아주댿� 생물학씄험1 결과보고서 [5주차 광합성 관찰] (점수 10/10, 에이쁠)

실험목졵
: 빛의 조건에 따른 식물의 반응을 관찰한다. 이를 통해 광합성의 단계인 명반응과 암반응을 이해하고 그 사이 관계를 파악한다. 그리고 광합성의 각 단계에서 빛의 역할을 확인한다.

실험원리 (이론)

(1) 엽록체란
<식물세포의 구조> <엽록체의 구조>

- 동물은 종속영양생물로 다른 생물이나 그 생물의 사체를 통해 에너지를 얻는다. 반면에 식물은 독립영양생물로 에너지를 비생물적 요소에서 얻는 1차 생산자이다.
이러한 차이점은 식물이 엽록체를 보유하는 반면에 동물은 보유하지 않기 때문에 나타난다. 엽록체는 광합성 소기관으로 태양에너지를 화학에너지로 전환한다. 에너지 전환에는 복잡한 여러 과정이 따른다. 이를 위해 엽록체는 내막에 의해 여러 부분으로 나누어져 있다.
다음 사진은 엽록체의 구조를 나타낸 것이다. 엽록체는 핵과 마찬가지로 2개의 막에 둘러싸여 있다. 이 2개의 막들 사이의 좁은 공간을 막사이공간으로 부른다. 내막의 안쪽 구획에는 스트로마라 불리는 진한 액체가 들어 있고 여기에 많은 효소들뿐만 아니라 엽록체의 DNA왿� 리보솜이 있다. 스트로마에는 틸라코이드라 불리는 서로 연결된 주머니들이 있다. 이 모양은 마치 카드게임용 칩이 쌓여 있는 모습이다. 이렇게 쌓여 있는 틸라코이드 더미 각각을 그라나라고 한다. 그리고 틸라코이드의 안쪽 구회은 틸라코이드 공간이라 부른다. 틸라코이드는 엽록체의 태양 동력장치이다. 틸라코이드 막에 박혀 있는 녹색 엽록소 분자가 태양에너지를 포획한다. 이러한 구조를 지닌 엽록체는 미트콘드리아왿� 마찬가지로 내부공생에 의해 진화했다고 추정된다.
(2) 광합성이란

- 녹색식물이나 그 밖의 생물이 빛에너지를 이용해 이산화탄소왿� 물로부터 유기물을 합성하는 작용이다. 일반적으로 녹색식물에 의한 에너지 변환과정을 의미한다. 다음은 광합성의 화학식이다.


<광합성의 화학식>

광합성의 화학식을 보면 광합성이 산화-환원 반응이고 세포호흡의 반대과정임을 알 수 있다. 광합성의 생성물이 세포호흡의 반응물이기 때문이다. 세포호흡에서는 포도당을 CO_2가 산화시키고 O_2를 H_2 O로 환원시킨다. 이 과정에는 수많은 에너지를 방출하는 많은 산화-환원 반응이 관련되어 있다. 전자의 위치에너지는 전자전달계를 따라 아래로 내려오면서 점차 감소되어 마지막으로 산소에 이른다. 미트콘드리아에서는 이 과정에서 나오는 에너지의 일부를 이용해 ATP를 합성한다. 광합성에서는 전자를 어떤 방식으로 이동할까? 물은 분해되어 수소 이온(H^+)과 함께 전자를 CO_2에 전달하고, 그 결과 CO_2가 환원되어 포도당이 된다. 전자가 H_2 O에서 CO_2로 이동되는 동안 전자의 위치에너지가 높아지는데, 엽록체에 들어 있는 엽록소가 포획한 빛에너지가 바로 전자의 에너지를 높여주는 힘이다. 위 화학식에 나타난 것처럼 CO_2가 당으로 환원되고 물분자가 산화되어 산소가 된다.