광합성 식물이 태양에서 에너지를 모아서 사용할 수있는 에너지로 변형시킬 수있는 과정입니다. 광합성 과정은 정확히 어떻게 작동합니까? 셀 모델을 만들거나 다이어그램을 검사하면 광합성 과정을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 위에서 발견 된 다이어그램은 프로세스에 대한 빠른 직관을 제공하여 기본 구성 요소를 볼 수 있습니다. 그러나 광합성 과정에 대한 철저한 이해를 얻으려면 프로세스를보다 자세히 살펴보고 각 구성 요소 조각이 어떻게 작동하는지 조사하고 싶습니다.
광합성 반응물
광합성의 반응물을 살펴보면서 시작하겠습니다. 광합성에 필요한 성분 또는 성분에는 광 에너지, 산소, 이산화탄소 및 물이 포함됩니다. 이를 반응물 광합성이라고합니다. 식물의 세포는 이산화탄소, 물 및 햇빛을 가져 와서 광합성을 통해 사용 가능한 에너지로 전환합니다. 이산화탄소와 물이 포도당 또는 설탕 생성에 필요한 성분이라는 점을 감안할 때 광합성에 대한 화학 방정식은이 형태로 표현 될 수 있습니다 :
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
자연 언어에서 이것은 물/H2O 및 이산화탄소/CO2가 산소 또는 O2 및 포도당 또는 C6H1206으로 전환됨을 의미합니다. 포도당을 만드는 데 사용되는 이산화탄소는 이종 영양 유기체, 유기체에서 나옵니다. 유기체는 식물과 달리 자신의 에너지를 생산할 수 없습니다. 이종 영양 유기체는 세포 호흡 과정 또는 발효로 알려진 다른 과정 동안 이산화탄소를 방출합니다. 식물은 공장의 잎 안에서 발견되는 작은 구멍 인 Stomata라는 구조를 통해 대기에서 이산화탄소를 당겨다. 식물 세포 내에서 발견되는 엽록체는 탄수화물을 만들기 위해 이산화탄소를 이용할 것입니다.
아시다시피, 물은 지구에서 풍부하게 발견되며 다른 식물은 물을 흡수하는 방법이 다릅니다. 많은 식물들이 뿌리를 통해 물을 흡수하지만 잎과 다른 구조물을 통해 그들을 흡수 할 수 있습니다.
물은 또한 이산화탄소와 매우 유사한 세포 호흡의 부산물입니다. 실제로, 세포 호흡에 대한 방정식은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다 :
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
당신은 세포 호흡의 산물과 광합성의 생성물이 서로 역수임을 알았을 것입니다. 따라서 세포 호흡은 포도당과 산소를 취하고 이산화탄소와 물을 방출하는 동안 광합성은 반대 변환을 수행합니다. 동물 세포는 산소와 포도당 내에서 발견되는 수소를 이용하여 부산물로 물을 형성합니다.
ATP는 포도당을 이산화탄소로 형질 전환시킴으로써 동물 세포에서 생성된다. 광합성과 세포 호흡이 반대 반응을 나타내는 사실은 그들이 탄소주기라고하는주기의 일부임을 의미하며, 이는 탄소가 동물에서 대기로, 그리고 다시 통과 할 수있게하는 시스템입니다.
.물과 이산화탄소는 단지 광합성에 필요한 성분 일뿐 만 아니라 이러한 성분을 포도당으로 변형시키기 위해서는 식물에 다른 것이 필요합니다. 그것은 에너지 촉매가 필요하며, 이는 햇빛을 흡수함으로써 태양으로부터 방출하는 에너지를 흡수함으로써 얻어지는 에너지 촉매가 필요하다. 광 에너지를 흡수하는 식물 세포 내의 구조를 안료라고합니다.
안료 및 광합성
광합성 과정은 세포 내 특정 소기관에 의해 관리된다. 광합성을 주로 담당하는 소기관을 엽록체라고하며, 색소의 유형 인 엽록소로 채워집니다. 안료는 전자기 방사선 스펙트럼의 특정 파장 또는 일부를 흡수합니다. 다른 안료는 광 스펙트럼의 다른 부분을 흡수하기 때문에, 다른 안료는 다른 색상을 가질 것이다. 엽록소는 많은 식물들에게 녹색 색을 부여하는 색소입니다. 광합성 과정은 잎의 중간 층 내에서 발생하며,이 영역은 mesophyll이라고합니다. 식물의 잎은 서로 위에 쌓인 여러 층으로 만들어 지지만, 가장 바깥 층에는 이산화탄소와 산소를 교환하기 위해 가스 교환을 담당하는 기공이 포함되어 있습니다. 광합성 과정은 산소를 대기로 방출함으로써 끝납니다.
엽록소는 엽록체 내에 포함되어 있으며, 이산화탄소와 물을 설탕으로 전환하는 실제 소기관. 광 에너지는 식물의 세포에 의해 사용할 수있는 에너지의 형태 인 ATP 또는 아데노신 트리 포스페이트를 생성하는 데 사용됩니다. 카로티노이드는 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 포스페이트 (NADPH)를 생성 할 수있는 또 다른 종류의 안료이기 때문에 엽록소는 광합성을 수행 할 수있는 유일한 안료는 아닙니다. NADPH와 함께 운반하는 전자는 결국 캘빈주기 동안 탄수화물을 형성하는 데 사용될 것입니다. 전자를 사용하여 탄수화물을 생성하는 과정을 CO2 고정이라고합니다.
