광합성

Photosynthesis

광합성은 엽록체에서 빛 에너지로 이산화탄소와 물을 포도당과 산소로 바꾸는 과정이에요. 명반응은 틸라코이드에서 ATP·NADPH와 O₂를 만들고, 캘빈 회로는 스트로마에서 CO₂를 고정해요. 빛이 세질수록 속도가 오르다가 광포화점 이후에는 더 이상 늘지 않아요. 슬라이더로 빛의 세기를 바꿔 명반응과 광합성 속도가 어떻게 변하는지 살펴봐요.

빛으로 음식을 만든다

🌿 광합성 = 태양 에너지로 포도당 제조

①식물은 빛 에너지를 화학 에너지(포도당)로 변환한다

②장소: 엽록체 (엽록소가 빛을 흡수)

③명반응(빛 필요) + 캘빈 회로(CO₂ 고정) 2단계로 진행

광합성 과정 시각화

빛의 세기5

💡 빛의 세기를 조절해 보세요

①빛이 강할수록 명반응이 활발 → ATP, NADPH 생성 증가

②하지만 일정 이상이면 더 이상 증가 안 함 → "광포화점"

③광포화점 이후에는 CO₂ 농도나 온도가 제한 요인

핵심 공식

광합성 총 반응식

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

빛 에너지로 이산화탄소와 물을 포도당과 산소로 변환

광합성 단계

Chart명반응 vs 캘빈 회로

구분	명반응	캘빈 회로
장소	틸라코이드 막	스트로마
빛 필요	O (필수)	X (직접 불필요)
입력	H₂O, 빛	CO₂, ATP, NADPH
산물	ATP, NADPH, O₂	G3P (→ 포도당)
반응	광인산화, 물 분해	CO₂ 고정, 탄소 환원

광합성 vs 세포 호흡

광합성 vs 호흡

Chart광합성과 세포 호흡 비교

구분	광합성	세포 호흡
장소	엽록체	미토콘드리아
반응	CO₂+H₂O → 포도당+O₂	포도당+O₂ → CO₂+H₂O
에너지	빛 → 화학 에너지	화학 → ATP
생물	식물, 조류	거의 모든 생물

예제와 기출로 점검

예제 1

광합성의 명반응과 캘빈 회로는 각각 엽록체 내 어디에서 일어나는가?

명반응은 빛을 흡수하는 색소가 모인 틸라코이드 막에서 일어난다.

캘빈 회로는 틸라코이드 바깥의 액체인 스트로마에서 일어난다.

▸ 명반응: 틸라코이드 막 / 캘빈 회로: 스트로마

명반응은 막(틸라코이드)에서, 캘빈 회로는 바탕질(스트로마)에서. 명반응의 ATP·NADPH가 캘빈 회로의 연료가 된다.

예제 2

어떤 식물에 빛을 비추었더니 겉보기 기체 출입이 0이 되었다(겉보기 광합성량 = 0). 이 지점에서 실제 광합성량과 호흡량의 관계는?

겉보기 광합성량 = 실제 광합성량 − 호흡량 이다.

겉보기 광합성량이 0이면 실제 광합성량 = 호흡량이며, 이때의 빛의 세기를 광보상점이라 한다.

▸ 광합성량 = 호흡량 (광보상점)

광보상점에서는 광합성으로 만든 O₂를 호흡이 모두 써버려 겉보기 변화가 0이다. 더 어두우면 호흡이 우세해진다.

수능 유형

식물의 광합성에 대한 설명으로 옳은 것은?

①명반응은 스트로마에서 일어난다

②명반응에서 물이 분해되어 O₂가 발생한다

③캘빈 회로는 빛이 있어야만 직접 진행된다

④포도당은 명반응의 직접 산물이다

⑤광포화점 이후에도 빛을 더 세게 하면 광합성 속도가 계속 증가한다

▸ ② 명반응에서 물이 분해되어 O₂가 발생한다

명반응에서 물(H₂O)이 분해되며 산소(O₂)가 방출되고 ATP·NADPH가 만들어진다.

명반응은 틸라코이드 막에서 일어나고(①), 캘빈 회로는 빛이 직접 필요하지 않으며(③), 포도당은 캘빈 회로의 산물이고(④), 광포화점 이후에는 빛을 늘려도 속도가 증가하지 않는다(⑤).

총정리

광합성 핵심

6CO₂ + 6H₂O + 빛에너지 → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

엽록체에서 빛 에너지를 화학 에너지로 전환

🎯 시험 포인트

①명반응: 틸라코이드, 물 분해(H₂O → O₂), ATP·NADPH 생성

②캘빈 회로: 스트로마, CO₂ 고정, G3P 생성 (포도당의 원료)

③광포화점: 빛 세기 증가해도 광합성 속도 더 이상 증가 안 함

④광보상점: 광합성 속도 = 호흡 속도 (겉보기 O₂ 변화 = 0)

⑤제한 요인: 빛의 세기, CO₂ 농도, 온도