식물은 광합성을 하나요?
광합성
광합성(光合成, , 영어: Photosynthesis) 지구의 식물이 빛을 이용하여 화합물 형태로 에너지를 저장하는 화학 작용으로, 지구상의 생물계에서 볼 수 있는 가장 중요한 화학 작용의 하나이다. 지구상의 모든 생물은 삶을 유지하기 위해 에너지를 필요로 한다. 박테리아의 번식을 비롯하여 콩이 싹을 틔우고 나무가 자라며, 우리가 태어나 숨을 거두는 순간까지의 이 모든 삶의 과정은 에너지에 직접적으로 의존하여 일어난다. 우리가 일상생활에서 자동차를 움직이고 전기 기구를 사용하며 온갖 산업 시설을 가동시키기 위해서 석유, 석탄을 연소시킬 때, 혹은 원자의 분열에서 생겨나는 에너지를 빌어쓰듯이, 생물이 존속하기 위한 기본 조건은 간략히 말하자면 에너지라 볼 수 있다. 에너지의 전환과 저장은 생물의 최소 단위인 세포에서 일어나며, 에너지는 화합물 형태로 저장된다. 모든 생물은 광합성으로 생성된 산물을 생체 내 연료로 사용하고 있으며 이것을 공급하는 방법이 엽록체에서 일어나는 광합성이다. 광합성으로 에너지를 얻는 생물을 광영양 생물(光營養生物, phototroph)이라고 한다.
광합성
일반식：CO2 + 2H2D(전자주개) → (CH2O)n탄수화물 + H2O + 2D (산화된 전자주개) 광영양생물 산소 발생 광합성：6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6H2O + 6O2
발생생물학
식물의 발생은 동물의 그것과 비슷한 과정을 수반한다. 하지만 식물 세포들은 대부분 움직일 수 없어서 형태 발생은 세포의 움직임 없이 분화 생장으로 인해 일어난다. 또한 식물 생장에서의 유도 신호와 유전자는 동물 발생을 조절하는 그것과 다르다.
태양
지구 표면에 도달하는 햇빛은 지구의 대기가 약화시켜 맑은 하늘에 태양이 머리 위에서 비출 때에 m2당 1,000 와트 정도가 된다. 이러한 에너지는 여러 자연적인 합성을 통해 동력으로 변환될 수 있다. 식물의 광합성은 햇빛의 에너지를 화학 물질(산소와 탄소화합물)로 바꾸며, 지표면을 데우거나 태양 전지를 이용해 전기로 바뀌기도 한다. 석유를 비롯한 화석 연료는 오래전에 광합성으로 햇빛이 바뀐 것이다.
광합성
조류(藻類)는 현미경으로나 볼 수 있는 스케네데무스와 같은 단세포에서부터 켈프(kelp)와 같은 다세포생물에 이르기까지 다양한 종류가 있다. 이들은 육상고등식물의 것보다 단순하거나 비슷한 방식으로 광합성을 한다. 다른 식물과 마찬가지로 엽록체라는 세포소기관을 가지고 있어서 이 엽록체에서 빛을 흡수하여 광합성을 하고 산소를 내어놓는다. 엽록체에는 주요 색소인 엽록소도 있지만 여러 빛깔을 띠게 하는 보조색소(노란색이나 갈색을 흡수함)도 있다.
식충식물
식충식물은 포충방법에 따라 광합성과 식충활동이 번갈아 일어나기도 한다. 파리지옥은 식충활동 중에는 잎을 접기 때문에 광합성을 할 수 없다. 그리고 식충활동을 하지 않을 때는 광합성을 한다. 그러나 생활사 시기별로 다양한 형태를 가지고 있는 "Triphyophyllum peltatum"의 경우 유년기에 움직이지 않는 끈끈이로 벌레를 잡기 때문에 광합성과 식충활동을 동시에 할 수 있다. 식충활동이 광합성에 지장을 주는 듯 보이지만 식충활동에 쓰이는 에너지는 알맞은 수준으로 식물 스스로가 조절할 수 있어 식충활동을 하더라도 광합성을 하는 잎을 어느 정도 남겨놓기도 한다.
물질대사
생물에 따라 스스로 세포 내에서 만들 수 있는 분자들의 종류가 각기 다르다. 식물과 같은 자가영양생물은 이산화 탄소나 물처럼 간단한 분자에서 다당류나 단백질을 합성할 수 있다. 반면에 종속영양생물은 보다 복잡한 물질을 합성하기 위한 전구물질들, 예컨대 단당류나 아미노산을 필요로 한다. 생물은 궁극적인 에너지원에 따라 더 세분화된다. 광합성독립영양생물(photoautotroph)과 광합성종속영양생물(photoheterotroph)은 빛에서 에너지를 얻고, 화학독립영양생물(chemoautotroph)과 화학종속영양생물(chemoheterotroph)은 무기 산화 반응을 통하여 에너지를 얻는다.
물질대사
이화작용은 큰 분자를 분해하는 대사 과정으로 음식을 분해하고 산화하는 과정이 포함된다. 이화작용으로 동화작용에 필요한 물질을 공급하고 에너지를 얻는다. 이화작용의 정확한 특성은 생물마다 각기 다르며, 필요에 따라서는 생물을 에너지와 탄소를 얻는 원천에 따라 분류할 수 있다(아래 표 참고). 에너지원으로 유기영양생물(organotroph)은 유기물을, 무기영양생물(lithotroph)은 무기물을, 광영양생물(phototroph)은 태양광을 사용한다. 대사는 서로 다르지만 모두 산화환원 반응에 의존하며, 전자를 유기물, 물, 암모니아, 황화 수소, 철 이온(Fe2+)과 같은 환원된 전자공여체에서 산소, 질산염, 황산염과 같은 전자수용체로 전달한다.[30] 동물의 경우 이 반응은 복잡한 유기물을 이산화 탄소와 물과 같은 간단한 분자로 분해하는 형태이다. 식물이나 남세균 등 광합성 생명체는 전자 전달 반응이 에너지를 방출하지 않고 태양광으로부터 에너지를 흡수해 저장하는 용도로 쓰인다.[31]
잎
잎은 광합성과 증산작용 및 호흡 작용을 하는 식물의 기관 가운데 하나이다. 잎에서 일어나는 중요한 생명 활동인 광합성을 위해 잎의 모양은 대부분 빛을 투과할 수 있도록 얇은 판 모양으로 진화하였다. 그러나 종에 따라 바늘잎을 지닌 식물들도 있다. 식물의 잎은 광합성 작용을 하는 엽록체에 의해 대부분 녹색을 띤다. 식물에 따라 붉은 색을 띠는 잎도 있다.
엽록체
미토콘드리아와 같이 엽록체에서도 내막에서 생체 내 합성을 한다. 종자 식물의 엽록체에서 내막은 실질적인 광합성이 일어나며 틸라코이드라고 한다. 원반형의 틸라코이드가 겹겹이 쌓인 구조를 그라나라고 하며 틸라코이드 내부의 빈 공간을 내강(lumen)이라고 한다. 보조색소, 광합성에 관여하는 효소를 포함한 단백질은 엽록소와 함께 틸라코이드막 위에 있다. 엽록체의 엽록소는 주로 가시광선의 청색과 적색을 흡수하고 녹색을 잘 흡수하지 않아 우리 눈에 녹색으로 보이게 된다(보색효과). 세포의 수명이 다 하거나 환경이 좋지 않으면(가뭄, 저온 등) 엽록소가 파괴되면서 보조색소들(예: 크산토필, 카로테노이드)의 색이 나타나 잎이 알록달록해진다. 조류(藻類)의 경우 육상식물과는 달리 틸라코이드 수가 적고 많음에 따라 황금색, 갈색, 적색으로 색이 다르게 보이기도 한다. 스트로마에는 독자적인 엽록체 DNA(cpDNA: chlorphyll DNA)와 리보솜이 있다. 엽록체 DNA는 다양한 단백질과 함께 세포핵과 같은 모양이다. 진핵생물 DNA결합단백질인 히스티딘이나 세균의 DNA 결합 단백질로서 알려진 HU, DPS등의 단백질은 녹색 식물의 엽록체에는 존재하지 않는다. 대신에 아황산 환원 효소가 DNA 결합 단백질로서 기능하고 있다. 엽록체 DNA도 세포핵의 DNA처럼 복제, 전사, 번역과정이 일어난다.
광합성
1796년, 프랑스 목사인 장 세네비어는 CO2가 광합성 중에 식물이 흡수한 해로운 공기였음을 밝혀냈다. 그 후 니콜라스 시어도어 드 소쉬르는 식물의 생장량 증가가 CO2흡수량뿐만 아니라 CO2흡수량과 물의 양에 따라 변한다는 것을 알아냈다. 포도당 같은 양분을 만드는 기본적인 광합성 반응의 윤곽이 잡히기 시작한 것이다. 1800년대에 비로소 완전하지 않지만 전체 광합성 공식이 알려지게 되었다.
