생명과학 고3 세포의 구조와 기능 심화

엽록체

이중막과 틸라코이드·기질로 구성되며 광합성으로 빛에너지를 화학 에너지로 전환하는 식물 세포 소기관이다.

이중막 안에 틸라코이드 막과 스트로마(기질)를 갖추고, 빛에너지를 화학 에너지로 바꾸어 포도당에 저장하는 식물 세포의 소기관입니다.

엽록체는 태양광 발전소이자 저장 창고입니다. 틸라코이드 막이 빛을 받는 패널이고, 스트로마는 그 전기로 물건을 조립하는 작업장입니다.

쉽게 말하면

세포 소기관 중 엽록체의 구조는 두 단계 반응과 정확히 짝을 이룹니다. 안쪽에는 납작한 주머니인 틸라코이드가 동전처럼 쌓여 그라나를 이루고, 그 사이를 채운 액체가 스트로마입니다. 빛을 흡수하는 색소인 엽록소는 틸라코이드 막에 박혀 있고, 이산화 탄소를 포도당으로 조립하는 효소는 스트로마에 녹아 있습니다. 즉 '빛을 다루는 일'과 '탄소를 조립하는 일'이 서로 다른 공간에서 일어납니다.

틸라코이드가 층층이 쌓여 있는 이유는 미토콘드리아의 크리스테와 같습니다. 막의 표면적을 넓혀 빛을 붙잡는 색소 단백질을 더 많이 박아 두기 위해서입니다. 또 틸라코이드 막이 안쪽 공간을 감싸고 있기 때문에, 수소 이온을 그 안에 밀어 넣어 농도 차를 만들 수 있고 그 차이로 ATP를 만듭니다. 미토콘드리아와 원리가 같습니다.

엽록체도 자체 DNA와 리보솜을 가지고 스스로 분열합니다. 이 역시 세포내 공생설의 근거입니다. 광합성을 하는 세균이 큰 세포에 들어와 살게 되었다는 설명인데, 그 결과 지구 대기에 산소가 쌓이기 시작했다는 점에서 지구의 탄생과 진화와도 이어집니다. 반응 자체는 광합성에서 다룹니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

잎이 초록으로 보이는 이유

엽록소는 파란색과 붉은색 빛을 잘 흡수하고 초록빛은 상대적으로 덜 흡수해 반사·투과시킵니다. 우리 눈에 들어오는 것은 흡수되지 않고 튕겨 나온 빛이므로 잎이 초록으로 보입니다. 즉 초록은 '식물이 안 쓰고 버린 색'입니다.
예시 2

단풍이 드는 이유

가을에 엽록소가 먼저 분해되면, 원래 잎에 함께 있었지만 초록에 가려 보이지 않던 노란색·주황색 색소가 드러납니다. 새 색소가 생기는 것이 아니라 초록이 걷히는 것입니다.
예시 3

감자와 뿌리에는 엽록체가 없다

빛이 닿지 않는 부분의 세포에는 엽록체가 발달하지 않습니다. 대신 녹말을 저장하는 다른 색소체가 들어 있습니다. 감자를 햇빛에 오래 두면 초록으로 변하는 것은, 그 색소체가 빛을 받아 엽록체로 발달하기 때문입니다.