C3·C4 작물의 CO2 보상점과 광포화점

핵심 정리

작물의 광합성은 이산화탄소를 처음 고정하는 방식에 따라 C3 식물과 C4 식물로 나뉜다. C3 식물은 루비스코가 이산화탄소를 곧바로 3-포스포글리세르산으로 고정한다. C4 식물은 먼저 4탄소 화합물을 만든 뒤 그 탄소를 다시 고정한다. 옥수수와 수수는 C4 식물에 속한다.

옥수수는 PEP 카복실라아제를 이용해 4탄소 화합물을 먼저 만드는 C4 식물이다. 이 4탄소 화합물은 유관속초 세포로 옮겨져 탈카복실화되고, 여기서 방출된 이산화탄소를 루비스코가 다시 고정한다. 즉 C4 식물은 엽육 세포와 유관속초 세포에서 이산화탄소 고정 과정을 나누어 수행한다.

광포화점과 CO2 보상점은 서로 다른 조건에서 작물의 광합성 특성을 보여 주는 기준이다. 광포화점은 빛에 대한 반응의 한계를, CO2 보상점은 이산화탄소에 대한 반응의 시작점을 나타낸다. 두 값은 모두 작물 종류에 따라 달라지므로, 기출에서는 작물 이름과 함께 출제된다.

C4 작물은 고온 건조하거나 강광인 환경에서 C3 작물보다 유리하고, 저온의 습윤한 지역에서는 광호흡이 적은 C3 식물이 유리하다. 이 때문에 C3 식물이 전 세계 식물의 대부분을 이룬다.

자세히

광포화점

광포화점은 정상적 생육조건에서 빛을 더 강하게 비추어도 광합성량이 늘지 않는 빛의 세기를 말한다. 광포화점 이하에서는 빛이 강해질수록 광합성량이 늘어나지만, 광합성량이 늘지 않는 지점에 이르면 증가가 멈춘다. 광포화점은 빛의 세기를 높였을 때 광합성이 더 늘어날 수 있는지를 판단하는 기준이므로, 빛의 세기와 광합성량의 관계를 묻는 선지에서 먼저 확인한다.

CO2 보상점

이산화탄소 보상점은 광합성으로 흡수하는 이산화탄소의 양과 호흡으로 방출하는 이산화탄소의 양이 같아지는 농도다. 보상점이 낮을수록 적은 이산화탄소에서도 광합성이 호흡을 앞질러 식물이 탄소를 축적할 수 있다.C4 작물인 옥수수는 C3 작물인 보리보다 CO2 보상점이 낮다. 벼는 C3 식물로 광호흡을 하며, 이산화탄소 보상점이 옥수수보다 높다. 두 문장을 함께 보면 C4 작물과 C3 작물의 차이가 보상점에서도 드러난다.