(과학) <식물의 빛 흡수와 광합성>-대비 문제(EBS 독서 독해의 원리)!!

 

 

※ 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

 

어떤 물질에 빛을 비추면 그 물질은 빛을 투과시키거나 반사하거나 흡수한다. 어떤 물질이 지니는 빛깔은 그 물질이 반사하는 빛의 빛깔로서, 가령 파란 연필은 파란빛을, 빨간 구두는 빨간빛을 반사하는 것이라고 볼 수 있다. 그러나 교회의 스테인드글라스의 빛깔은 반사광이 아니고 투과된 빛깔이다. 같은 원리로 식물의 잎에 태양광을 비추면 잎은 청색광과 적색광을 흡수하고 녹색광은 반사 또는 투과시킨다. 이때 반사된 녹색광이 우리 눈에 들어오기 때문에 식물이 녹색으로 보이는 것이다. 그리고 강한 햇볕을 잎으로 가리고 그 뒷면에서 보았을 때 희미하게 보이는 녹색은 잎을 투과한 빛으로 볼 수 있다.

 

그렇다면 광합성에는 어떤 빛깔의 빛이 이용될까? 그것은 녹색을 띠는 식물의 잎이 반사나 투과를 시키지 않고 흡수하는 빛, 즉 청색광과 적색광이다. 그래서 식물의 잎이 만약 적색이라면 적색광을 반사, 투과시키게 되므로 이 식물은 청색이나 녹색 빛을 이용하여 광합성을 해야 한다. 그런데 광합성의 능률은 녹색 계열에 비해 적색 계열의 빛이 높으므로 식물의 잎이 붉으면 광합성의 생산 능력이 떨어져 녹색 식물에 비해 생장이 더디고 번식도 부진해진다. 그래서 육상 식물은 적색보다는 녹색을 띠는 것이 광합성에 유리하다.

 

하지만 식물이 빛을 흡수하는 것을 확인했더라도 그 빛이 광합성에 반드시 이용된다는 것은 별도의 확인이 필요하다. 즉 식물이 어떤 파장의 빛을 얼마나 흡수하는지를 자세히 조사해도 광합성과의 관계를 밝힐 수는 없다. 그래서 식물이 흡수된 빛을 활용하여 광합성을 하고 있는지의 여부를 확인할 필요가 있다. 일반적으로 식물이 광합성을 하면 탄소 화합물이 발생하고, 이산화 탄소가 흡수되며 산소가 방출된다. 그런데 이 중에서 광합성을 확인할 수 있는 가장 손쉬운 방법은 산소의 배출 여부를 알아보는 것이다.

 

그래서 엥겔만은, 식물의 광합성에 의해 배출되는 산소를 실험을 통해 확인하고자 하였다. 박테리아 중에는 산소를 좋아하는 호기성 박테리아와 산소를 싫어하는 혐기성 박테리아가 있는데, 호기성 박테리아는 산소가 있는 곳으로 모여든다. 그래서 엥겔만은 늪지에서 생장하는 식물을 호기성 박테리아가 있는 물 안에 넣고 이것에 햇빛을 비춘 후 현미경으로 관찰했다. 그랬더니 박테리아가 식물 주위에 잔뜩 모여드는 것을 확인했다. 이러한 결과는 곧 식물의 세포가 빛을 흡수하고 광합성을 거쳐 산소를 방출했기 때문이다. 이어서 그는 가시광선을 분광하여 각각의 분광된 빛깔의 빛을 식물에 비추었는데 호기성 박테리아 대부분이 청색광과 적색광을 비춘 곳으로 모여들었다. 박테리아가 모여드는 양은 엽록소가 빛을 흡수하는 스펙트럼 곡선과 그 모습이 비슷한데, 이것은 엽록소가 흡수한 빛이 광합성에 유용하다는 것을 의미한다.

 

이러한 사실은 그 후 여러 학자들에 의해 확인되었다. 특히 바르부르크는 녹조인 클로렐라에 청색광과 적색광을 비추었을 때 이산화탄소가 가장 많이 흡수된다는 사실을 밝혀냈으며 이로써 식물의 잎에 있는 엽록소와 광합성의 관계를 확인하였다. 어떤 파장의 빛이 어느 정도 광합성에 유용한지를 그래프로 표시한 것을 광합성의 작용 스펙트럼 곡선이라고 부르는데, 바르부르크가 조사한 광합성의 작용 스펙트럼 곡선과 엽록소의 흡수 스펙트럼 곡선을 비교해 보면 두 곡선이 매우 유사한 형태를 보이는 것을 알 수 있다. 그런데 녹색광이 흡수되는 영역을 나타내는 곡선의 중앙부에서는 광합성의 작용 스펙트럼 곡선이 엽록소의 흡수 스펙트럼 곡선보다 높은 수치를 나타내는데, 이는 ㉠

 

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녹색광은 녹색인 엽록소에는 잘 흡수되지 않으나, 엽록소가 여러 겹으로 겹쳐 있고 또 엽록소를 함유하고 있는 엽록체와 세포가 많이 집결되어 있는 곳에서는 녹색광도 다소 흡수가 이루어진다. 그리고 이렇게 흡수된 녹색광으로도 광합성이 이루어지기 때문에 광합성 작용 스펙트럼 곡선의 중앙부가 더 높게 나타나는 것이다. 원칙적으로 식물은 어떤 색깔의 빛으로도 광합성을 할 수 있다. 다만 빛을 흡수하는 엽록소 자체가 녹색인 까닭에 대부분의 녹색광을 반사 또는 투과시키고, 그래서 식물은 주로 청색광과 적색광으로 광합성을 하는 것이다.

 

 

 

「식물의 빛 흡수와 광합성」

해제

이 글은 식물의 빛 흡수와 광합성 이용에 대해 설명하고 이를 실험을 통해 증명하는 과정을 설명하는 글이다. 식물은 주로 녹색을 띠고 있으며 이는 주로 녹색광을 반사한다는 의미이다. 그래서 식물은 녹색 이외의 다른 빛을 흡수하는데 주로 청색광과 적색광을 광합성에 이용한다. 엥겔만은 흡수한 빛이 광합성에 이용된다는 것을 입증하기 위해 식물에 빛(분광된 빛)을 비추고 호기성 박테리아가 군집하는 실험을 실시하였으며, 그 결과 식물에 흡수된 빛이 광합성에 이용되며, 특히 청색광과 적색광이 광합성에 사용되는 것을 확인하였다.

 

 

주제

식물의 빛 흡수와 광합성

독해 포커스

식물의 빛 흡수와 광합성에 대해 설명하고 있는 글이다. 먼저 빛의 성질을 이해하고 이를 바탕으로 식물에 빛이 흡수되는 과정은 어떠하며, 또 어떤 빛이 흡수되는지 그 원리를 이해해야 한다. 그리고 엥겔만의 실험이 어떤 과정을 거쳐 빛이 광합성에 이용된다는 것을 입증하는지 그 과정을 이해하며 읽어야 한다.

 

 

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