고등학교 2~3학년 (16-18세)

광합성

Photosynthesis

광합성은 엽록체에서 빛 에너지를 이용해 이산화탄소와 물로 포도당을 만들고 산소를 내보내는 과정이에요. 틸라코이드 막의 명반응은 물을 분해해 O₂ 를 내놓으며 ATP 와 NADPH 를 만들고, 스트로마의 캘빈 회로는 그 ATP 와 NADPH 로 CO₂ 를 고정해 포도당의 재료를 만들어요. 식물은 늘 호흡도 하기 때문에 빛이 약하면 호흡으로 쓰는 O₂ 가 더 많고, 빛이 세질수록 광합성이 앞서다가 광포화점부터는 더 빨라지지 않아요. 그림에서 빛의 세기를 바꾸면 명반응에서 나오는 ATP · NADPH 화살표가 굵어지고, 아래 그래프의 점이 광보상점과 광포화점을 지나가는 모습을 볼 수 있어요.

빛 에너지를 화학 에너지로

🌿 광합성은 무엇을 무엇으로 바꾸는가

①식물, 조류 같은 생산자는 빛 에너지를 포도당의 화학 에너지로 바꾸어 저장한다

②광합성은 엽록체에서 일어나며, 틸라코이드 막에 있는 엽록소 같은 색소가 빛을 흡수한다

③첫 단계인 명반응은 빛이 있어야 일어나고 ATP, NADPH, O₂ 를 만든다

④둘째 단계인 탄소 고정 반응(캘빈 회로)은 명반응이 만든 ATP 와 NADPH 를 써서 CO₂ 를 유기물로 바꾼다

⑤이렇게 만든 포도당은 식물 자신의 호흡에 쓰이고, 먹이 사슬을 따라 다른 생물에게도 전해진다

빛의 세기와 광합성 속도

빛의 세기5

💡 그래프에서 읽을 것

①빛이 없으면 광합성은 멈추고 호흡만 일어나므로 겉보기 광합성 속도가 음수다. O₂ 를 흡수하고 CO₂ 를 내놓는다

②빛이 세질수록 명반응이 빨라져 ATP 와 NADPH 가 많이 만들어지고, 캘빈 회로도 따라서 빨라진다

③실제 광합성 속도와 호흡 속도가 같아지는 빛의 세기가 광보상점이며, 이때 겉보기 기체 출입은 0 이다

④빛을 더 세게 해도 광합성 속도가 더는 늘지 않기 시작하는 빛의 세기가 광포화점이다

⑤광포화점 위에서는 빛이 아니라 CO₂ 농도나 온도가 속도를 정하는 제한 요인이 된다

반응식과 두 단계

광합성 전체 반응식

6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

물을 양쪽에 함께 적으면, 내놓는 O₂ 의 산소 원자 12개가 모두 반응물 H₂O 에서 왔다는 것을 알 수 있다

광합성의 두 단계

명반응과 캘빈 회로

구분	명반응	캘빈 회로
장소	틸라코이드 막	스트로마
빛	반드시 필요	직접 쓰지 않지만 명반응의 산물이 있어야 진행
들어가는 것	H₂O, 빛 에너지, ADP, NADP⁺	CO₂, ATP, NADPH
나오는 것	O₂, ATP, NADPH	G3P(포도당의 재료), ADP, NADP⁺
주요 과정	물의 광분해, 광인산화	CO₂ 고정, 3PG 환원, RuBP 재생

광합성과 세포 호흡

광합성과 호흡

광합성과 세포 호흡 비교

구분	광합성	세포 호흡
장소	엽록체	세포질과 미토콘드리아
반응	CO₂ + H₂O → 포도당 + O₂	포도당 + O₂ → CO₂ + H₂O
에너지 전환	빛 에너지를 화학 에너지로 저장	포도당의 화학 에너지를 ATP 로 꺼내 씀
일어나는 생물	식물, 조류 같은 광합성 생물	거의 모든 생물(식물 포함)

예제와 기출로 점검

예제 1

광합성의 명반응과 캘빈 회로는 각각 엽록체의 어디에서 일어나며, 두 반응은 무엇을 주고받는가?

