[식물생리학실험]2-3.엽록체 색소분리 및 특성과 광합성색소의 스펙트라

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Material & Method
4. Result
5. Discussion & Conclusion
6. Reference

본문내용

다음으로 분리되는 색소와 섞여서 뚜렷하지 못한 색이 나왔던 것 같다. 또한 조마다 색이 분리되는 시간이 차이가 났는데, 비교해 보았을 때 분리하는 시간이 오래 걸렸던 조의 색소의 색이 진하게 나타났고 분리가 빨리 된 조가 상대적으로 색소의 색이 좀 연하게 나타났다. 이는 컬럼의 밀도에 따라 분리되어 나오는 색소의 농도나 분리되는 시간에 영향을 주었음을 알 수 있다.
위에서 크로마토그래피로 분리한 색소는 spectrophotometer을 통해 흡수 스펙트럼을 측정함으로써 각 색소에 따라 어떤 파장의 빛을 흡수하는지 알아 낼 수 있다. 우리 조는 실험에 사용하기 위해 일주일전에 추출한 색소가 많이 줄어들어서 당황스러웠는데 이는 색소추출에 사용한 용액이 휘발성이었기 때문에 보관 시 날아갔을 것이라 생각된다. 용액이 날아가서 색소의 양이 충분치 못했기 때문에 이를 맞춰주기 위해서 엽록소a (chlorophyll-a)는 10배, 나머지 엽록소b(chlorophyll-b), 카로틴(carotene), 크산토필(Xanthophyll)은 5배 희석을 하여 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 희석은 이것 말고도 색소를 측정하면서 흡광도가 1이상 넘어갈 경우 여러 값들의 비교가 용이하지 못하기 때문에 어느 정도 비슷하게 값을 맞춰주기 위해서 하는 것이기도 하다. 그리고 흡수 스펙트럼은 똑같은 색소의 흡광도를 측정해도 오차가 발생할 수 있기 때문에 각 파장마다 2번씩 측정해서 오차율을 줄여주었다.
이렇게 측정된 전체 흡수 스펙트럼 figure 8을 보면 전체적으로 425~450nm 부근에서 peak를 가지는 것을 확인할 수 있고, 650nm~675nm 정도에서 작은 peak를 가지는 것을 확인할 수 있다. Chlorophyll-a, Crude, Xanthophyll, 광합성cell이 625nm에서 peak을 가지며 Chlorophyll-b, Carotene이 650nm에서 peak을 가진다. 또 Carotene을 제외하고 또 하나의 peak을 Crude는 675nm에서 , 나머지는 650nm에서 가진다. 425~450nm 파장은 청색광을 흡수하고 650nm~675nm는 적색광을 흡수하는 파장인데, 대부분 425~450nm 파장에서 높은 peak를 가지기 때문에 청색광을 가장 많이 흡수하는 것을 알 수 있다. 또한 주색소 뿐만 아니라 보조색소도 빛을 흡수하는데 작용하고 있음을 알 수 있다.
그렇다면 이러한 흡광도의 중요성은 무엇일까? 광합성은 빛에 의해서 일어나는 많은 식물의 대사과정으로, 색소와 여러 색소의 빛 흡수에 의해 시작되며, 흡수된 에너지를 이용하는 것이다. 색소의 흡수 특성들은 보통 흡광도와 빛의 파장과의 관계 그래프인 흡수 스펙트럼으로 나타내어진다. 흡수 스펙트럼은 사실상 확률에 대한 묘사이다. 특정 파장에서 흡수 곡선의 높이 혹은 넓이는 그 에너지 수준에 해당하는 빛이 흡수될 확률을 반영한다. 더 중요한 것은 흡수 스펙트럼은 분자의 지문과도 같다. 모든 빛을 흡수하는 분자는 고유한 흡수 스펙트럼을 지니고 있기 때문에 그 분자를 식별하는데 중요한 열쇠가 된다. 따라서 흡광도를 측정하여 우리는, 색소가 흡수하는 빛의 파장을 알 수 있고 이 흡수된 에너지를 가지고 광합성을 한다는 것을 알 수 있다.
그렇다면 파장 축을 따른 peaks 위치의 중요성은 무엇일까? 빛이 생리 작용에 효과를 나타내기 위해서는 우선 흡수되어야 되므로 각 색소가 효과적으로 빛을 흡수하는 것이 당연하다. 광의존적 반응을 연구할 때 광생물학자들이 하는 초기 임무의 하나는 이를 주관하는 색소를 찾는 것이다. 중요한 정보의 하나로 작용 스펙트럼이 있는데, 작용스펙트럼(action spectrum)은 특정한 반응에 대한 효과를 파장 함수로 나타낸 그래프이다. 여기에는 그 색소에 의해 가장 효율적으로 흡수된 빛이 반응을 유도하는데 있어서도 가장 효율적인 것이라는 가정이 깔려 있다. 다시 말해서 광의존적 반응의 작용 스펙트럼은 효과적인 빛을 흡수하는 색소의 흡수 스펙트럼과 매우 유사해야만 한다. 따라서 흡수 스펙트럼과 작용 스펙트럼의 비교는 광반응에 관여하는 색소를 동정하는 데 중요한 단서를 제공하게 된다. 실험결과를 보면 작용 스펙트럼에서 적색 및 청색영역 peak가 엽록소의 흡수 스펙트럼 peak와 상응함을 알 수 있다. 이것이 광합성에서 엽록소의 역할을 입증하는 일부가 된다. 색소마다 peak의 위치가 다른데 이것은, 색소마다 빛을 흡수하는 파장이 서로 다르고 또한 광합성에 이용하는 빛의 파장도 다르다는 것을 의미하는 것이다.
Figure 8을 보면 광합성 세포에서 측정된 스펙트라는 왜 넓게 나타나있다. 이는 빛이 흡수되어 세포의 세포벽을 지나 세포막을 지나는 등의 과정처럼 광합성 세포의 이중막을 지나고 또 틸라코이드를 지나며 그 사이 막 구성성분에 의해 흡수도가 떨어지기 때문에, 광합성 세포에서 측정된 스펙트라는 엽록체 색소보다 스펙트라가 넓게 나타나는 것이다. 또한 유기적으로 존재해야 하는 이들이 따로 떨어져 있으면 서로 영향을 주던 것이 없어져 각각의 원래 특성을 나타내거나 원래의 특성과는 다른 현상을 보일 수 있는데, 각각의 peak들이 서로 같이 존재한다면 이로써 완충되고 좀 더 효율적으로 도와준다고 볼 수 있다.
또한 광합성 세포 측정 시 peak의 위치와 유기 용매에 녹아있는 각각의 색소들의 peak 위치가 왜 다른 것도 이 같은 이유로 색소의 흡수 특성은 어떤 환경, 즉 어떤 용매에 있느냐에 따라 달라지는데, 세포 안에서 광합성 색소들이 서로 다른 환경을 가진 틸라코이드막에 묻혀 있어서 흡수 스펙트럼을 측정하면 비슷하지만, 흡수 파장 peak의 위치가 달라진다.
6. Reference
최신식물생리학 / 권영명외 14명 / 아카데미서적 / 2002 / p.131-132, 254
Plant Physiology / Taiz & Zeiger / 라이프사이언스 / 2005 / p.111-113
식물생리학 / 강영희외 18명 / 지구문화사 / 2003 / p.86-88
분석화학 / skoog 외 2 / 1998 / 탐구당 / p.475~476, p. 484~487
날 짜
학 번
성 명
담당 교수님

키워드

엽록체 색소,   광합성색소,   광합성색소의 스펙트라,   색소분리