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호흡작용 우리 지구의 생물은 크게 미생물, 동물, 식물로 나뉘며, 이들은 모두 세포로 이루어져 있다. 모든 생물은 살아가기 위해 호흡 작용을 하며, 이 과정은 생화학적으로 공통된 특징을 가지고 있다. 1. 에너지의 중요성 모든 생물은 지속적인 에너지 공급이 필요하다. 생존은 새로운 세포를 생성하거나 기존 구조를 유지할 수 있는 상태를 의미하며, 이는 에너지를 필요로 한다. 생물은 일시적으로 저장된 에너지를 활용해 살 수 있지만, 결국 외부에서 에너지를 확보해야 한다. 녹색 식물은 광합성을 통해 직접 탄수화물을 합성하고 에너지로 사용하며, 동물은 식물이 만든 에너지를 먹이로 섭취한다. 에너지는 세포의 분열, 신장, 분화, 영양소 흡수, 탄수화물의 이동과 저장, 대사물질의 합성, 분해, 분배, 주기적 운동과 기공개폐.. 2024. 2. 6.
광합성에 영향을 주는 기타요인 1. 잎의 나이 잎의 나이는 광합성에 미치는 영향이 크다. 어린잎이 생성된 후에는 성숙해짐에 따라 광합성량이 변화한다. 단위 엽면적을 기준으로 비교할 때, 저광도와 고광도에서 모두 성숙한 잎이 어린잎보다 더 많은 광합성을 수행한다. 이는 성숙한 잎이 세포당 더 많은 엽록체 수, 두꺼운 잎, 두꺼운 책상조직, 높은 탄소동화율, 그리고 높은 루비스코 효소의 활동을 가지고 있기 때문이다. 일반적으로 어린 잎은 음엽의 특성을 가지며 광합성량이 매우 낮다. 잎이 완전히 자라면 광합성량이 최고치에 도달하며, 이후 잎이 노화하면서 광합성이 감소한다. 미루나무의 경우 어린 잎이 성숙한 잎의 1/20 크기가 될 때 비로소 광합성량이 호흡량을 넘어서 이산화탄소를 흡수하기 시작한다. 생장이 빠른 포플러는 잎이 연중에 새로 .. 2024. 2. 5.
광합성과 무기영양 무기양분 부족이나 양분 간 불균형은 광합성 감소로 이어질 수 있다. 그러나 잎의 무기양분 농도는 광합성 감소를 초래하지 않는 범위 내에서도 상당한 변화가 가능하다. 양분 결핍으로 황화현상이 나타날 때는 광합성이 뚜렷이 감소하지만, 황화현상이 눈에 띄지 않아도 광합성이 감소할 수 있다. 양분 결핍으로 인한 광합성 감소는 다양한 이유에 기인하지만, 엽록소 합성, 광합성 전자전달 능력, 탄소동화 효소, 기공의 열림이 모두 감소하면서 호흡량이 증가하는 것이 그 원인이다. 장기적으로는 엽면적이 감소하여 광합성량이 줄어든다. 무기양분 중에서 질소(N) 결핍이 다른 양분 결핍보다 광합성을 더 많이 감소시킨다. 장기간 질소 부족은 잎의 성장을 제한하고 광합성 산물의 감소를 초래한다. 질소 공급은 잎의 수, 크기, 수명.. 2024. 2. 4.
광합성의 제한요소-이산화탄소 1850년대까지 대기 중의 이산화탄소 농도는 약 280㏙으로 일정하게 유지되었다. 그 이후 계속해서 증가하여 현재 대기 중의 이산화탄소는 약 400㏙이며, 매년 약 2㏙씩 증가하고 있다. 이러한 이산화탄소의 지속적인 상승은 앞으로도 계속될 것으로 예측되며, 이로 인해 지구 생태계 전반, 특히 산림이 큰 변화를 겪을 것으로 예상된다. 일반적으로 대부분의 녹색식물은 대기 중 이산화탄소 농도가 증가하면 광합성량이 증가하는 경향이 있다. 이로 보아 일반적으로 광량과 온도가 적절할 때 광합성에 제한을 둔 요소는 이산화탄소이다. 이는 대기 중 이산화탄소가 산소나 질소에 비해 훨씬 낮은 농도를 가지고 있으며, 이산화탄소가 엽록체로 흡수되기 위해서는 우선적으로 기공을 통해 잎 안으로 들어가 엽육조직의 세포벽과 세포막을.. 2024. 2. 3.
광합성에 영향을 미치는 기후요인 1. 온도 광합성의 두 단계 중 명반응은 태양의 전자기파 에너지를 받아들이는 과정으로, 따라서 온도의 영향을 상대적으로 적게 받는다. 반면, 암반응은 효소에 의한 생화학적 이산화탄소 고정 과정이기 때문에 온도에 민감하게 반응한다. 명반응에서는 광계 1이 낮은 온도에서 노출될 때 아스코르브사 페록시디아제 효소의 도움으로 광계 2보다 적게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 목본식물의 광합성은 일반적으로 0℃에서 40℃까지의 범위에서 일어나지만, 몇 가지 예외가 있을 수 있다. 온대지방에서 자라는 목본식물은 대체로 15~25℃ 사이에서 최대의 광합성을 나타내며, 임관 위에 위치한 양엽은 25℃가 최적온도이며, 그늘 속의 음엽은 20℃가 최적온도이다. 이 온도 범위에서는 공기 중의 이산화탄소 농도가 0.04%로.. 2024. 2. 2.