위의 "Photosynthesis1.swf"를 클릭하시면 플래쉬 동영상 화면이 실행됩니다. "Play"를 누르시면 과정을 설명하는 동영상을 보실 수 있습니다.

비록 영어지만 간단한 설명을 성우께서 읽어주십니다.

영상은 식물의 세포 전체를 보여주다가 염록체를 확대하면서 들어갑니다. Chloroplast 가 엽록체입니다. 강의 때 들으신 바대로 엽록체는 물을 분해하여 산소를 농축하고, 대기중의 CO2(이산화 탄소)를 에너지의 원천인 포도당(녹말)로 만들어 저장합니다. 이 포도당을 분해하여 에너지로 환원하는 역할은 미토콘드리아가 한다고 배우셨죠.

엽록체를 보여주면서 동영상은 엽록소로 그리고 틸라코이드(Thylakoid) 구조 내부 구조로 확대되어 들어갑니다. 

동영상은 천천히 진행되기 때문에 쉽게 이해하실 수 있습니다.

엽록체는 크게 2가지의 중요한 일을 하는데요. 그 하나가 생체활동 에너지의 근간인 ATP 합성과 나중에 미토콘드리아가 에너지를 추출할 수 있는 근간이 되는 물질인 NADPH를 생성하는 일입니다.

[ NADPH 합성 : 전자의 흐름 ]

1. 햇빛을 받은 빛처리시스템 II (Photosystem II)는 에너지를 흡수하게 되고, 그 에너지는 물을 분해해서 산소를 배출하고 수소이온(H+) 4개를 만듭니다. 그리고 시스템 내부에 있던 전자 한놈을 활성화 시킵니다. 멋모르고 아궁이 가마솥 위에 앉았다가 놀라서 마구 뛰어다니는 강아지 한마리를 생각하시면 되겠습니다.

3. 빛에너지를 받아서 날뛰는 전자는 빛처리 시스템 II (Photosystem II : 보통 광화학계라고 불립니다만... )를 떠나서 플라스토퀴논(Plastroqinone) 이라는 놈에게 전달됩니다.  플라스토퀴논이라는 놈은 전자를 포획해서 옮기는 역할을 하는데요. 이것은 식물에서 에너지변환시스템의 구조적인 요소로 생각하시면 됩니다. 보통 퀴논(quinone)들이 그런 역할을 하는데요. 광합성을 하는 세균들은 다른 종류의 퀴논들이 전자를 옮겨줍니다.


이 전자는 다시 b6-f complex 구조에게 전달되는데요. 이곳을 지나면서 세포내에 있던 수소이온(H+)를 틸라코이드 공간 내부로 끌어들입니다. b6-f complex는 일종의 H+ 펌프로 전자에게 에너지를 전달받아서 세포내의 H+ 이온을 퍼내는 역할을 하게 됩니다. 아무튼 그만큼 전자는 에너지가 줄고 날뛰던 전자는 이제 걷게 됩니다.

3. 이제 전자는 Photosystem I 으로 걸어들어가게 되는데, 어찌 알았겠습니까. 그곳에 또다른 아궁이가 기다리고 있었다는 것을 다시 놀라서 날뛰게 된 전자는 1 번과 같은 상태로 페레독신(ferredoxin)이라는 단백질 구조에 전달됩니다. 페레독신 역시 퀴논과 비슷한 역할을 하는 전자 운반 구조적인 요소라고 생각하시면 됩니다. 

이제 효소의 일종인 NADP 환원효소가 이 열받은 전자를 음기를 띈 NADP에 전달하면 수소이온(H+)과 결합하여 NADPH 로 변합니다. 이 NADPH가 바로 모든 음식물의 출발점이 되는 물질입니다.

[ ATP 합성 : 양성자(H+ 수소이온)의 흐름 ]

Photosystem II 에서 물분해에 의해 그리고 b6-f complex에서 Stroma에서 펌핑한 양성자들은 ATP synthase(효소)의 CP0 라 불리는 통로를 통과하면서 ADP 라는 물질을 Pi(인산)과 결합시킵니다. 이것을 인산화(Photophospharylation) 이라고 하는데요. 아무튼 ATP(ADP + Pi)를 생성해서 세포질(Stroma)로 보내줍니다.

이때 막 내부에 있던 수소이온(H+) 양성자들이 다시 세포질로 전달되면서 ATP를 만드는데요. 이 흐름은 농도에 의한 화학 삼투작용에 의한다고 보시면 됩니다. 틸라코이드막을 중심으로 내부는 산성, 바깥쪽은 알칼리성 용액이 형성되지요.

배우신대로 ATP는 같이 생성된 NADPH 라는 물질과 함께 캘빈회로라는 복잡한 구조를 거쳐서 공기중의 CO2(이산화탄소)를 고정해서 C6H2O6(포도당, 탄수화물)을 만들게 됩니다.

이 포도당이 바로 지금까지도 생명을 지속할 수 있는 에너지를 만들어 주는 에너지의 근간인 것이죠.