명반응은 빛을 흡수하는 색소와 전자 전달계가 있는 틸라코이드 막에서, 캘빈 회로는 틸라코이드 바깥을 채운 스트로마에서 일어난다.

명반응이 만든 ATP 와 NADPH 가 캘빈 회로로 넘어가 CO₂ 고정에 쓰이고, 다 쓴 ADP 와 NADP⁺ 는 다시 명반응으로 돌아온다.

▸ 명반응은 틸라코이드 막, 캘빈 회로는 스트로마. 명반응은 ATP · NADPH 를 넘기고, 캘빈 회로는 ADP · NADP⁺ 를 돌려준다

그림의 두 화살표가 이 주고받음이다. 빛의 세기를 0 으로 내리면 ATP · NADPH 화살표가 사라지고 캘빈 회로도 흐려진다.

예제 2

어떤 식물에 빛을 비추었더니 겉보기 기체 출입이 0 이 되었다. 이때 실제 광합성 속도와 호흡 속도는 어떤 관계인가?

겉보기 광합성 속도 = 실제 광합성 속도 − 호흡 속도이다.

겉보기 광합성 속도가 0 이면 실제 광합성 속도와 호흡 속도가 같고, 이때의 빛의 세기를 광보상점이라고 한다.

▸ 실제 광합성 속도 = 호흡 속도 (광보상점)

광보상점에서는 광합성으로 내놓은 O₂ 를 호흡이 모두 써 버려 겉보기 변화가 없다. 그림에서 빛의 세기를 1 에 두면 점이 가로축 위에 놓인다.

수능 유형

식물의 광합성에 대한 설명으로 옳은 것은?

①명반응은 스트로마에서 일어난다

②명반응에서 물이 분해되어 O₂가 발생한다

③캘빈 회로는 명반응의 산물이 없어도 계속 진행된다

④포도당은 명반응의 직접 산물이다

⑤광포화점 이후에도 빛을 더 세게 하면 광합성 속도가 계속 증가한다

▸ ② 명반응에서 물이 분해되어 O₂가 발생한다

명반응에서는 물이 빛 에너지로 분해되어 O₂ 가 나오고, 이때 나온 전자로 ATP 와 NADPH 가 만들어진다.

명반응은 틸라코이드 막에서 일어나고(①), 캘빈 회로는 명반응이 만든 ATP 와 NADPH 가 있어야 진행되며(③), 포도당은 캘빈 회로의 산물이고(④), 광포화점 위에서는 빛을 늘려도 속도가 늘지 않는다(⑤).

정리

광합성의 흐름

빛 → 명반응(ATP · NADPH 생성) → 캘빈 회로(CO₂ 고정) → 포도당

명반응이 빛 에너지를 ATP 와 NADPH 에 담고, 캘빈 회로가 그 에너지로 CO₂ 를 포도당으로 바꾼다

🎯 시험 포인트

①명반응은 틸라코이드 막에서 일어나며, 물이 분해되어 O₂ 가 나오고 ATP 와 NADPH 가 만들어진다

②캘빈 회로는 스트로마에서 일어나며, ATP 와 NADPH 를 써서 CO₂ 를 고정해 G3P 를 만든다

③광합성으로 나오는 O₂ 는 CO₂ 가 아니라 H₂O 에서 온다

④광보상점에서는 실제 광합성 속도와 호흡 속도가 같아 겉보기 광합성 속도가 0 이다

⑤광포화점 위에서는 빛을 세게 해도 속도가 늘지 않으며, CO₂ 농도와 온도가 제한 요인이다

← 이전

세포 호흡

DNA 복제와 유전자 발현

마지막 수정 2026-10-17

이 페이지가 도움 됐다면 후원하기