명반응

명반응(明反應, 영어: light reaction) 또는 광의존적 반응(光依存的反應, 영어: light-dependent reaction)은 식물의 광합성의 한 과정으로 엽록소에서 태양의 빛 에너지를 흡수해서 NADPH, ATP 등의 화학 에너지를 생성하는 과정을 말한다. 명반응은 크게 물의 광분해와 광인산화 과정으로 나눌 수 있다.

명반응의 전체 반응식은 다음과 같다.

12H₂O + 12NADP⁺ + 18ADP + 18P_i + 빛 에너지 → 6O₂ + 12NADPH + 18ATP

구성

물의 광분해

물의 광분해 과정은 광합성의 준비과정으로 물(H₂O)이 빛 에너지를 받아 수소 이온과 수산화 이온으로 분해되는 과정이다. 물이 분해되면 수산화 이온은 전자를 잃어 버려 OH가 되는데 2분자의 OH^-가 결합해 산소(O₂)를 배출한다. 한편 물이 분해되어 나온 수소 이온은 수소의 수용체라 할 수 있는 NADP⁺에 전달되며 NADPH가 된다. NADPH는 광합성의 또 다른 과정인 탄소고정반응에서 수소 공급원의 역할을 한다. 물의 광분해 과정은 발견자인 힐의 업적을 따 힐반응이라고도 한다.^[1]

광인산화

광인산화 과정은 빛 에너지를 이용해 ADP와 무기 인산(Pi)으로부터 ATP를 생성하는 반응이다. 광합성에서는 NADPH로 에너지를 저장하는 것 또한 광인산화에 포함된다. 광인산화 과정에는 순환적 광인산화 반응과 비순환적 광인산화 반응이 있다. 순환적 광인산화에서는 광계 I을 사용해 ATP를 합성하며 이탈 전자가 ATP 합성 후에 원래 자리로 되돌아 온다. 광계 I 의 P₇₀₀이 전자를 방출하면 전자는 페레독신(Fd)을 거쳐 전자전달계에 도달하는데 여기서 화학삼투적 인산화에 의해 ATP를 합성한다. 이때 합성된 ATP는 탄소고정반응에 이용된다. 비순환적 광인산화는 광계 I 과 광계 II를 사용하는 과정이다. 광계 I에서 P₇₀₀으로부터 방출된 전자는 전자수용체인 페레독신(Fd)로 들어가며 전자전달계를 거쳐 NADPH를 합성한다. 광계 II에서는 P₆₈₀에서 고에너지 전자가 방출되며 이 전자는 플라스토퀴논(PQ)로 가서 전자전달계를 거친다. 이때 ATP가 합성된다. 이 과정을 거친 전자는 에너지를 잃은 상태이며 P₇₀₀으로 들어가 P₇₀₀을 환원시킨다. 광계 II 에선 전자 방출로 인해 P₆₈₀이 산화되어 물의 광분해시 발생하는 전자를 사용해 이를 다시 환원시키게 된다. 물의 광분해로 발생한 2개의 H⁺는 NADP⁺와 결합 NADPH의 형태로 에너지를 저장하고 탄소고정반응에 전달된다. 2개의 OH^-는 물과 산소로 되어, 이때 나온 전자는 P₆₈₀을 환원시켜 광계 II를 들뜨기 전 상태로 만들면 비순환적 광인산화가 끝난다.^[2]

같이 보기

• 광합성

참고 문헌

1. CAMPBELL(2008), 생명과학(8판), 바이오사이언스, pp725~726
2. ibid, pp726~727