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광합성의 빛 환경응답

전문가 제언: ○ 광합성은 식물이 산소를 배출하고 이산화탄소를 소비함으로써 동물과 공존할 수 있는 쾌적한 자연환경을 만들뿐 아니라 식품을 비롯한 수많은 인간의 욕구를 충족시켜주는 식물의 성장에 필수적인 작용이다. 그러므로 광합성에 대한 과학적 연구는 식품의 증산은 물론 특히 화석연료의 사용으로 인한 이산화탄소의 환경중의 배출이 매년 증가일로에 있어 지구온난화의 주범이 되고 있는데 이를 감소시키기 위해서도 중요한 과제가 되고 있다.

○ 광합성은 빛에너지를 화학에너지로 변환하는 식물과 일부 미생물의 대사경로이다. 여기에 필요한 기질이 이산화탄소와 물이며 이들 광합성대사경로의 속도를 조절하는 온도가 있다. 그러나 광합성의 가장 중요한 본질은 ATP와 같은 화학적 에너지가 아닌 빛이라고 하는 전자파의 에너지를 다룬다는 점일 것이다. 기질인 이산화탄소와 물이 있고 알맞은 온도가 주어졌다 하더라도 빛의 밝기의 강도에 따라서는 오히려 광합성이 저해를 받을 수도 있다.

○ 그러므로 이러한 빛 환경에 대한 응답을 위해 광합성생물은 자신의 상태를 변화시켜 여러 가지 메커니즘(전자전달계의 조절, 광포집 안테나계 등)을 작동함으로써 과잉의 빛에너지를 방출하는 시스템이 필요하다. 빛에너지는 빛 의존성반응을 이용하여 화학에너지로 변환되는데 상온에서 빛의 조사는 그 강도에 따라 탄소동화작용은 초기에는 증가하지만 지나치면 정체에 이른다. 빛의 조사(높은 수준)가 일정할 때 어느 한계까지는 온도상승에 따라 탄소동화작용이 증가한다.

○ 이와 같이 광합성의 광환경인 빛과 온도는 탄소동화작용에 중요한 요인이며 이에 대한 연구는 광합성을 담당하는 복합체의 3차원구조해석뿐만 아니라 이들 복합체가 시간에 따른 빛 환경 변화에 대해 어떻게 영향을 받는가에 대한 해답을 가져올 것으로 생각한다. 앞으로 인간의 식량과 지구온난화의 해결을 위한 바이오매스의 증산을 위해서도 유전자재조합기술을 함께 응용한 광합성의 대사경로가 명확히 밝혀져 시간과 공간을 초월한 식물공장화가 이루어지길 기대한다.

저자: Kintake SONOIKE
자료유형: 학술정보