C4 식물
C3 식물에서는 엽육세포(葉肉細胞, leaf mesopyll cell)에서 직접 CO2
와 접촉이 일어나 광합성을 하지만, C4 식물의 엽육세포에서는 formula_1를 유기산의 형태로 고정하여 유관속초세포로 들여보내기 때문에 간접적으로 formula_1와 접촉하여 광합성을 진행하게 된다.
formula_10의 경우도 마찬가지로 C3 식물에서는 광합성이 일어나는 곳과 직접 접촉이 일어나지만 C4 식물에서는 간접적으로 접촉이 일어나기 때문에 광호흡(높은 산소 농도 때문에 생성된 유기물이 분해되는 식물에게 해로운 과정)의 기회는 줄어들고 잎 내부의 formula_1 농도를 높여 탄소고정량을 늘릴 수 있다.
이산화 탄소
식물은 광합성 과정에서 이산화 탄소를 흡수하여 이를 탄수화물의 형태로 만든다. 식물에 의해 흡수된 이산화 탄소는 캘빈회로로 들어가고, 루비스코에 의해 리불로스-1,5-이인산(RuBP)에 결합한다. 이는 여러 반응을 거쳐 글리세르알데하이드-3-인산(G3P)이 되고, 이것이 이후 포도당 또는 다른 탄수화물의 형태로 바뀌게 된다. 한 분자의 G3P를 만들기 위해서는 세 분자의 이산화 탄소가 필요하다.
물질대사
열과 일의 전달에 대한 열역학 법칙은 생물에게도 예외가 아니다. 열역학 제2법칙에 따르면 어떤 닫힌계에서 전체 엔트로피(무질서도)의 총량은 증가하는 경향이 있다. 생물은 놀라운 복잡성으로 이 법칙에 모순되는 것 같지만, 생물은 주변 환경과 물질과 에너지를 교환하는 열린계로 존재한다. 따라서 살아있는 계는 평형 상태가 아니며, 환경의 엔트로피를 높이면서 고도의 복잡성을 유지하는 흩어지기계(dissipative system)이다.[97] 세포는 이화작용의 자발적 과정과 동화작용의 비자발적 과정을 짝지어 대사가 일어나도록 한다. 열역학적 용어로, 대사는 무질서를 창조하면서 질서를 유지한다.[98]
타이가
태양이 일 년 내내 지평선 가까이 머무는 북쪽 지방이라, 식물이 광합성을 하기 힘들다. 소나무, 가문비나무, 전나무는 계절마다 잎을 떨어뜨리지 않고, 햇볕은 들지만 새 잎이 돋기에 아직 추운 늦겨울과 봄에 늙은 잎으로 광합성을 한다. 상록 침엽수들은 이렇게 적응함응로써 증산으로 인한 수분 손실을 최소화하고, 어두침침한 잎 색깔은 태양광 흡수를 촉진시킨다. 강수량은 생물 생장에 제한 인자는 아니지만, 겨울 동안 땅이 얼면 뿌리가 물을 흡수할 수 없게 되므로, 이때 건조 문제가 상록수들에게 혹독한 시련이 된다.
타이가는 구과식물들이 지배하는 곳이지만, 일부 속씨식물도 자라는데, 자작나무속("Betula"), 사시나무속("Populus"), 버드나무속("Salix"), 마가속("Sorbus") 식물들이 대표적이다. 작은 초본식물들이 땅을 기면서 자란다. 주기적인 stand-replacing 산불(20 ~ 200년마다 돌아오는)이 임관(林冠, canopy)을 날려버리고 임상의 생명들이 자랄 수 있게 햇빛을 통하게 만들어 준다. 어떤 종은 타이가에서의 생명 순환에서 산불이 필수적인 요소이기도 하다. 예컨대 방크스소나무("Pinus banksiana")의 솔방울은 불이 나고 난 뒤에야 떨어져 나와, 불로 인해 멀끔해진 땅으로 퍼져나간다. 햇빛이 조금이라도 닿으면 그곳에는 풀이 자라고, 이끼와 지의류가 축축한 땅이나 나무줄기 옆구석에서 번창한다. 하지만 다른 생물 군계와 비교했을 때, 타이가의 생물학적 다양성은 낮은 편이다.
안료
식물의 녹색이 클로로필이라는 색소에 의한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 클로로필의 분자는 마그네슘의 주위를 유기화합물이 둘러싼 것과 같은 구조를 하고 있으며, a, b의 2종류가 있다. 이 바깥쪽의 유기부분은 공역 이중결합(共役二重結合)으로 연결된 특수한 원자단으로, 이것을 포르피린환(porphyrin 環)이라고 부른다. 혈액의 붉은 색소인 헤모글로빈도 클로로필과 아주 비슷한 분자인데, 중앙에 철이온이 배열된 포르피린환을 가지고 있다. 이들 화합물은 색을 가지고 있다는 사실 외에 생체 내에서 광합성이나 산소의 운반과 같은 중요한 기능을 하고 있다. 이 예에서 보는 바와 같이, 금속과 화합한 유기물도 일반적으로 무기안료의 경우와 같은 이유로 색이 생기기 쉽게 된다. 안료 중에서 금속과 유기화합물이 결합된 것을 레이크안료라고 한다.
플랑크톤
플랑크톤은 분류학적인 단위가 아니라 삶의 유형에 따른 분류이다. 따라서 문이나 강 수준 분류군을 적용하면, 아마 거의 모든 분류군이 포함된다. 플랑크톤을 더욱 세분화하는 방법도 몇 가지가 있다.
일반적으로 광합성에 의한 것을 식물 플랑크톤(Phytoplankton), 섭식에 의한 것을 동물 플랑크톤(Zooplankton)라고 한다. 그러나 소용돌이 편모 조류 등에서 색소를 가지지 않고 박테리아 등의 입자를 유일하게 섭취하는 것이나, 색소를 가지고 광합성을 하는 한편 섭식하는 것도 있다.
식물생리학
식물체는 많은 양의 물 및 유기물과 약간의 무기물로 이루어져 있다. 이 중 식물체의 대부분을 차지하고 있는 수분 함량은 그 종류나 부위, 생육시기 등에 따라 큰 차이가 있다. 식물체를 100-105℃에서 건조시키게 되면 수분은 모두 증발되고 고체 성분만이 남는데, 이 중 대부분은 유기물이다. 유기물로는 당·녹말·셀룰로스·헤미셀룰로스·리그닌·펙틴·단백질·아미노산·핵산·지질 등과 같이 비교적 많은 양이 함유되어 있는 것과, 비타민·물·호르몬 및 색소나 향유처럼 양은 적어도 식물체 내에서 중요한 역할을 하는 것들이 있다. 이들 유기물은 식물의 종류나 생육 시기에 따라 체내의 각 부분에서 생성되고 이동되며 저장되는데, 그 생성 속도, 저장량은 식물의 생육 조건, 즉 빛·온도·공기 성분 및 물이나 양분의 공급량 등에 따라 크게 변한다. 또한 공기나 토양 속에 식물 생장에 유해한 물질이 있느냐 없느냐에 따라서도 영향을 받는다.
광합성
분류:생화학 분류:물질대사 분류:광합성 분류:식물학 분류:농학 분류:식물생리학
일차생산량
총 1차 생산(Gross Primary Production, GPP)은 독립영양 생물인 1차 생산자가 동화시킨 유기물의 총량이다. 육상 생태계나 해양의 투광대에서는 총 광합성량과 거의 같은 값일 것이다.
C4 식물
C4 식물은 C3 식물에 비해 반건조 조건에서도 잘 사는데 수분 사용률(광합성에 이용하는 물/증산으로 잃는 물)이 높기 때문이다.
식물의 진화
균류도 조류와 마찬가지로 화석이 되기 어렵다. 균사가 단독으로 화석이 된 예는 매우 드물며, 대부분 식물 조직 속에 기생 또는 공생한 형태의 화석으로 발견된다. 데본기의 양치식물 뿌리나 뿌리줄기 속에서는 가끔 공생하고 있는 균사를 볼 수 있다. 종래에는 균류가 광합성 능력을 잃은 조류로부터 유래되었다고 생각하였다.
광합성
탄수화물은 다른 유기화합물을 만드는 데 쓰인다. 셀룰로스(cellulose), 지질(lipid), 아미노산의 전구물질로 사용되기도 하고 세포호흡(cellular respiration)의 연료로도 사용된다. 식물에서 저장된 에너지는 먹이 사슬을 통하여 이동한다. 세포호흡은 광합성과 반대로 포도당이나 다른 화합물을 산화하여 이산화탄소, 물, 화학 에너지를 생성한다. 하지만 광합성과 세포호흡은 반응이 일어나는 장소와 반응과정이 서로 다르다.
CAM 식물
은 사막이나 수분이 부족한 곳, 밤낮의 온도차가 큰 환경에 적응한 식물이라고 생각된다.
C3, C4식물은 낮에 기공을 열어 CO를 얻지만 CAM식물이 있는 환경(준건조 내지 사막지역)에서는 많은 양의 수분을 동시에 잃어 버린다. 따라서 뜨거운 낮에 기공을 닫고 시원한 밤에 기공을 열어 CO를 고정함으로써 수분의 손실을 최소한으로 억제할 수가 있다.
CAM형 광합성은 식물의 수분손실을 억제할 수 있지만 CO를 임시저장할 수 있는 유기산의 양이 한정되어 있기 때문에 낮에 합성할 수 있는 당분의 양이 정해져있다. 따라서 CO를 낮 동안 지속적으로 받아들일 수 있는 C3, C4식물보다 생장이 느리다.