세포 내 미토콘드리아에는 2 개의 막이 있다는 것을 알고있을 것입니다. 이것은 엽록체에도 해당됩니다. 엽록체의 내부 막은 thylakoids라고 불리는 원통형 구조로 가득 차 있으며이 영역을 기공이라고합니다. thylakoids는 실제로 엽록소를 함유하고 있으며, 많은 thylakoids가 서로 위에 쌓여서 대상이라고하는 구조를 형성합니다. thylakoids는 Stroma thylakoids 및 granal thylakoids와 같은 다른 종류로 나눌 수 있습니다. 세포의 엽록체 내에 자리 잡은 유전 물질의 뉴 클레오이드, 고리 모양의 영역이 있습니다. 뉴 클레오이드는 대부분의 원핵 세포에서 발견됩니다. 엽록체의 내부에는 토코페롤의 합성을 담당하는 작은 지질 구조 인 플라스 토 글로벌 (plastoglobules)의 본거지입니다. 마지막으로, 엽록체는 전분 과립, 반 결정질 구조를 포함한다. 이 전분 과립은 많은 탄소가 식물에 저장되는 곳입니다.
엽록체의 기질은 탄수화물 생산이 이루어지는 곳입니다. 이 영역에는 이러한 이유로 DNA 청크 및 리보솜이 포함되어 있습니다. 엽록체 내에서 DNA 및 리보솜의 존재는 과학자들이 엽록체가 오랫동안 진화 적 과정에서 합쳐지는 두 개의 별도의 세포 사이의 공생 관계의 결과라고 이론화하는 이유 중 일부입니다. 시아 노 박테리아는 엽록체의 선구자이며 세포 내부에 살았으며, 외부 환경으로부터 보호하기 위해 세포에 추가 에너지를 부여한 것으로 의심됩니다. 또한, 엽록체는 이진 핵분열로 알려진 공정을 통해 재생산되고 박테리아는 이런 식으로 정확하게 재생산됩니다.
.참고로, 햇빛으로부터 화학 에너지를 활용할 수있는 유기체는 광 상자 영양으로 불리며,이 용어는 무기 화합물로부터 에너지를 유도 할 수있는 박테리아의 유형 인 화학 상자 영양과 구별하기위한 것입니다.
다른 유형의 plastids
안료는 빛의 파장을 흡수하여 작동하며, 다른 종류의 안료는 다른 파장을 포착 할 수 있습니다. 식물의 색은 색소의 유형에 영향을받습니다. 대부분의 식물은 녹색이며 엽록소에서 채색을하지만 카로티노이드 및 피코 빌린과 같은 다른 안료가 있으며 식물에 다른 색을 제공합니다. Phycobilins는 광 스펙트럼의 빨간색, 주황색 및 파란색 부분을 흡수합니다. 즉,이 색상을 제외한 모든 파장은 눈에 다시 반사됩니다. 대조적으로, 전자기 스펙트럼의 청색 및 녹색 파장은 주황색, 빨간색 또는 노란색 인 카로티노이드에 의해 흡수된다.
.Photosystem I 및 Photosystem II
식물 세포, 광 의존적 반응 및 광 독립 반응에서 발생하는 다른 종류의 화학 반응이 있습니다. 추측 할 수 있듯이, 빛 독립적 인 반응은 햇빛을 수행 할 필요가 없지만 빛 의존적 반응에는 햇빛이 필요합니다. 광 의존성 광 시스템의 경우, 엽록체에서 발견되는 thylakoids는 햇빛을 흡수하여 분자 ATP 형태 또는 NADPH (전자 캐리어 분자)의 형태로 저장할 수있는 에너지로 변환합니다.
.광 에너지를 ATP 또는 NADPH로 변환하는 데 도움이되는 세포 공정은 다중 단백질로 만들어진 복합체 내에서 발생합니다. 엽록체에는 두 개의 다른 사진 시스템의 본거지입니다 :Photosystem One과 Photosystem 2. 흥분된 전자는 에너지를 방출하며, 이것은 햇빛에서 나오는 에너지입니다. 두 광 시스템 모두이 에너지를 흡수합니다. 그런 다음 광 시스템에 의해 포착 된 에너지는 전자를 이동하여 전자를 이동하여 전자의 다른 영역으로 전자를 촉진시킬 수 있습니다.
식물과 동물 세포의 차이
에너지 생산을 처리하는 식물 및 동물 세포 내에 소기관이 있지만이 소기관은 식물 세포와 동물 세포간에 다릅니다. 동물 세포의 경우, 그 내의 미토콘드리아는 세포가 포도당과 산소를 사용하고 이산화탄소와 물을 방출하는 에너지를 생성합니다. 식물 세포의 엽록체는 식물 세포가 미토콘드리아를 보유하고 있지만 세포의 에너지를 생성하는 것입니다. 식물 세포 내에서 발견되는 미토콘드리아는 동물 세포에서 작동하는 방식과 약간 다르게 작동합니다. 동물 세포 미토콘드리아는 호기성 호흡과 에너지 생산을 담당하지만, 호흡 과정만이 식물 세포에서 미토콘드리아에 의해 수행됩니다. 한편, 동물 세포에는 엽록체가 완전히 부족합니다.
