광합성 크로마토그래피

광합성

 광합성은 빛에너지를 생물체가 이용할 수 있는 유기화합물 형태인 화학에너지로 전환시켜주는 과정이다. 즉, 태양에너지가 특정 분자들의 결함에 의해 포도당의 생성에 이용되는 과정으로 반응물은 CO2와 H2O이며, 생성물은 포도당(C6H12O6), H2O, O2이다. 즉 태양에너지가 특정분자들의 결합에 의해 포도당의 생성에 이용되는 과정으로 반응물은 co2와 h2o이며 생성물은 포도당(c6h12o6),h20,o2 이다.
전체반응식은 6CO₂+12H₂O →C6 H12 O6 + 6O₂+ 6H2O(ΔG= +686 kcal/mole)로 흡열반응이다.
광합성의 반응은 두가지 경로로 나눌 수 있다.

-명반응
틸라코이드 막에서 일어나고 빛에너지에 의해 추진된다. 이 경로에서 atp와 환원된 전자운반자(nadph + h+) 가 만들어진다.

-켈빈-벤슨반응(암반응)
명반응후에 일어나는 반응으로 스트로마에서 일어나고 빛을 사용하지 않는다. 여기에서는 명반응에의해 만들어진 atp, nadph + h+, 그리고 co2를 사용하여 당을 생성한다.

광합성에 영향을 주는 요인
광합성은 빛의 세기에 의해 영향을 받는다. 강한 빛을 받을수록 광합성량이 증가하는데, 빛의 세기가 어느 한계에 이르면 더 이상 광합성량이 증가하지 않고, 이때의 빛의 세기를 광포화점이라 한다. 광합성은 효소가 많이 참여하는 반응이기 때문에 온도의 영향도 받는다. 보통 35℃에서 가장 잘 일어난다. 또 광합성은 이산화탄소 농도에 의해서도 영향을 받는다. 빛이 강할수록 이산화탄소 농도에 영향을 많이 받으며, 이 경우에도 빛에 의한 광합성량과 마찬가지로 어느 한계 이상에서는 광합성량이 더 이상 증가하지 않는다.

사자책 142p , 동아백과

광합성 색소
스팩트럼의 가시영역의 파장을 흡수하는 분자를 색소 라고 한다. 포든 파장의 가시광선을 가진 하얀 빛이 색소에 투시되면 빛의 어떤파장은 흡수된다. 산란되거나 통과되는 나머지 파장으로 인해 우리눈에 색소들이 색을 띄게 보이게 되는것이다. 예를들어 엽록소 처럼 색소가 파란색과 빨간색을 흡수한다면 우리가 보는것은 남겨진 빛인 초록색이다.
광합성에 사용되는 빛에너지는 단일형태의 색소에서만 흡수되지 않는다. 그보다는 서로 다른 흡수 스팩트럼을 가진 몇몇 다른 색소들이 실질적으로 광합성을 위해 이용되는 에너지를 흡수한다. 모든종류의 (식물, 원생생물, 세균)의 광합성생물에서 이색소들은 엽록소, 카로티노이드, 그리고 피코빌린을 함유하고 있다.
식물의 엽록소는 주로 엽록소a 와 b 의 두종류가 존재한다. 이 두분자는 분자구조에서만 약간 다를 뿐이다. 둘다 헤모글로빈의 헴기와 유사한 복잡한 고리구조를 가진다. 엽록소의 각고리의 중심에 마그네슘원자 한개가 존재하며 고리의 외부에는 엽록소를 틸라코이드막의 소수성 부위에 부착시키는 긴 탄화수소꼬리가 있다.

사자책 146쪽 그림8.7

엽록소a 는 가시광선의 양끝인 파랑과 빨강 파장을 흡수하는것을 볼 수 있다. 따라서 엽록소만이 광합성 반응에서 활성을 가진다면 가시스팩트럼의 대부분은 사용되지 않을것이다. 그러나 광합성을 하는 모든 생물체는 빨강과 파랑사이의 중간에너지의 광자를 흡수하는 보조색소를 갖고 있다.
보조색소중 하나는 파랑과 청록 파장에서 광자를 흡수하며, 진한노랑색을 나타내는 베타카로틴과 카로티노이ㅡ 이다. 홍조류와 남조류에서 발견되는 피코빌린은 다양한 황록, 노랑, 오렌지색의 파장을 흡수한다. 이런 보조색소들은 엽록소와 함께 가시 스팩트럼의 대부분을 흡수할 수 있는 에너지 흡수시스템을 구성한다.

① 엽록소

    엽록소 a(청록색) - 광합성을 하는 모든 식물

    엽록소 b(황록색) - 녹조류, 육상식물

     엽록소 c - 갈조류

     엽록소 d - 홍조류
 
 
  ② 카로티노이드계 색소

     : 황색계통의 색소로 카로틴, 크산토필ㅋㅌ00//

       빛에너지를 흡수하여 엽록소로 넘겨주는 보조색소.
 

 

크로마토그래피

○ 크로마토그래피는 화합물들의 혼합 상태를 구성 성분들로 분리하는 방법이다. 각각의 구성 성분들로 분리함으로써, 다양한 시료 성분들을 정성적으로 그리고 정량적으로 쉽게 측정할 수 있다.