광합성
2 H2O + 2 A > (빛, 엽록소) > 2 AH2 + O2, (A 는 전자받개(electron acceptor). 빛이 있을 때 전자받개가 환원되면서 산소가 발생된다.)
일차생산량
일차생산량은 어떤 생태계에서 독립영양생물이 일정 시간동안 무기물로부터 생산한 유기물의 양이다. 주로 광합성이 이에 기여하지만, 화학합성이 중요한 부분을 차지하는 생태계도 존재한다. 빛이 들지 않는 심해 저생대 등의 생태계에서는 화학합성이 유일한 독립영양 방식이다.
화합성
화합성(和合性, ) 또는 화합(和合)은 다음의 분류, 그룹 또는 체계의 한 요소이다.화합성(和合性) 또는 화합(和合)의 원어인 산스크리트어 사마그리()의 일반 사전적인 뜻은 전체(totality, entirety), 빠짐없음(completeness), 특히 구성 요소가 빠짐없이 포함된 집합(a complete collection or assemblage of implements or materials), 또는 수단(means)이다. 화합(和合)이라는 한자어 낱말의 일반 사전적인 뜻은 '화목하게 어울림'이다.
광합성
최종 산물인 포도당에 수소를 제공하며, 물분해의 부산물인 산소를 다른 생물들이 호흡에 이용한다.
식물의 진화
이러한 상황에서 엽록소와 같은 색소를 갖는 생물이 출현해서 태양 광선을 이용하여 이산화탄소와 물에서 당류를 합성하고 산소를 방출하였다. 따라서, 대기 중에는 산소가 점차 증가되어 유기 호흡을 하는 독립 영양 생물이 서서히 출현하게 되었다. 초기의 독립 영양 생물은 홍색황세균이나 녹색황세균 등의 광합성 세균이었으나, 그 후 물을 분해하고 태양 에너지를 보다 효율적으로 이용하여 광합성을 하는 조류 등으로 진화되었다고 생각된다. 이와 같은 식물의 출현은 원시 생명체를 멸종의 위기로부터 구해냈다는 점에서 의의가 크다. 식물은 빛 중에서도 주로 가시광선을 이용하는데, 이 때 가시광선은 그 자체가 물을 분해하는 것이 아니라 색소체에 흡수됨으로써 광화학적인 산화·환원 반응에 이용되는 것이다. 빛 흡수를 좋게 하는 색소로서 오늘날 대표적인 것은 엽록소(클로로필) 등의 포르피린계 색소이다.
잎
잎에서 일어나는 중요한 생물 활동의 하나는 광합성을 통해 양분을 만드는 것이다. 잎에 있는 엽록소는 빛 에너지를 이용하여 이산화탄소와 물을 이용하여 포도당과 산소가 생긴다.
식물학
식물학(植物學, )은 생물학의 한 갈래로서, 식물의 삶에 대한 과학적 연구이다. 식물학의 범위는 식물, 조류, 곰팡이 등의 구조, 성장, 생식, 물질대사, 진화, 질병, 화학적 특성, 그리고 다른 식물들과의 진화적인 관계에 대한 전반적인 연구를 포함한다. 가장 오래된 과학 분야의 하나인 식물학의 첫 걸음은 식용, 약초, 그리고 독초()를 구분하는 것으로 시작한다. 식물에 대한 이러한 오랜 관심으로 식물은 현재 약 550,000여 종으로 분류된다.
식충식물
식충활동으로 인한 이득은 토양에 부족한 질소와 인을 먹이로부터 보충하여 광합성을 지속하는 것이다. 질소는 단백질, 효소를 만드는 데 사용되며 특히 질소성분이 풍부한 광합성효소인Rubisco(ribulose-1,5-"bis"-phosphate carboxylase/oxygenase)를 만드는 데 유용하다. 따라서 식충활동은 광합성을 더욱 효율적으로 하기 위한 수단으로 볼 수 있다.
건생식물
건생식물(乾生植物, xerophyte)은 건조한 토양이나 산성토양에서 자라는 식물을 말한다. 일반적으로 수분의 손실을 최소화하는 생육형태를 갖고있다. 주로 사막에서 볼 수 있는 선인장같은 식물이 건생식물의 대표적인 예라 할 수 있다. 수분의 손실을 줄이기 위해 잎을 납질층으로 덮거나, 털로 잎을 뒤덮어 태양광의 흡수를 줄이기도 한다. 남아프리카, 아프리카, 오스트레일리아 등의 열대 지방에는 건기에 토양이 극도로 건조하기 때문에, 나무가 적은 건성 초원이 발달하여 있다. 이것이 이른바 사바나로서, 군데군데에 자란 나무는 건기가 되면 낙엽이 진다. 초본은 대부분 1년초로서 우기 초에 일제히 생장을 시작하며, 건기 초에는 열매를 맺어 건조에 강한 씨의 상태로 건기를 지내게 된다. 사바나를 구성하는 식물은 거의 벼과의 목초 비슷한 초본이며, 군데군데에 자란 교목은 특히 아프리카에서는 줄기에 물을 저장하는 아단소니아속 또는 대극속이 많은데, 아카시아류도 드문드문 자란다. 한편, 오스트레일리아에는 유칼립투스류가 많다. 관목은 군데군데 '부시' 라고 부르는 숲을 이루는데, 비들은 모두 지하부가 잘 발달되어 있어 건조에 잘 견딘다. 한편, 사바나보다 더 건조한 지대에는 사막이 발달한다. 사막에는 식물이 매우 적고 독특한 풍경을 나타내므로, 그 곳의 식물은 오래전부터 흥미의 대상이 되어 왔다.
굴광성
애기장대 같은 식물에서 굴광성은 포토트로핀(phototropin)이라고 불리는 청색광 수용기에 의해 일어난다. 다른 광수용체들은 피토크롬(phytochrome, 붉은 빛 감지)와 크립토크롬(cryptochrome, 청색 빛 감지)을 가지고 있다. 식물의 기관과 빛의 파장 길이에 따라서 서로 다른 굴광성 반응을 보인다. 주대 말단부에서 청색광에 굴광성을 띠지만, 근단(根端)에서는 청색광에 대한 음성적인 굴광성(negative phototropism reaction) 현상을 띤다. 두 기관은 공통적으로 적색빛에 양성적인 굴광성 반응을 보인다. 크립토크롬은 자외선과 청색광의 광수용기이며 꽃을 피울 시기와 식물의 24시간 주기 리듬을 조절하는데 도움을 준다. 피토크롬은 적색광과 청색광 둘 다 수용한다. 따라서 피토크롬과 크립토그롬의 조합은 식물이 여러 종류의 빛에 반응 할 수 있도록 해준다. 피토크롬과 크립토크롬은 배축(胚軸)의 중력굴성을 방지하고 굴광성에 기여한다.
약용식물
약용식물은 식물 중에서 전체 또는 그 일부분이 사람이나 기타 동물에 대해서 어느정도의 약효를 지니는 것을 말한다. 흔히 약초(藥草)라고도 하는데, 여기에는 목본식물과 버섯 등의 균류도 포함되며, 넓은 뜻으로는 항생물질을 비롯한 약물을 생산하는 세균류도 포함되는 경우가 있다. 또한 함유하는 화학성분을 합성화학적으로 변화시킨 것이 약용되는 경우와 분비물 등이 약용되는 경우가 있는데 이것들을 약용자원 식물이라고도 한다. 식용식물이나 유독식물일지라도 약으로 이용되는 경우에는 약용식물로 분류된다. 
식물
대부분의 조류(藻類)는 더 이상 식물계에 속하지 않는다. 조류는 광합성을 통하여 에너지를 만드는 여러 그룹의 유기체들로 이루어져 있으며 이들은 각기 광합성을 띠지 않는 원종(原種)으로부터 독립적으로 일어난다. 조류 가운데 가장 눈에 띄는 것이 다세포 조류인 바닷말인데 토양 식물과 매우 닮았지만 녹조류, 홍조류, 갈조류로 분류된다. 이러한 각 조류 그룹은 다양하고도 미시적인 단세포 유기체를 포함하기도 한다.
대롱편모조식물
대부분 광합성을 한다.
허바륨
허바륨()은 보존된 식물 표본의 모임이다. 그러므로 식물표본집(植物標本集)으로도 부른다. 이 표본들은 식물 전체일 수도, 식물의 일부일 수도 있다. 대개 말린 형태나 시트에 붙박아 놓은 형태이지만 물질에 따라 알콜이나 기타 방부제에 보관하기도 한다. 이 용어는 보존된 균의 모임을 가리키는 뜻으로 균학에서 사용되기도 한다.
접합 (생물)
형성된 접합자는 얼마 동안 휴면한 후에 발아하는데, 모세포에서 나온 2개의 핵이 그 때까지 접합하지 않는 것도 있다고 한다. 그러나 핵상이 2n인 대부분의 접합자핵은 발아할 때 감수 분열을 하여 핵상이 n인 4개의 핵이 만들어지는데, 이때 4개의 어린 식물이 생기는 것, 2개는 퇴화하고 2개의 어린 식물이 생기는 것(클로스테리움속 3개가 퇴화하여 1개의 어린 식물이 생기는 것(스피로지라속) 등의 분류가 가능하다.
생장
광합성과 호흡으로 모은 영양분으로 일어나는 세포분열을 통해 길어지거나 부피가 늘어나고 꽃,과일을 생산해내는 과정이다.
