콘텐츠
- TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
- 광합성 : 모든 생활에 필요
- 잎에서 광합성이 일어난다
- 태양의 에너지 : 광합성 단계
- 엽록소, 광 흡수 및 에너지 생성
- 광합성과 세포 호흡
- 지구 온난화 및 광합성 반응
식물과 나무가 태양의 빛을 영양 에너지로 바꾸는 광합성 과정은 처음에는 마술처럼 보이지만 직간접 적으로이 과정은 전 세계를 유지합니다. 녹색 식물이 빛에 도달 할 때 잎은 빛을 흡수하는 화학 물질 또는 특수 안료를 사용하여 대기에서 끌어온 이산화탄소와 물로 음식을 만들어 태양 에너지를 포착합니다. 이 과정은 모든 호흡 유기체에 필요한 공기 중의 성분 인 대기로 다시 부산물로 산소를 방출합니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
광합성의 간단한 방정식은 이산화탄소 + 물 + 빛 에너지 = 포도당 + 산소입니다. 식물계 내부의 개체는 광합성 동안 이산화탄소를 소비함에 따라 사람들이 호흡 할 수 있도록 산소를 대기 중으로 다시 방출합니다. 녹색 나무와 식물 (토지와 바다)은 주로 대기 내 산소를 책임지고 있으며 동물이 없으면 동물과 인간뿐만 아니라 다른 생명체도 오늘날처럼 존재하지 않을 수 있습니다.
광합성 : 모든 생활에 필요
초식 동물과 잡식 동물뿐만 아니라 산소가 호흡하기 위해 음식으로뿐만 아니라 지구상의 모든 삶에 녹색 성장하는 것이 필요합니다. 광합성 과정은 산소가 대기로 들어가는 주요 방법입니다. 그것은 태양의 빛 에너지를 포착하여 설탕과 탄수화물로 바꾸어 산소를 방출하면서 식물에 영양분을 공급하는 유일한 생물학적 수단입니다.
생각해보십시오 : 식물과 나무는 본질적으로 우주 바깥 영역에서 시작되는 에너지를 햇빛의 형태로 가져 와서 음식으로 바꾸고 그 과정에서 유기체가 번성하는 데 필요한 공기를 방출 할 수 있습니다. 모든 산소 생산 식물과 나무는 모든 산소 호흡 유기체와 공생 관계가 있다고 말할 수 있습니다. 인간과 동물은 식물에 이산화탄소를 공급하고 그 대가로 산소를 전달합니다. 생물 학자들은 관계의 모든 당사자들이 혜택을 받기 때문에 이것을 상호 공생 관계라고 부릅니다.
Linnaean 분류 시스템에서 모든 생물, 식물, 조류 및 시아 노 박테리아라고하는 박테리아 유형의 분류 및 순위는 햇빛으로부터 음식을 생산하는 유일한 생물체입니다. 개발을 위해 산림을 줄이고 식물을 제거한다는 주장은 산소를 만들기 위해 남은 식물과 나무가 없기 때문에 개발에 남을 인간이 없다면 반 생산적인 것으로 보인다.
잎에서 광합성이 일어난다
식물과 나무는 자기 영양, 자체 생물체를 만드는 생물체입니다. 그들은 태양의 빛 에너지를 사용하여 이것을하기 때문에 생물 학자들은 이것을 광 영양 체라고 부릅니다. 지구상의 대부분의 식물과 나무는 광 독립 영양소입니다.
음식으로의 햇빛의 전환은 식물 세포에서 발견되는 소기관의 엽록체 (chloroplast)라는 식물의 잎에서 세포 수준에서 일어난다. 잎은 여러 층으로 구성되어 있지만 광합성은 중간층 인 중간 엽에서 발생합니다. stomata라고 불리는 잎의 밑면에있는 작은 미세 개구부는 식물과의 식물로의 이산화탄소와 산소의 흐름을 제어하여 식물 가스 교환과 식물 물 균형을 제어합니다.
Stomata는 물의 손실을 최소화하기 위해 잎의 바닥에 태양으로부터 멀리 향하여 존재합니다. 기공 주위의 작은 가드 셀은 대기 중 물의 양에 따라 팽창하거나 수축함으로써 이러한 입과 같은 개구부의 개폐를 제어합니다. 기공이 닫히면 식물이 이산화탄소를 섭취 할 수 없으므로 광합성이 일어날 수 없습니다. 이것은 식물의 이산화탄소 수준을 떨어 뜨립니다. 일광 시간이 너무 뜨겁고 건조 해지면 간질이 닫혀 수분을 보존합니다.
