는 것은 아니지만, 빛을 감지하는 시스템과 생체 시계를 이용해서 낮과 밤을 구분합니다. 이때 가장 중요한 역할을 하는 것은 잎인데요, 잎에는 빛을 감지하는 여러 종류의 광수용체가 있습니다. 대표적으로 피토크롬이라는 색소 단백질이 있는데, 이것이 빛의 양과 종류를 감지합니다. 피토크롬은 특히 빨간빛과 어두운 상태의 변화를 감지하며, 낮에는 햇빛을 받아 활성 상태가 많아지고, 밤이 되면 빛이 사라지면서 다른 형태로 변합니다. 또 하나 중요한 것은 생체 시계인데요, 식물 세포 안에는 약 24시간 주기로 움직이는 내부 시계가 있습니다. 그래서 식물은 단순히 빛이 있을 때만 반응하는 것이 아니라, 빛이 없어도 어느 정도 낮과 밤의 흐름을 예측할 수 있는 것입니다.
낮과 밤을 구분하면 식물은 여러 변화를 일으키는데요, 우선 낮에는 잎의 기공을 열어 이산화탄소를 받아들이고 광합성을 하며, 엽록체에서 빛 에너지를 이용해 당을 만듭니다. 반면에 밤에는 광합성을 멈추고 낮에 만든 당을 사용하며, 세포호흡을 통해 에너지를 얻습니다. 감사합니다.
식물은 잎과 줄기에 있는 빛을 감지하는 단백질과 생체시계를 이용해 낮과 밤을 구분합니다. 낮에는 광합성을 활발히 하고, 밤에는 에너지를 절약하며 저장한 양분을 사용합니다. 또 잎을 접거나 꽃을 여닫고, 개화 시기를 조절하는 등 빛의 길이와 시간에 맞춰 다양한 생리 활동을 조절합니다.
식물은 주로 잎에 있는 피토크롬과 크립토크롬이라는 빛을 감지하는 단백질을 통해 낮과 밤을 감지할 수 있습니다.
그리고 낮과 밤을 구분할 수 있는 만큼 식물의 생태도 달라지게 됩니다.
대표적으로 낮에는 햇빛을 받으면 잎의 숨구멍인 기공을 열어 광합성을 하고 에너지를 만들고, 밤에는 기공을 닫아 수분 손실을 막고, 낮에 만든 에너지로 밤사이에 키를 키웁니다.
또한 자귀나무나 클로버 등은 밤이 되면 잎을 접거나 아래로 떨어뜨려 체온을 유지하고, 튤립 같은 꽃은 밤에 꽃잎을 닫아 추위와 이슬로부터 암술과 수술을 보호하기도 합니다.
게다가 낮과 밤 뿐만 아니라 밤이 길어지고 짧아지는 것을 계산해 계절을 인식하고 국화나 코스모스처럼 꽃을 피울 제철을 알아채기도 하죠.