광합성
제2광계에서 산화된 엽록소a 분자를 환원시키기 위해서는 외부에서의 전자공급이 필요하다. 식물과 시아노박테리아(남조균)에서 전자 공급원은 물이다.
광주기성
중간식물(Intermediate plant)은 장일식물이나 단일식물과는 달리 한계일장의 범위 내에서 일장조건을 만족시킬 때 개화하는 식물을 말한다. 즉 약 12시간 내외의 범위에서 주로 개화하는 식물로 한계일장보다 일장이 길거나 짧으면 두 경우에 모두 개화하지 않는 특성을 갖는다. 중간식물을 정일성식물(Definite day - length plant)라고도 한다.
약용식물학
약용식물학(藥用植物學)은 약에 사용하는 식물들에 관한 학문이다. 주로 한의학 대학이나 약학대학에서 약초의 사용법과 특성에 대해 배울 때 이 과목을 수강한다.
비록 현대로 들어와서 벤젠고리를 포함한 새로운 약들이 개발되고 있지만 아직까지 시판되고 있는 약의 대부분은 식물이나 광물, 동물 등에서 추출해 낸 성분으로 그 효과를 내고 있다.따라서 더욱 약초에 대한 학문의 필요성이 크다.
또한 약초의 경우 식물의 특성상 지방마다 각기 조금씩 다른 형태의 식물이 자라는 데다가 식물의 형태가 비슷한 경우 어떤 약초가 정품이고 위품인지 알 수 없기 때문에 각 식물별로 정밀한 연구를 거쳐 명확한 분류와 정의가 필요하고, 따라서 약용식물학의 중요성은 더 크다고 할 수 있다.
세균
잘 알려진 예는 콩과식물에서 찾아볼 수 있다. 즉, 콩과식물의 뿌리에는 뿌리혹박테리아가 침입하여 뿌리혹을 형성하며, 여기에서 공중 질소를 고정해서 질소 동화 작용을 하여 질소 화합물을 만든다. 뿌리혹박테리아는 이 질소 화합물을 식물에게 제공하는 대신 식물체로부터 그들이 성장하는 데 필요한 탄수화물을 얻게 된다. 질소는 단백질을 만드는 데 있어서 꼭 필요한 원소이며, 공중 질소는 대기의 3/4을 차지하고 있다. 그러나 대부분의 식물체는 공중 질소를 직접 이용할 수 없다. 식물이 이용할 수 있는 형태로 질소를 고정시키는 세균의 역할은 식물에 의한 이산화탄소 고정과 맞먹는 중요한 반응이라고 할 수 있다.
C4 식물
C4 식물은 백악기(약 1억 3500만 ~ 6500만 년 전)에 처음 출현한 것으로 보이며 대기 중의 formula_1 농도가 현저하게 감소한 시기인 700만 년 전에 현저하게 증가하였다. 낮은 formula_1 농도에서 C3 식물보다 광호흡이 적은 C4 식물 쪽이 생육에 유리한 경우가 많기 때문에 C4 식물은 낮은 formula_1 농도에 적응했다는 가설도 있고 건조한 환경에서도 잘 자라기 때문에, 건조한 환경에 적응하여 진화했다고 하는 가설도 있다. 그러나 C4 식물은 진화의 기원이 여러 곳에서 유래하여 다원적으로 진화하고 있다. 속씨식물의 큰 두 갈래 식물군(단자엽식물, 쌍자엽식물) 양쪽 모두에서 C4식물을 볼 수 있기 때문에 속씨식물이 두 갈래의 무리로 나뉘기 전에 C4식물에 특이적으로 관련된 유전자군이 갖춰진 것으로 보고 있다. 실제로 벼와 같은 C3 식물에서 광합성에는 관여하지 않는 C4 식물의 것과 같은 PEPC, PPDK등의 유전자의 존재가 확인되고 있는데 C3 식물에서는 C4 식물과는 달리 유전자군의 발현이 억제되어 있는 것으로 보인다.
명반응
명반응(明反應)이란 식물의 광합성의 한 과정으로 엽록소에서 태양E(빛E)를 흡수해 NADPH, ATP 등의 화학E를 생성, 저장하는 과정을 말한다. 명반응은 크게 물의 광분해와 광인산화 과정으로 나눌 수 있다. 
식물의 진화
한편, 최초의 광합성이 오늘날 고등 식물이 하고 있는 광합성과 다른 원인은 색소체의 차이 때문이라고 추정할 수 있다. 예를 들어, 조류나 광합성을 하는 세균 가운데는 엽록소가 아닌 다른 동화 색소를 가진 것이 있는 것으로 보아 최초의 광합성 식물에서도 여러 가지 형의 색소체가 있었던 것으로 생각된다. 그러나 그 중에서도 엽록소가 가장 효율적인 광합성을 하기 때문에 이것을 가진 식물이 다양하게 진화되어 현재에 이르게 되었다고 추측된다. 녹색 식물에 의해 광합성이 행해지게 되면서 원시 해양 속에서 줄어져가던 유기물이 다시 공급되기 시작했고, 동시에 기체 상태의 산소가 대기 중에 방출되어 대기의 조성이 점차 변하게 되었다. 이와 같이 증가된 산소는 태양의 자외선을 흡수하여 그 일부가 오존이 되고, 이 오존이 대기의 상층을 덮는 오존층이 되어 생물에게 유해한 태양의 강한 자외선을 막아주었다. 따라서, 그 때까지 물 속에서만 살던 생물들은 육지로 올라와 육상 생활을 할 수 있게 되었다. 또, 대기 중의 암모니아와 메탄은 각기 산소와 반응하여 기체 상태의 질소와 이산화탄소로 바뀌었으므로 오늘날과 같은 대기가 조성되었다.
포토트로핀
포토트로핀(Phototropin)은 식물의 청색광수용체 단백질의 일종이다. 굴광성(Phototropism: 줄기 따위가 빛의 방향으로 굽는 현상)과 관련되어 있으며, 이것을 어원으로 한다.
천이 (생물학)
식물은 대기 중의 이산화탄소와 뿌리에서 흡수한 물을 원료로 하고 태양 에너지를 이용하여 탄수화물을 합성한다. 또한, 뿌리에서 흡수한 무기염류(질소·인·칼륨·황·철·마그네슘·염소 등)와 탄수화물을 결합시켜 식물체 안의 원형질을 만들어내기도 한다. 이와 같은 물질 생산은 식물의 생활을 유지시켜줄 뿐만 아니라, 식물을 먹는 초식 동물과 그 동물을 먹는 육식 동물, 또 토양 속의 유기물을 먹고 사는 지렁이나 진딧물·곰팡이·세균류 등의 토양 생물을 존속시켜주고 있다. 천이 초기의 군락에서는 식물체가 작고 성글어 물질 생산량이 적지만 생산된 유기물은 모두 식물체를 이루게 된다. 그 후 유기물의 일부는 떨어진 낙엽이나 나뭇가지에 의해 흙으로 되돌아가고, 또 일부는 동물에게 먹혀 그 몸을 만들게 된다. 이렇게 하여 적은 양이지만 생태계에 꾸준히 유기물이 축적되므로 환경이 변화되어 천이가 진행되는 것이다. 천이가 초본기에서 관목 군락기·양수림기로 진행됨에 따라 순생산량은 증가하여 식물의 뿌리·줄기, 잎의 형태로 축적되며, 그 생물량(현존량)도 증가하므로 군락의 높이는 점차 높아진다. 한편, 축적되어 있는 물질의 일부와 그 해에 생산된 물질의 일부는 동물에게 먹히며, 또 일부는 낙엽·낙지가 되어 땅으로 되돌아가 토양 생물에 의해 분해된다. 유기물이 분해되면 탄수화물은 물과 이산화탄소가 되고 무기 염류는 토양에 들어가서 다시 뿌리로부터 식물체 안으로 흡수된다. 천이 도중에는 생산된 물질 중 동물에게 먹히는 양과 말라죽는 양이 적어서 그만큼 축적되므로 군락의 생물량은 더욱 커지게 된다. 그러나 극상에 이르면 그 순생산량이 말라죽는 양과 동물에게 먹히는 양을 더한 것과 거의 같게 되므로 군락은 더이상 커지지 않는다. 또한, 죽은 생물체가 분해되는 양도 말라죽는 양과 거의 비슷하므로, 무기 염류는 식물체 ,죽은 동식물체·토양 사이를 과부족 없이 순환하게 된다. 따라서, 극상 군락이란 식물의 종류가 더이상 교체되지 않는 안정된 군락을 말하는 것으로, 이 때에는 물질 생산·축적·고사(말라죽음)의 순환이 평형 상태에 도달하게 된다. 한편, 1년마다의 생산량과 고사량은 일정하지 않지만, 그것은 극상의 평균 상태를 크게 벗어나지 않는 상태에서 변동되므로, 장기적으로는 평형 상태를 유지하게 된다. 풀을 베는 초원의 참억새 군락은 해마다 풀을 벤다는 조건 아래에서 안정되는데, 이것은 식물(주로 참억새)의 순생산량이 베는 양과 말라죽는 양을 더한 값과 일치한다는 것을 의미한다. 또한 방목으로 안정되어 있는 잔디 군락에서도 띠와 마찬가지로 식물(주로 잔디)의 순생산량이 가축에게 먹히는 양과 말라죽는 양을 더한 값과 일치하므로 안정이 유지된다. 이러한 곳에서 풀베기나 방목을 중지한다면 곧 천이가 시작되어 목본 군락으로 교체될 것이다.
