d라이브러리

광합성 과정에서 엽록소가 빛을 흡수하는 반응은 엽록체 내 ‘그라나’라는 아주 작은 구조에서 이뤄진다. 이처럼 작은 공간에서 이뤄지는 엽록소의 생화학 반응을 국내 연구진이 μm(마이크로미터, 100만 분의 1m) 크기의 물방울을 이용해 관찰하는 데 성공했다.

남홍길 기초과학연구원(IBS) 식물 노화·수명 연구단장과 미국 스탠퍼드대 공동 연구팀은 지름이 수 μm인 물방울을 이용해 엽록소 탈금속반응이 일어나는 속도를 측정했다. 탈금속반응은 산성 조건에서 엽록소 분자 가운데에 있는 마그네슘 이온이 수소 이온으로 교체되는 반응이다. 엽록소는 산화되면 광합성 기능을 잃는데, 탈금속반응은 엽록소의 산화를 방지하는 역할을 한다.

연구팀은 염산을 포함한 물방울과 엽록소를 포함한 물방울을 빠른 속도로 충돌시켜 약 10μm 크기의 융합 물방울을 만들고, 엽록소가 염산 속 수소에 의해 탈금속화되는 과정을 μs(마이크로초, 100만 분의 1초) 단위로 측정했다. 그 결과 탈금속반응이 수십 μs의 짧은 시간에 일어나는 것을 알아냈다. 일반 용액(약 1mL)으로 실험한 결과에 비해 1000배 이상 빠른 속도다. 연구팀은 이번 연구가 엽록체를 보호하고 광합성 효율을 조절하는 산화방지반응을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대했다. 연구 결과는 ‘쿼틀리 리뷰스 오브 바이오피직스’ 2월 1일자에 실렸다.