식물 잎에서 세포 수준의 소기관 또는 구조로서, 엽록체는 그것들을 둘러싸는 외부 및 내부 막을 갖는다. 이 막 안에는 틸라코이드 (thylakoid)라고 불리는 플래터 모양의 구조가 있습니다. 틸라코이드 막은 식물과 나무가 태양으로부터 빛 에너지를 흡수하는 녹색 색소 인 엽록소를 저장하는 곳입니다. 여기에서 많은 단백질이 수송 사슬을 구성하여 태양에서 끌어 당겨 에너지를 식물 내부로 운반해야하는 곳으로 운반하는 초기 단백질에 의존하는 초기 빛 의존 반응이 발생합니다.
태양의 에너지 : 광합성 단계
광합성 과정은 2 단계, 다단계 과정입니다. 광합성의 첫 단계는 가벼운 반응라고도합니다. 가벼운 의존 프로세스 태양의 빛 에너지가 필요합니다. 두 번째 단계는 어두운 반응 무대라고도 캘빈 사이클은 가벼운 반응 단계에서 NADPH와 ATP의 도움으로 식물이 설탕을 만드는 과정입니다.
그만큼 가벼운 반응 광합성 단계에는 다음 단계가 포함됩니다.
이 모든 것은 식물 또는 나무 세포의 엽록체 안에 그라나 또는 스택으로 배열 된 식물 틸라코이드, 개별 평평한 주머니, 세포 내부에서 일어난다.
그만큼 캘빈 사이클, 1961 년 노벨 화학상 암흑 반응 단계 발견을받은 버클리 생화학 자 멜빈 캘빈 (1911-1997)의 이름을 딴 식물은 가벼운 반응 단계에서 NADPH와 ATP의 도움으로 식물이 설탕을 만드는 과정입니다. 캘빈 사이클 동안 다음 단계가 수행됩니다.
엽록소, 광 흡수 및 에너지 생성
틸라코이드 막 내에는 2 개의 광-캡쳐 시스템이있다 : 광 시스템 I 및 광 시스템 II는 식물이 광 에너지를 화학 에너지로 변화시키는 잎을 갖는 다중 안테나 유사 단백질로 구성된다. 광 시스템 I은 저에너지 전자 캐리어의 공급을 제공하는 반면 다른 하나는 이동해야하는 에너지 분자를 제공합니다.
엽록소는 식물과 나무의 잎 안에있는 광 흡수 안료로 광합성 과정을 시작합니다. 엽록체 틸라코이드 내의 유기 안료로서, 엽록소는 700 나노 미터 (nm)에서 400 nm의 파장 범위 내에서 태양에 의해 생성 된 전자기 스펙트럼의 좁은 대역 내에서만 에너지를 흡수합니다. 광합성 활성 방사선 밴드라고 불리는 녹색은 가시광 스펙트럼의 중간에 위치하여 낮은 에너지를 분리하지만 높은 에너지, 짧은 파장, 블루, 인디고 및 바이올렛에서 더 긴 파장의 빨강, 노랑 및 오렌지를 분리합니다.
같이 클로로필 흡수 단일 광자 또는 뚜렷한 빛 에너지의 패킷, 그것은이 분자들이 흥분하게합니다. 식물 분자가 여기되면, 공정의 나머지 단계는 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 포스페이트 또는 NADPH 라 불리는 에너지 운반체를 통해 여기 된 분자를 에너지 운반 시스템으로 가져와 광합성의 두 번째 단계 인 어두운 반응 단계로 전달합니다. 또는 캘빈 사이클.
입력 후 전자 수송 사슬이 공정은 물에서 수소 이온을 추출하여이 수소 이온이 축적되는 틸라코이드 내부로 전달합니다. 이온은 기질 측면에서 틸라코이드 내강으로 반 다공성 막을 통과하여 두 광 시스템 사이에 존재하는 단백질을 통해 이동함에 따라 일부 에너지가 손실됩니다. 수소 이온은 틸라코이드 루멘에 모여서 세포의 에너지 통화 인 아데노신 트리 포스페이트 또는 ATP를 만드는 과정에 참여하기 전에 재 활성화를 기다립니다.