광분해
광분해(光分解, Photodissociation)는 화합물이 광자에 의해 분해되는 화학 반응을 가리키는 말이다. 광분해는 한 개 이상의 광자가 하나의 분자와 상호작용할 때 정의된다.
식물의 생장
온도와 마찬가지로 빛도 식물의 생장에 큰 영향을 미친다. 그중 한 이유는 광합성 속도가 빛의 세기에 의존하기 때문이다. 그러나 빛이 생장에 미치는 영향은 광합성 촉진뿐만이 아니다. 예를 들어, 콩은 모든 식물과 마찬가지로 싹이 틀 때 저장 물질이 있으므로 광합성이 이루어지지 않는다. 그러나 이때도 빛을 쬐어 주지 않으면, 잎이 거의 없는 비정상적인 상태인 콩나물로 변하는 것을 볼 수 있다. 한편, 콩나물에 다시 빛을 쬐어 주면 정상적인 식물로 생장한다. 이러한 현상은 빛이 광합성을 통해서뿐만 아니라, 그 밖의 면에도 영향을 미침을 나타내 주는 것이다. 이처럼 빛은 대체로 식물체를 정상 상태로 생장시키는 역할을 한다.
그래서 빛은 식물에 중요하다.
식물의 진화
근래에는 균류가 동물도 식물도 아닌 제3의 생물군이며, 제3의 기원을 가진다는 생각이 지지를 받고 있다. 한편, 균류를 식물이라고 여기는 것은 지구상에 최초로 출현한 생물은 식물이며 나중에야 식물의 생성물을 이용하는 종속 영양 생물이 나타나게 되었다는 학설에 근거를 두고 있다. 그러나 위의 사실은 생각에 불과할 뿐, 실제로는 생명의 기원이 종속 영양 생물이었다는 의견이 더 지배적이다. 따라서 종속 영양 생물인 균류를 식물과는 다른 기원을 가진 제3의 생물군으로 인정하고 있다.
기생식물
기생식물은 수정난풀과 같은 부생식물과는 다르게 살아있는 식물에 기생을 한다. 부생식물은 죽은 동물의 사체나 곤충의 사체에서 양분을 흡수하며, 광합성은 하지 않는다. 이러한 기생식물은 겨우살이와 같이 약재로 사용되기도 하고, 유럽에서는 토마토 등과 같은 농작물에 기생하여 퇴치의 대상이 되기도 한다.
물질대사
동물과 식물, 미생물의 구조는 대부분 아미노산, 탄수화물, 지질(종종 지방이라고 불림) 이렇게 세 가지 기본적인 분자로 이루어진다[6]. 생명 유지에 필수적이며, 대사는 이 분자들을 만들어 세포와 조직의 구성 성분으로 쓰거나, 분해하여 에너지로 쓰는 화학 반응이다. 주요 생화학 분자는 결합하여 DNA나 단백질 같은 고분자가 된다.
생물
생물은 경계가 있는 격리된 공간이지만, 완전하게 바깥 세계로부터 차단된 것은 아니다. 바깥으로부터 에너지를 끌어와서 내부에서 소비하기도 한다. 생물 사이의 에너지 유통에 있어 탄수화물은 중요하고, 주로 식물이 광합성을 함으로써 이를 생산한다.
엽록소
엽록소a는 광합성을 하는 모든 식물에 들어 있다. 한편 엽록소b는 육상식물과 녹조류이나 유글레나 등에 들어 있으며, 조류 중에는 엽록소c나 엽록소d를 가진 것이 있다. 이 밖에 광합성을 하는 홍색세균은 세균 엽록소(박테리오클로로필)를 가지고 있다. 고등 식물의 엽록소는 엽록소a와 엽록소b가 약 3：1의 비로 들어 있다. 이 중 빛에너지를 직접 화학 반응계에 전달하는 것은 엽록소a이며, 다른 색소가 흡수한 빛에너지도 일단 엽록소a에 전달되었다가 다시 화학 반응계에 이동되는 것으로 생각된다.
식물
육지 식물과 조류가 행하는 광합성은 거의 모든 생태계에 궁극의 에너지 원천이자 유기 물질이다. 광합성은 모든 지구의 대기 성분을 빠르게 바꾸었으며 그 결과 산소가 21%를 차지한다. 동물과 다른 대부분의 생물은 산소에 의지하여 호흡을 한다. 그렇지 않은 생물들은 상대적으로 드문 저산소 환경에 제한을 받으며 살아간다. 식물들은 대부분의 토양 생태계의 주된 생산물이며 이러한 생태계에서 먹이 사슬의 토대를 이룬다. 수많은 동물들은 산소와 먹이뿐 아니라 은신처를 위하여 식물에 의지한다.
광합성
수면 위에 있는 시아노박테리아(남조균)보다 수심 1m 이하에 사는 남조균의 경우 물에 의한 빛의 흡수, 산란 때문에 일부 파장의 빛만 이용하게 된다. 수심이 깊어질수록 이용할 수 있는 빛의 파장이 한정되기 때문에 광합성량을 제한할 수 있다. 이를 극복하기 위해 남조균은 피코빌리솜이라는 기관을 가지고 있다.
광형태형성
광형태형성(光形態形成, Photomorphogenesis)은 식물의 광응답의 일종이다. 빛에 의해 식물의 성장이나 분화 따위의 형태를 제어하는 것을 가리킨다. 고등식물에서는 광수용체의 일종인 피토크롬을 경유하는 타입, (자외-)청색수용체를 경유하는 타입이 알려져 있다. 청색광반응(청색광응답, 자외-청색광반응, 자외-청색광응답)에서의 광형태형성에는, 배축의 신장 억제, 자엽 전개, 자엽 개폐, 색소 생합성 따위가 알려져 있다.
식물형태학
식물형태학(植物形態學, , phytomorphology)은 식물의 형태학에 대한 연구이다. 이것은 특히 미시적 수준으로까지 식물의 내부 구조를 연구하는 식물해부학과는 구별된다. 식물형태학은 식물을 시각적으로 동정할 때 유용하다.
식충식물
식충활동에 대한 연구를 통해 이산화탄소 흡수량(총광합성량, 잠재 성장량)과 호흡량(식충활동에 소모된 양)의 상관관계에 대한 유형화가 가능하게 되었다.
채광이 잘 되고 토양양분이 전혀 없는 곳에서는 식충활동이 활발할수록 호흡량과 총광합성량은 증가했지만 순광합성량이 감소한 것을 볼 수 있다. 질소와 인의 공급으로 광합성이 늘어나기는 했지만 빛의 세기나 이산화탄소의 농도 등 다른 제한요소들 때문에 광합성이 차츰 제한을 받게 때문에 왕성한 식충활동으로 인한 호흡량 증가를 따라가지 못하여 순광합성량이 감소한다.
식물이 생장하기 위해서는 순광합성량이 양(+)의 값을 가져야한다. 과도한 식충활동은 에너지소모가 많아 생장에 지장을 미치지만 식충활동에 투자가 없어도-토양양분이 절대적으로 부족하기 때문에-마찬가지로 생장에 악영향을 미친다. 순광합성량이 최대가 되는 최적의 상태에서 식물의 생장은 왕성하다. 식충활동에 투자하는 양이 최적의 상태보다 적거나 많으면 생장은 최적의 상태보다 느려질 것이다. 식충활동에 투자하는 양이 총광합성과 같으면 식물의 생장을 멈출 것이다.(참고로 식충식물이 아닌 Sphagnum의 경우 빗속의 아주 미량의 인이나 질소성분을 흡수할 수 있고 남조균과 공생이 가능하기 때문에 식충활동에 대한 투자가 없어도 식충식물과 같은 조건에서 살아갈 수 있다.)
일반적인 조건에서 식충식물은 다른 식물과의 경쟁에 약하다. 양분이 충분한 서식지에서는 필요없는 포충구조를 만들기 위해 에너지를 소모하기 때문이다. 습지의 열악한 환경에서 살 수 있는 것은 식충활동을 통해 토양의 양분이 부족해도 잘 견딜 수 있기 때문이다. 채광이 잘 되고 토양양분이 부족할 때 식충활동이 빛을 발하지만 그렇지 못할 경우 식물은 식충활동을 중단하기도 한다. 사라세니아속의 경우 여름에 비해 햇볕이 약한 겨울에는 광합성이 활발하지 못하기 때문에 왕성한 포충활동이 필요없다. 또한 겨울에는 포획할 벌레 또한 줄어들기 때문에 식물은 포충낭이 아닌 가엽(假葉, pyllode)를 만든다.
식물
현대에서 식물이란 1)많은 세포로 이루어져있으며, 2)셀룰로오스가 풍부한 세포벽을 자지고 있으며, 3) 엽록소를 가지고 있어 광합성을 하며, 4)육상생활에서의 여러가지 면에서 적응된 생물을 말한다.
