학문
식물은 왜 밤에는 광합성을 하지 않을까요?
안녕하세요. 식물은 동물과 달리 스스로 양분을 합성해야 되기 때문에 광합성을 진행한다고 알고 있습니다. 이때 빛이 없으면 광합성이 멈추는데요 그렇다면 식물은 밤에 에너지를 어떻게 얻을 수 있는지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
식물은 광합성이 빛 에너지를 이용해 일어나는 반응이기 때문에 밤에는 광합성을 진행할 수 없습니다. 광합성은 크게 빛반응과 탄소 고정 반응으로 나뉘는데, 이 중 빛반응은 엽록체의 틸라코이드 막에서 빛을 직접 흡수하여 ATP와 NADPH 같은 에너지 운반 물질을 만드는 과정입니다. 이때 이 단계는 광자가 반드시 필요하므로 밤에는 작동할 수 없습니다.
빛반응에서 만들어진 ATP와 NADPH를 이용해 이산화탄소를 포도당으로 바꾸는 단계가 바로 캘빈회로인데요 이 과정은 효소 반응 자체만 놓고 보면 반드시 빛이 직접 필요한 것은 아니지만, 앞 단계에서 생성된 ATP와 NADPH가 공급되지 않으면 진행될 수 없습니다. 따라서 밤에는 사실상 전체 광합성이 멈추게 됩니다.
식물도 동물과 마찬가지로 세포 호흡을 하는데요 낮 동안 광합성으로 만들어 두었던 포도당이나, 녹말 형태로 저장해 둔 탄수화물을 분해하여 미토콘드리아에서 ATP를 생성합니다. 즉, 낮에는 에너지 생산을 하고, 밤에는 낮에 저장한 유기물을 연료로 사용하여 생명 활동을 유지하는 것입니다. 구체적으로는 낮에 만들어진 포도당이 엽록체나 세포질에 녹말 형태로 저장되었다가, 밤이 되면 분해되어 해당과정, 시트르산 회로, 전자전달계를 거치며 ATP가 생성됩니다. 이 에너지는 세포 유지, 성장, 물질 합성 등에 사용됩니다. 이때 식물이 밤에도 산소를 소비하고 이산화탄소를 방출하는데요 낮에는 광합성 속도가 세포 호흡보다 커서 순수하게 산소를 방출하지만, 밤에는 광합성이 없으므로 세포 호흡만 일어나 이산화탄소를 방출하게 됩니다. 감사합니다.
채택된 답변식물은 낮에 광합성으로 만든 포도당을 녹말 형태로 잎에 미리 저장해 둡니다.
밤이 되어 빛이 사라지면 광합성을 할 수 없고, 이 녹말을 다시 분해해 식물 전체로 이동시키며 에너지원으로 사용하는 것입니다. 또한 식물도 동물처럼 24시간 내내 세포 호흡을 하며 산소를 마시고 이산화탄소를 내뱉는데, 낮에는 광합성량이 호흡량보다 압도적으로 많아 산소를 내뿜는 것처럼 보일 뿐입니다.
결국 식물은 낮에는 에너지를 생산해서 저장하고, 밤에는 그 저장된 양분을 소비하며 생명 활동을 이어가는 셈입니다.
식물은 빛 에너지를 이용해 물과 이산화탄소를 포도당으로 전환하는 광합성 과정에서 반드시 빛이 필요하기 때문에 밤에는 이 활동을 중단합니다. 광합성은 빛을 직접 이용하는 명반응과 그 산물을 이용하는 암반응으로 구성되는데 명반응이 멈추면 에너지원인 ATP 생성이 중단되어 전체적인 당 합성이 불가능해집니다. 대신 식물은 낮에 광합성을 통해 미리 합성하여 녹말 형태로 저장해 둔 양분을 밤동안 분해하여 세포 호흡을 진행함으로써 생존에 필요한 에너지를 얻습니다. 세포 호흡은 산소를 흡수하고 이산화탄소를 배출하며 유기물을 분해하여 화학 에너지를 만드는 과정이므로 빛의 유무와 상관없이 24시간 내내 지속됩니다. 따라서 밤의 식물은 광합성 대신 저장된 에너지를 소모하며 성장을 유지하고 이산화탄소를 방출하는 동물과 유사한 대사 방식을 취한다고 이해하면 됩니다.