광 시스템 1의 안테나 단백질은 다른 광자를 흡수하여 P700이라는 PS1 반응 센터로 전달합니다. 산화 된 중심 인 P700은 고 에너지 전자를 니코틴-아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 포스페이트 또는 NADP +로 배출하여 환원시켜 NADPH 및 ATP를 형성합니다. 식물 세포가 빛 에너지를 화학 에너지로 변환하는 곳입니다.
엽록체는 빛 에너지를 사용하여 설탕을 만들기 위해 두 단계의 광합성을 조정합니다. 엽록체 내부의 틸라코이드는 빛 반응의 부위를 나타내며, 캘빈주기는 기질에서 발생합니다.
광합성과 세포 호흡
광합성 과정과 관련된 세포 호흡은 빛 에너지를 받아 화학 에너지로 바꾸고 산소를 대기로 다시 방출함에 따라 식물 세포 내에서 발생합니다. 식물 세포 내에서 발생하는 호흡은 광합성 과정에서 생성 된 당이 산소와 결합하여 세포를위한 에너지를 만들어 호흡의 부산물로 이산화탄소와 물을 형성 할 때 발생합니다. 호흡에 대한 간단한 방정식은 광합성의 것과 반대입니다 : 포도당 + 산소 = 에너지 + 이산화탄소 + 빛 에너지.
세포 호흡은 잎뿐만 아니라 식물이나 나무의 뿌리에서도 살아있는 모든 세포에서 발생합니다. 세포 호흡은 빛 에너지가 필요하지 않기 때문에 낮이나 밤에 발생할 수 있습니다. 그러나 배수가 열악한 토양에서 과잉 식물은 세포 호흡에 문제를 일으킨다. 침수 된 식물은 뿌리를 통해 충분한 산소를 섭취하고 포도당을 변형시켜 세포의 대사 과정을지지 할 수 없기 때문에 세포 호흡에 문제가된다. 식물이 너무 오랫동안 물을 너무 많이 받으면 뿌리가 산소를 빼앗아 세포 호흡을 멈추고 식물을 죽일 수 있습니다.
지구 온난화 및 광합성 반응
캘리포니아 대학의 머 천드 교수 엘리엇 캠벨 (Elliott Campbell)과 그의 연구팀은 2017 년 4 월 국제 과학 저널 인 "Nature"의 기사에서 광합성 과정이 20 세기 동안 극적으로 증가했다고 언급했다. 연구팀은 이백년에 걸친 광합성 과정에 대한 세계적인 기록을 발견했다.
이로 인해 지구상의 모든 식물 광합성이 연구 기간 동안 30 % 증가했다고 결론을 내 렸습니다. 이 연구는 전 세계적으로 광합성 과정에서 증가의 원인을 구체적으로 밝히지 않았지만, 팀 컴퓨터 모델은 결합 될 경우 전 세계 식물 성장이 크게 증가 할 수있는 몇 가지 과정을 제안합니다.
이 모델은 광합성 증가의 주요 원인으로는 대기 중 이산화탄소 배출 증가 (주로 인간 활동으로 인한), 이러한 배출로 인한 지구 온난화로 인한 계절이 길어지고 대량 농업 및 화석 연료 연소로 인한 질소 오염 증가가 포함됨을 보여주었습니다. 이러한 결과를 초래 한 인간 활동은 지구에 긍정적이고 부정적인 영향을 미칩니다.
캠벨 교수는 증가 된 이산화탄소 배출이 작물 생산을 자극하는 동시에 원치 않는 잡초와 침입 종의 성장을 자극한다고 언급했다. 그는 증가 된 이산화탄소 배출은 기후 변화를 직접 야기하여 해안 지역, 더운 날씨 조건 및 해양 산성화의 증가로 이어지며 전 세계적으로 복합적인 영향을 미칩니다.
광합성은 20 세기 동안 증가했지만, 식물이 전세계 생태계에 더 많은 탄소를 저장하게하여 탄소 흡수대 대신 탄소원이되었습니다. 광합성의 증가에도 불구하고, 화석 연료 연소로 인한 더 많은 이산화탄소 배출은 식물이 CO2를 흡수하는 능력을 압도하는 경향이 있기 때문에 화석 연료 연소를 보상 할 수는 없다.
연구진은 National Oceanic and Atmospheric Administration에서 수집 한 남극 눈 데이터를 분석하여 결과를 개발했습니다. 얼음 샘플에 저장된 가스를 연구함으로써 연구원들은 과거의 지구 대기를 검토했습니다.