지의류
지의류의 황단면을 현미경으로 살펴보면 피층 밑에 녹색의 세포가 층을 이루고 있는 것을 볼 수 있다. 이 세포는 지의류에서만 볼 수 있는 특유한 것으로 '고니디아'라고 불리는데, 이것에 의해서 광합성을 하는 것이 알려져 예전에는 독립된 식물 무리로 다루어졌다. 그러나 19세기 후반에 이르러, 고니디아는 지의류 속에서 만들어지는 것이 아니라, 외계의 조류를 몸 속에 끌어들여 공생하고 있는 것이라는 새로운 학설이 발표되었다. 당시, 이 학설은 쉽게 받아들여지지 않았다. 그러나 고니디아를 지의류에서 따로 떼어 인공 배양을 하거나 원래의 지의류 균사와 함께 두어 지의류를 합성하는 등의 실험을 통하여, 지의류는 균류와 조류가 공생하는 독특한 식물이라는 것이 확인되었다. 즉, 균류는 조류가 광합성으로 만든 탄수화물을 이용하고, 조류는 균류로부터 수분 등을 공급받으면서 공생한다.
화합물
화합물(化合物)은 두 종류 이상의 화학 원소가 결합하여 만들어진 순수한 화학 물질이며, 화학 반응을 통하여 더 단순한 물질로 분리해 낼 수 있다. 이를테면 물(HO)은 하나의 산소 원자마다 두 개의 수소 원자가 결합하여 만들어진 물질이다. 화합물은 고유의 화학 구조를 가지고 있으며 이들은 화학 결합으로 하나가 된 일정한 비율의 원자로 이루어져 있다. 화합물은 공유 결합에 의하여 하나로 된 분자 화합물이라고 할 수 있다. 이를테면 염은 이온 결합에 의하여 하나로 되고, 금속 간 화합물은 금속 결합에 의하여 하나로 되며, 배위 착염은 배위 결합에 의하여 하나로 되는 분자 화합물이다.
식물상
세균성 물질, 조류 따위의 물질들은 이따금 식물상(flora)으로 부르기도 하는데, 이를테면 세균의 식물상인 세균총(세균군, bacterial flora)과 식물의 식물상(plant flora)이 별개로 사용되는 데에서 알 수 있다.
유글레나
몸 안에 엽록체를 가지고 광합성을 하는 점에서는 식물이라고 할 수 있으나, 몸을 싸는 세포벽이 없고 편모로 유영하며, 또 안점(眼點)으로 빛을 감각하는 점에서는 원생동물의 편모충류로 취급하기도 한다. 즉, 식물과 동물의 중간에 위치한다고 볼 수 있는데 엽록소를 가지고 광합성을 하는 것은 식물적 특성이며, 입이나 수축포를 가지고 자유롭게 움직이는 것은 동물적 특성에 속한다. 또한 편모와 수축포 외에 안점·엽록체·핵 등의 세포기관과 저장물질인 파라밀론을 가지고 있다.
식물의 진화
한편, 대기 중에 산소가 증가함으로써 광합성 생물의 에너지 대사계가 발달되어 산소 호흡이 가능하게 되었고, 이어서 산소 호흡을 하며 녹색 식물을 먹이로 하는 종속 영양 동물이 출현하게 되었다. 그리하여, 이들이 각각 환경에 적응하면서 여러 갈래의 진화 경로를 밟아 오늘날과 같은 다양한 생물종으로 진화하게 된 것이라 여겨진다.
화합성
유식유가행파의 교학에 따르면, 화합성 또는 화합은 어울림이라고 번역하기도 하는데 인과(因果)의 여러 가지 원인[衆緣]이 모이는 것[集會]을 실재하는 법인 것처럼 가립한 것이다. 즉, 모든 유위법[行]들이 인연[緣: 즉 원인]을 따라 만나고 모이는[會] 성질, 즉 연회성(緣會性)을 마치 별도의 실재하는 법인 것처럼 삼은 것이다.
지구의 역사
지구 위 모든 생물의 에너지는 광합성에 직간접적으로 의존한다. 가장 흔한 형태인 산소 광합성은 이산화탄소, 물, 햇빛으로 에너지원 (포도당)을 만드는 과정이다. 홍색 황세균, 녹색 황세균 등은 전자 공여자를 물이 아닌 황화수소, 황, 철 등을 사용하는 무산소 광합성을 한다. 그러한 생물체는 온천이나 열수공 등 극한의 환경에서 발견된다.
광합성
잎의 형태 잎의 질소 함유량 전자운반체 (NADP, FAD)
백합강
백합강(Liliopsida)은 백합과를 포함하고 있는 식물 강 명칭의 하나이다. 외떡잎식물군의 이명(또는 거의 같은 의미)으로 간주된다. 이 이름은 스코폴리(Scopoli, 1760년)에 의해 발표됐다. 이 이름, Liliopsida(백합강)는 Liliaceae(백합과)의 접미사 "-aceae"를 접미사 "-opsida"로 바꾸어 만들었다.(국제 식물명 규약(ICBN) 제16조).
유기 화합물
동물·식물을 자원으로 하는 대표적 분야는 음식물이며, 그 밖에도 천연섬유·목재·펄프·천연수지·유지·천연고무·피혁 등이 각각 그 특유한 성질 때문에 오늘날의 인간생활에 매우 중요한 물질로 사용되고 있다. 그러나 이러한 물질의 공급량 확보와 품질의 개량을 위한 화학 분야의 노력에 의해서 합성섬유·플라스틱·합성유지·합성고무·합성피혁 등 화학적 방법에 의해 합성된 물질이 실용화되기 시작했으며, 종래 자연자원에만 의존했던 유기물이 화학적 수단에 의해 합성된 새로운 유기물질로 교체되어 가고 있다. 예컨대 천연색소(天然色素)인 인디고(indigo)가 합성 색소의 등장에 따라서 자취를 감추어 버린 현상이 그것이다.
광도곡선
광도곡선()이란 천문학에서 어떤 천체 또는 지역의 빛의 세기를 시간에 대한 함수로 나타낸 그래프이다. 광도곡선을 다른 관측자료들과 조합하면 그 천체에서 발생하는 물리적 과정에 관한 정보를 얻거나 또는 그에 관한 물리적 이론을 시험할 수 있다. 식물학에서도 빛의 세기에 대한 식물의 반응을 나타내기 위해 광도곡선을 사용하기도 한다.
조지프 프리스틀리
프리스틀리는 동물과 식물, 공기의 연관 관계에 대해서 연구하기도 했다. 그 결과 빛이 식물의 생장에 중요한 역할을 한다는 것을 발견하였고, 식물이 산소를 발생시킨다는 것도 알아냈다. 이것은 훗날 얀 잉엔하우스와 장 제네바어가 광합성을 연구하는 데에 중요한 기초가 되었다. 또한 그는 전기 불꽃을 이용하여 암모니아를 분해하였고, 수소와 산소를 혼합한 기체가 폭발할 경우 물이 생성된다는 사실도 발견했다. 그 외에도 그는 ‘좋은 공기’의 판별법, 즉 산소 함유량을 측정하는 방법을 개발하였으며, 과학 분야에서 그의 대표적인 저서이자 기체 연구의 대표적인 성과인 《여러 종류의 기체에 관한 실험과 관찰》 여섯 권 중 다섯 권을 이 시기에 출판했다. 또한 산소를 제외하고도 암모니아를 비롯하여 이산화 황, 사플루오르화 규소, 질소, 일산화 탄소 등을 발견했다.
유기 화합물
인간의 생활에는 여러 가지의 유기 화합물이 이용되고 있다. 음식물, 섬유, 목재, 플라스틱 등 인간의 의식주 생활에 이용되는 유기 화합물의 종류와 형태는 헤아릴 수 없을 만큼 많고 다양하다. 유기 화합물이란 종래 동물이나 식물을 구성하는 화합물은 생명력이 있는 물질, 즉 유기물이 아니고는 합성될 수 없는 것이라고 하여 광물성인 무기물과 구별해서 불러 온 용어이다. 그러나 오늘날에는 무기물로써도 유기 화합물을 합성할 수 있는 기술이 개발되었으므로 이러한 구별은 단지 편의상의 것이 되고 있으며, 일반적으로 탄소를 포함한 화합물을 총칭하여 유기 화합물이라고 말하고 있다.
C4 식물
C3 식물은 고온, 건조, 낮은 formula_1농도, 질소가 부족한 토양 조건에서는 광호흡이 쉽게 일어나 formula_1를 고정하기 힘들어진다. 하지만, C4 식물은 이러한 가혹한 기후조건에 적응하여 formula_1를 고정하기 위한 회로를 따로 가지게 되었다. 낮은 온도에서는 별도의 formula_1 고정회로가 에너지를 불필요하게 소모하지만 건조한 조건에서는 생존에 바람직하게 된다. 작물 중 옥수수, 잡곡류가 C4 식물이며 벼나 밀은 C3식물이다. 잡초에도 C4 식물이 있는데 열대 지역에서는 C4 식물(잡초)이 C3 식물(작물)의 생장속도를 압도하기 때문에 잡초로 인한 피해 심각한 문제가 되어 경우에 따라서는 그 해 농사를 망치는 경우까지 있다고 한다. 이 때문에 일부 과학자들은 주요 작물에 없거나 잠재되어 있는 C4 관련 유전자를 활성화시켜 작물을 C4 식물로 만드는 연구를 하고 있다.
