광합성이란?(빛과 물, 이산화탄소, 식물의 호흡)

광합성이란 식물 등이 빛 에너지를 이용해 물과 이산화탄소로 당을 만드는 과정이다. 우리가 흔히 보는 초록 식물은 이 과정에서 산소도 내보낸다. 뿌리로 흡수한 물이 잎에 도착하고, 공기 중 이산화탄소가 잎으로 들어오면 잎은 빛의 에너지를 써서 이 재료를 바꾼다.

 

화분에 물을 주고 밝은 곳에 두는 이유도 이 과정과 이어진다. 잎에 무엇이 들어오는지, 만들어진 당은 어디에 쓰이는지, 밤이 되면 어떤 일이 일어나는지 차례로 알아보자.

광합성이란 잎에서 어떤 일이 일어나는 걸까?

식물의 광합성은 주로 잎 세포에 있는 엽록체에서 일어난다. 엽록체 안의 엽록소는 빛을 흡수하는 색소다. 식물이 당을 만드는 데 필요한 물과 이산화탄소는 서로 다른 길로 들어온다. 잎에 필요한 세 가지를 나눠 보면 다음과 같다.

 

• 물은 뿌리에서 흡수돼 줄기를 지나 잎으로 이동한다.
• 이산화탄소는 공기에서 잎 표면의 작은 구멍인 기공을 통해 들어온다.
• 빛은 엽록소가 흡수하며, 물과 이산화탄소를 이용해 당을 만드는 데 필요한 에너지를 제공한다.

 

물과 이산화탄소는 반응에 쓰이는 물질이고, 빛은 반응을 진행하는 데 쓰이는 에너지다. 그래서 물과 공기가 있어도 빛이 충분하지 않으면 잎이 당을 만드는 속도가 떨어질 수 있다. 그렇다고 빛을 계속 강하게 비추면 광합성이 끝없이 늘어나는 것은 아니다. 잎으로 들어오는 이산화탄소의 양과 온도 같은 조건도 반응 속도에 영향을 준다. 이 과정은 식물뿐 아니라 조류와 일부 미생물에서도 일어난다. 재료가 들어오는 모습은 스미스소니언의 설명에서 확인할 수 있다. 스미스소니언 광합성 안내 바로가기

광합성으로 만든 당과 산소는 어디로 갈까?

만들어진 당은 식물이 자라고 살아가는 데 쓰이고, 산소는 공기 중으로 나갈 수 있다. 광합성이란 빛에서 얻은 에너지를 당에 저장하는 과정이기도 하다. 당의 탄소는 잎으로 들어온 이산화탄소에서 오며, 광합성 중에 방출되는 산소는 물이 분해될 때 나온다.

 

잎에서 만든 당의 일부는 줄기나 뿌리처럼 다른 부위로 옮겨진다. 식물은 당을 이용해 새로운 조직을 만들거나, 당을 녹말로 바꿔 저장할 수 있다. 감자의 덩이줄기에 녹말이 쌓이는 것도 잎에서 만들어진 당이 다른 부위에서 쓰이는 예다. 녹말로 저장해 둔 양분은 나중에 싹이 자랄 때 다시 쓰일 수 있다.

 

이 과정을 간단히 적으면 ‘식물이 빛 에너지를 이용해 물과 이산화탄소로 당을 만들고 산소를 내보낸다’는 뜻이다. 실제 잎에서는 여러 반응이 이어진다. 먼저 빛 에너지를 흡수해 이용할 수 있는 형태로 바꾸고, 그 에너지를 써서 이산화탄소의 탄소를 당의 재료로 편입한다.

식물은 밤에도 호흡할까?

식물은 낮과 밤 모두 세포 호흡을 한다. 세포 호흡에서는 당에 저장된 에너지를 세포가 쓸 수 있는 형태로 바꾼다. 빛이 충분한 낮에는 광합성과 호흡이 함께 일어난다. 어두운 밤에는 빛을 이용하는 광합성이 멈추고, 세포는 이미 만들어 둔 당을 써서 호흡을 이어 간다.

 

두 과정은 잎 안에서 동시에 일어날 수 있다. 낮에 광합성이 호흡보다 활발하면 식물 전체로 봤을 때 이산화탄소를 더 많이 흡수하고 산소를 더 많이 내보낼 수 있다. 반대로 빛이 거의 없을 때는 호흡에 쓰이는 산소와 그때 나오는 이산화탄소의 흐름이 드러난다.

 

화분을 예로 들면 낮에 밝은 곳에서 만든 당을 밤에도 쓸 수 있다. 밤이라고 해서 식물의 세포가 일을 멈추는 것은 아니다. 빛을 이용해 당을 만드는 일과, 당에 저장된 에너지를 꺼내 쓰는 일이 각각 언제 일어나는지 떠올리면 두 과정의 차이를 이해하기 쉽다.

마치면서

광합성이란 식물 등이 빛 에너지를 이용해 물과 이산화탄소로 당을 만드는 과정이다. 초록 식물에서는 주로 잎의 엽록체에서 일어나고, 산소는 물이 분해될 때 나온다. 잎에서 만든 당은 성장에 쓰이거나 녹말로 저장될 수 있다. 불빛이 없는 밤에는 빛을 이용한 당 생산이 멈추지만, 식물은 낮과 밤 모두 세포 호흡으로 당에 저장된 에너지를 꺼내 성장과 세포 유지에 쓴다.

 

[안내드립니다] 본문은 육상 녹색 식물을 중심으로 광합성과 세포 호흡을 쉽게 설명한 글입니다.