종이
종이 크로마토그래피는 원리상으로 분배 크로마토그래피의 일종이다. 분배 크로마토그래피에 의한 분리는 두 가지 종류의 서로 혼합되지 않는 용매 사이에서 혼합물들이 두 용매에 대한 분배 계수가 다른 원리를 사용한다.
    이 때, 한 용매(주로 물)는 정지상의 구실을 하고 다른 용매는 이동상의 구실을 하여 물질을 분리하는데, 이 때 정지상의 지지체(supportin medium)에 따라 종이 크로마토그래피, 얇은 막(thin layer) 크로마토그래피, 분배 대롱 크로마토그래피 등으로 분류하며, 용도에 따라 여러 종류의 물질 분리에 이용된다.
    종이 크로마토그래피에 있어서 거름종이에 흡착된 용매(물)는 정지상의 구실을 하고, 물과 섞이지 않는 유기 용매는 이동상의 구실을 한다. 일반적으로 거름종이는 약 20%의 흡착수가 포함되어 있으므로 거름종이에 시료를 녹이는 것에 해당되며, 거름종이는 정지상을 지지해 주는 지지체(supporting medium) 역할을 한다.
    시료 용액을 거름종이에 소량 찍어 점적하고 말린 다음, 밀폐된 용기 속의 물로 포화된 유기 용매에 그 한쪽 끝을 담가 두면, 용매는 모세관 현상에 의하여 종이의 위쪽으로 스며 올라가거나 또는 중력에 의해 아래쪽으로 이동하게 된다. 이 때, 시료의 성분도 용매와 함께 이동하지만, 각 성분은 물과 유기 용매에 대한 용해도의 차이 때문에 이동 속도가 각각 다르게 된다.
    즉, 유기 용매에 잘 녹는 성분은 덜 녹는 성분보다 먼 곳까지 이동하게 되므로, 거름종이 위에서 성분들이 분리된다. 종이 위에 분리된 각 성분의 위치는 이들이 무색일 경우에는 적당한 발색 시약을 뿌려서 쉽게 확인할 수 있다. 또, 각 성분의 이동 거리는 Rf값으로 나타낸다.
    종이 크로마토그래피는 그 조작이 비교적 간단하고, 미량의 시료(5㎍ 이하)로써도 분리 능력이 좋아 여러 가지 미량 물질을 정량적으로 확인하는 데에 매우 편리하게 이용된다.
http://user.chollian.net/~hl5nol/paper.htm

 

전개중 사진

 

토의

 

이번실험은 식물에서의 색소분리 실험이었다. 색소분리에는 종이크로마토그래피 를 사용하여 분리해내었다. 식물의 잎에서 색소를 분리해 내기 위해서는 아세톤을 이용하여 식물을 녹이고 잘게 짖이겨 색소성분을 아세톤속으로 녹인다. 아세톤은 휘발성이라 아세톤이 공기중으로 날아가 아세톤의 양이 줄어들 수 도있지만 이는 색소의 농도가 더욱 진해지는것으로 오히려 더욱 진한 실험결과를 볼 수 있다. 원심분리 후 여과지를 준비하는데 여과지를 맨손으로 만지면 손의 유분성분때문에 실험결과에 영향을 줄 수 있으므로 색소를 전개시킬 부근은 만지지 않도록 한다. 여과지에 2cm 정도 높이에 연필로 표시해 놓고 가운데 부분에 tip 으로 색소를 살짝 찍으면 모세관현상에 의하여 색소가 tip 으로 올라온다. 이 tip 으로 여과지의 표시해 둔 부분을 살짝씩 찍는데 이때 색소가 가능한 퍼지지 않도록 주의한다. 색소가 퍼지게 찍히게 된다면 퍼지지 않은쪽 보다 면적이 넓어져 전개할 시 좁은것보다 결과를 알기가 어려워지게된다. 우리 실험에서는 일반 여과지를 사용하여 전개액이 올라오는 속도가 너무 빨라 전개액에 색소가 딸려오는 일이 발생하였는데 전개액에 닿는 부분의 여과지의 양 끝 모서리를 잘라 전개하였다면 전개액이 올라오는 속도가 느려져 분해율이 더 좋았을 것이다. 그리고 우리실험에서는 전개역시 표시해둔 부분에서 2cm 가량 전개액이 올라오고 전개를 멈추고 말려 색소가 덜 올라오게 되었는데 이 역시 전개를 더 오래시켰다면 더욱 명확하게 색소들이 분리되었을 것이다. 그리고 언급이 없어 전개시킨후의 여과지를 그냥 말렸는데 전개율인 Rf 를 구할때는 전개액이 올라온 위치를 표시해야 한다고 나와있었다. 다행히 우리는 2cm 밖에 전개를 시키지 않아 전개액이 올라간부분에 색소가 올라가지못하고 전개액이 올라온부분에서 모두 쏠려있어 전개액이 올라온 부분을 알 수 있어 Rf 를 구할수 있었다. 그리고 Rf를 종이크로마토피의 결과를 책상속에 4일간 방치 후 Rf를 구하려고 꺼내보니 색소가 지워졌는지 노랑색과 초록색의 구분이 힘들었다.