수직농장
식물공장이란 “농작물에 대하여 통제된 일정한 시설 내에서 빛, 온‧습도, 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 환경 조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 관계없이 자동적으로 연속 생산하는 시스템”을 말한다. 한 마디로 온도와 습도를 제어하고 인공 광원으로 농작물을 재배하는 시설농업으로서, 날씨나 계절에 관계없이 농작물을 연중 안정적으로 생산할 수 있다.따라서 식물공장의 유형은 그 기준에 따라 다양하게 분류할 수 있으며, 개념적으로는 협의와 광의라는 구분이 가능하다. 먼저, 협의의 식물공장이라 함은 식물을 생산하는 시설 그 자체를 말하며, 주로 수경재배 방식을 기본으로 지상부 제어 범위로는 광, 온‧습도, 탄산가스 등이 해당된다. 반면, 광의의 식물공장이라고 하면 협의의 식물공장의 범위 뿐만 아니라 조직배양 방법에 의한 클론 증식시스템, 세포배양 방법에 의한 세포 대량증식시스템 등까지 포함하는 개념이다.
얀 잉엔하우스
얀 잉엔하우스(, FRS, 1730년 12월 8일~1799년 9월 7일)는 네덜란드의 의사, 생물학자, 화학자이다. 그는 빛의 존재가 식물의 호흡에 필수적이라는 사실을 밝혀내었고, 이는 광합성을 발견하는 데 있어서 중요한 발전을 이루었다. 또한 그는 오스트리아 황후 마리아 테레지아의 주치의이기도 하였다.
전형성능
전형성능(全形成能, Totipotency) 혹은 분화전능(分化全能)은 식물 세포의 조직이 세포전체의 형태를 형성하거나 식물체를 재생하는 능력을 말한다. 개체식물의 유전형 혹은 표현형으로 표현된 모든 유전물질은 단 하나의 식물세포에 포함되어 있다. 이러한 단일 세포는 조직의 특성에 따라 발현 정도가 다르게 나타난다. 그러나 식물세포는 전형성능이 있어서 뿌리, 줄기, 잎, 꽃가루 등의 세포에서 하나의 완전한 식물체로 재생시킬 수 있다.
오스트리아의 식물학자 하버란트(Haberlandt)는 여러 식물조직으로부터 세포를 분리하여 무균적으로 증식시켜 마침내 원래와 똑같은 식물개체를 육성하였다. 그리고 생명을 유지하는 최소단위는 세포이고, 식물체를 구성하는 어떤 세포도 완전한 식물체를 형성하며, 식물의 생활환을 갖추는 데 필요한 정보를 갖고 있는 것을 확인하였다. 이것을 전형성능(Totipotency)이라는 말로 표현한다. 1930년대 초에 캘러스(callus)라고 하는 부정형의 세포괴가 최초로 인위적으로 유도되었다.
라이트 판타스틱
가장 기적같은 빛의 성질에 대한 발견은 1700년대 후반, 산업혁명시 영국에서 영국의 가장 위대한 화학자 중 하나인 [[조셉 프리스트리]]에 의해 이뤄졌다. 조셉 프리스트리는 요크셔 가문의 남자로써, 범접할 수 없는 지적 신임을 지녔으며, 고집이 강한 급진주의자이며 물질 만능주의자에다가 야심도 어마어마한 18세기 후반, 영국을 이끌었던 자연 철학자였다. 그는 실험을 통해 프리스트리는 쥐 한 마리를 밀폐된 병에 넣어, 쥐가 호흡을 할 때 공기에 무슨 변화가 일어나는지 살펴보았다. 결과적으로, 생각보다 빠르게, 쥐는 지치기 시작했고, 결국 죽었다. 그는 이 공기가 아주 아주 나쁘다고 생각했다. 동물 뿐만 아니라 식물에게도 이 사실이 해당되었다고 생각했다. 그래서 프리스트니는 자라는 식물을 이 병 안에 넣었다. 그리고 몇 주 동안 그 식물을 거기에 두었다. 놀랍게도, 그 식물은 행복하게 자라고 있었다. 공기 안에 무엇이 있건, 쥐를 죽였던 물질은 식물을 잘 자라게 하던 것이었다. 프리스트리는 쥐를 죽이고 식물을 살린 공기 안의 그 물질이 무엇인지 실험해 보기로 결정했다. 그는 단순히 다른 쥐를 투입했다. 결과는 놀랍게도, 식물이 병 안에서 자라고 있다는 전제 하에, 쥐가 다시 살아나는 것이었다. 그는 이것을 호화로운 공기라 칭했고, 이 공기는 몇 마리의 쥐와 나만이 숨쉴 수 있는 특권을 누릴 수 있었다. 또한, 프리스트리는 공기의 질이 단지 식물을 키움으로써 나아진 것이 아니라, 빛을 비췄을 때 급격히 증가했다는 것을 발견했다. 그 실험이 보여준 것은 빛의 식물의 초록색 물질에 비춰졌을 때, 공기를 거의 천국같은 상태로 회복시켜, 동물은 거의 무한정으로 살 수 있었고, 불꽃은 특이하게도 긴 시간동안 타오를 수 있었다. 현재 우리는 프리스트리의 발견을 [[광합성]], 식물이 빛으로부터 에너지를 흡수하며 그리고 그 도중, 이산화탄소를 산소로 변환시키는 엄청난 방법으로 알고 있다. 빛은 우리에게 단지 세상을 보여주는 것이 아니라, 모든 생명에 중요한 에너지의 한 형태이다. 빛과 에너지가 엄청난 화학적 변화를 일으킬 수 있다는 발견은 매우 놀라운 결과를 낳았다.
카로티노이드
카로티노이드(carotinoid, ) 또는 테트라테르페노이드(tetraterpenoid)는 광합성을 돕고 자외선의 유해 작용을 막는 일종의 식물 색소인데, 베타카로틴과 같은 일부 카로티노이드는 동물에서는 비타민 A의 모체로서 도움을 주고, 시력에도 관계한다. 비타민 A로 전환될 수 있는 이러한 카로티노이드는, 프로비타민 A라고 불린다. H. Pfander에 의하면, 이러한 전환은 간에서 이루어 진다.
카로티노이드는 기본적으로 유기 화합물 안료로서, 여러 박테리아와 균류뿐만 아니라 식물과 조류에서 생산된다. 카로티노이드는 모든 유기체에 의해 지방 및 기타 기본 유기 대사 물질로부터 생성될 수 있다. 카로티노이드를 생성하는 것으로 알려진 유일한 동물은 진딧물과 거미 진드기(spider mite)로 균류으로부터 능력과 유전자를 얻었다.
음식 섭취로 얻은 카로티노이드는 동물의 지방 조직에 저장되며, 육식 동물은 오직 동물성 지방을 통해서만 카로티노이드를 얻는다.
편리 공생
예를 들어, 착생 식물이 나무에 붙어 생활하는 것으로, 숙주 나무가 착생 식물의 잎으로 덮여 광합성을 방해받는 것 또한 있을 수 있다. 그러면 착생 식물은 기생 식물에 대해 "영양을 뺏는 도적"이라고 할 수 있다. 이 경우 이 관계는 편해공생이라고 할 수 있다.
광합성
루비스코에 의한 광호흡반응이 감소되면 전체적으로 봤을 때 식물의 탄소고정량이 늘어나므로 식물에게 이롭다.
광물학
광물학(鑛物學, )은 광물의 결정 구조와 화학 그리고 물리적 요소를 대상으로 연구하는 지구과학의 한 분야이다. 더 나아가 광물의 기원과 형성, 분류, 지질학적 분포, 그리고 사용도에 따라 세분화할 수 있다.
식충식물
식물이 자라기 위해서는 호흡량보다 광합성랑이 많아야한다. 광합성량보다 호흡량이 많게 되면 식물은 저장된 당분을 모두 소진하고 죽게 될 것이다. 식물생장의 잠재성은 총광합성량이다. 총광합성량은 광합성으로 얻어진 총 생체량 획득량이며 호흡량은 줄어든 생체량이다. 식충활동을 이해하기 위해서는 총광합성량과 호흡량의 비용편익 분석이 필요하다..
물
물은 광합성과 호흡에 필수적이다. 광합성을 하는 세포는 태양 에너지를 이용하여 물의 수소를 산소에서 분리시킨다. 수소는 기체나 물에서 흡수한 CO2와 결합하여 포도당을 형성하고 산소를 내뱉는다. 살아있는 모든 세포들은 이러한 재료를 이용하고, 수소와 산소를 산화시켜 태양 에너지를 포획하며, 그 과정 가운데 물과 CO2를 다시 형성한다. (세포 호흡)
광합성
순환적 광인산화반응: 제1광계 엽록소에서 빛에너지로 들뜬 전자가 전자수용체와 전자전달계를 지나며 전자의 에너지 준위가 떨어지고, 그 과정에서 ADP가 ATP로 바뀌며 다시 최초의 엽록소로 돌아가는 순환 회로를 거친다. ATP를 합성하지만 NADPH₂를 만들지 않는다. ATP 6개를 합성한다. 비순환적 광인산화 반응: 엽록소에서 들뜬 전자가 다시 엽록소로 돌아오지 않는다. 제2광계 엽록소에서 들뜬 전자가 제1광계 엽록소에서 다시 빛 에너지를 받아 들떠서 NADP+(산화형태) 를 NADPH₂(환원형태)로 환원하는 데 쓰인다. (물 분해로 발생한 양성자가 여기로 들어간다. NADP+ + 2H+ + 2e-(전자) → NADPH₂) NADPH₂는 식물세포에서 주로 쓰이는 환원제로 산화 환원 반응에 필요한 전자를 공급한다. 제2광계의 반응중심엽록소(P680)에서 전자가 방출되면 물 분자를 광분해하여 얻은 전자가 그 자리로 들어간다. (H2O → 2H+ + O2)산소는 이 과정에서 발생한다. 여기서 ATP 12개, NADPH 12개를 합성한다.
활동전위
식물과 진균류[lower-alpha 35] 세포 중에도 전기적으로 흥분하는 세포가 있다. 식물세포가 동물세포와 근본적으로 다른 점은 양전하를 띠는 나트륨 이온을 흡수하는 것이 아니라 염소 이온을 방출하여 탈분극을 일으킨다는 것이다.[lower-alpha 36][lower-alpha 37][lower-alpha 38] 염소 이온이 방출된 이후에는 동물의 활동전위와 마찬가지로 양전하를 띠는 칼륨 이온이 방출된다. 종합하면, 동물의 활동전위는 들어오는 나트륨과 나가는 칼륨이 서로를 삼투적으로 상쇄하여 중립적(neutral)이지만, 식물의 활동전위는 염(KCl)이 삼투적으로 손실되는 현상을 가리킨다. 식물세포에서 일어나는 전기와 삼투 관계의 상호작용은[lower-alpha 39] 염분 농도가 변화하는 환경에서 식물과 동물의 공통 단세포 조상에서 일어났던 전기적 흥분의 삼투적 기능을 나타낸다. 현재의 빠른 신호 전달은 비교적 최근에 후생동물 세포가 좀 더 안정적인 삼투 환경에서 얻은 것으로 간주한다.[48] 미모사(mimosa pudica) 같은 특정 관다발식물에서 활동전위가 하는 신호 기능은 후생동물의 흥분성 세포와는 독립적으로 진화하였을 것이다.
선인장
선인장은 건조에 강하도록 진화된 다육식물의 일종인 CAM 식물로서 일반적인 식물의 광합성과 얼개를 달리한다.
일반적인 식물들은 명반응과 암반응이라는 구분된 광합성 과정을 통하여 낮에는 광합성을 통한 산소를 방출하고, 밤에는 호흡을 통한 이산화탄소를 방출하는 데 반해서 선인장을 포함한 일부 CAM 식물들은 기온이 높은 낮에 기공을 열어 수분을 손실하는 대신 낮에 적은 양의 명반응 광합성을 하여 생산물을 포도당으로 완전히 변환시키지 않고 중간과정물로 몸에 저장하고, 밤에 이산화탄소를 흡수하여 포도당으로 변화시키고 부산물인 산소를 방출한다.
선인장의 다육조직은 물과 양분을 저장하는 조직이기도 하지만 광합성을 하는 중요한 조직이기도 하다. 하지만 다육조직은 강도가 약하기 때문에 물리적인 손상을 받기 쉽다.
선인장은 두 가지 이유에 의해서 다육조직을 딱딱한 조직으로 변화시키는데 이를 근부화라고 부른다. 선인장의 종류에 따라 근부화가 쉽게 일어나는 종류가 있고, 잘 일어나지 않는 종류가 있다. 재배시에는 이를 잘 살펴야 한다.선인장은 일반적으로 줄기 부근에 작은 조직을 쉽게 만든다. 이 조직을 보통 '새끼'나 '자구'로 부른다. 일반적인 식물과 같은 관점에서 이 조직은 '가지'와 같은 조직으로 생각할 수 있다. 선인장은 쉽게 새 뿌리를 만듦으로 이러한 조직을 통해 쉽게 새로운 개체를 만들 수 있다. 새로운 개체는 기존의 개체와 수명 등으로 연관된다는 것을 고려할 때 계속해서 무성생식하는 것은 불가능하다.
모든 선인장은 꽃을 피우고 열매를 맺는다. 선인장은 종류에 따라서 자가수정이 가능한 종류가 있고, 타가수정만 가능한 종류가 존재한다. 이때 선인장이 무성생식을 한 개체의 경우는 모두 한 개체로 인식하므로 타가수정만 가능한 선인장 종류들은 번식에 쉽지 않다. 1970년대에 대한민국에 많이 보급됐던 화성환 종류의 경우 대부분 한 개체로부터 무성생식의 방법으로 번식된 개체였기 때문에 현재 유성생식을 하기가 상당히 어렵다고 알려져 있다.
선인장의 세포조직은 다른 종류의 식물과 비교적 친화가 쉽기 때문에 선인장끼리, 또는 선인장과 다른 식물들을 하나로 붙여 키우는 것이 가능하다. 이러한 방법으로 키우는 것을 접붙이기라고 한다.
식성
동물 중에는 단 한 종류만 먹는 동물이 있다. 이러한 식성을 '단식성'이라고 한다. 또, 극히 적은 수의 종류만을 먹이로 삼는 것을 '협식성'이라고 한다. 협식성의 경우 먹이가 되는 생물은 분류학적으로 매우 가까운 종류의 것으로, 보통 같은 속(屬)인 경우가 많다. 이에 대하여 여러 종류의 먹이를 취하는 것을 '광식성'이라 한다.
광합성
보통 약 3%의 이산화탄소 농도에서 광합성반응이 최대가 되며 현재 대기 중의 이산화탄소 농도(0.03%)로도 식물의 광합성에는 충분하다.
변태 (식물)
인경(鱗莖)이라고도 하며 짧은 줄기를 둘러싸고있는 양분을 저장하는 확대된 잎을 가진 땅속줄기를 말한다. 백합·파·튤립·수선화등에서 볼 수 있다. 생육에 부적당한 겨울이나 건기에는 휴면기관으로 존재하며 영양생식이 가능하다. 비늘조각이 다육으로 기와지붕 모양으로 겹쳐져 있는 백합속과 같은 경우도 있고, 비늘조각이 넓으며 외측의 것이 내측의 것을 포위하고 있는 파속·수선화속 등과 같은 경우도 있다.
광합성
C3식물 C4식물 CAM식물
생물학
대부분의 생물은 태양에서 비롯된 에너지로 생명 활동을 한다. 태양에서 시작되어 먹이그물의 최종 소비자에게 전달되는 에너지의 흐름을 영양 단계라 한다. 식물은 광합성을 통해 태양에너지를 화학에너지로 전환한다. 이 화학에너지는 최종적으로 ATP 형태로 저장된다. ATP는 에너지가 필요한 곳에서 ADP와 인산으로 분리되면서 에너지를 공급하게 된다. 산소나 빛이 희박한 환경에서 서식하는 일부 생물은 이 대신 메탄이나 황산염과 같은 물질을 활용하여 화학에너지를 얻는다.
식충식물
식충식물 또한 식물이기 때문에 잎으로 광합성을 한다. 식물은 광합성과정에서 잎으로 태양에너지를 흡수하여 물을 광분해하여 전자와 부산물인 산소를 만든다. 전자는 이산화탄소를 환원시켜 당을 만드는 데 사용된다. 세포호흡과정에서 식물은 동물과 마찬가지로 당을 ATP형태로 전환하여 에너지를 사용하고 이산화탄소를 내어놓는다.
식물
이러한 휘태커의 재분류는 균계와 식물계의 영양분이 본질적으로 다르다는 것에 기반을 둔다. 광합성을 통하여 탄소를 얻음으로써 스스로 영양분을 얻는 다세포 광영양생물인 식물과는 달리 균은 일반적으로 주변 물질을 분해하거나 흡수하여 탄소를 얻는 종속영양생물(영양소를 다른 생물이 만든 유기물에 의존하는 생물)이거나 다세포 부생 생물이다.
CAM 식물
CAM형 광합성
C4 식물
둘째, 광호흡에 의한 질소의 재방출이 일어나지 않는다. C4 식물은 C3 식물에 비해, 광이용 효율이 높다. 강한 빛은 광계 II, 광계 I의 불필요한 전자여기를 촉진하여 활성산소를 발생시키므로 식물에 독성을 나타내기 때문에 식물은 강한 빛에 대한 방어를 한다. 빛에너지를 형광(빛)이나 열, 광호흡을 통해 방출하거나 여러 가지 보조 색소(카로티노이드, 크립토크롬, 플라보노이드 등)로 강한 빛을 흡수하여 자기자신을 보호한다.
식물상
식물상(植物相, flora)은 특정 지역에 자라고 있는 모든 식물의 종류를 가리키며 동물상에 대비한다.
식물의 진화
다핵체의 균사를 가진 접합균류가 다핵체의 사상체를 가진 바우케리아 또는 청각으로부터 진화되었다고 하는 설이다. 그러나 바우케리아는 현재 황조식물인 황록조류에 편입되어 있다.
적색왜성계의 생명체 거주가능성
지구의 열수구에 서식하는 생명체들은 대부분 광합성에 의존하지 않고 화학 합성을 사용한다. 많은 과학자들은 지구상에 태어난 최초의 생명체들은 열수구나 동굴에 있는 것들과 비슷한 모습이었을 것으로 추측한다. 광합성은 이후 진화된 생명체의 생존 방식이며, 광합성 방식을 열수구의 적외선에 맞추어 진화한 조류가 발견된 바 있다. 적색 왜성을 도는 행성에 사는 식물들의 경우, 수십억 년의 세월 동안 어머니 항성의 빛을 이용하여 광합성을 할 수 있도록 진화되었을 가능성도 있다.