식물은 광합성을 하나요?
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.
대롱편모조식물
대부분 광합성을 한다.
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.
카로틴
카로틴(carotene)은 탄소 고분자 물질로서 탄소 원자 사이에 단일 결합과 이중 결합이 번갈아 나타나는 생체 물질이다. 생체 내에는 주로 베타 카로틴이 존재하며, 베타 카로틴은 비타민A의 전구 물질로서 베타 카로틴 한 분자가 생체 내에서 필요에 따라 비타민A 두 분자로 변한다. 카로틴 양쪽 끝 모양에 따라 α,β,γ,δ,ε,ζ-카로틴으로 불린다. 참고로, 일련의 생화학 반응에서 A에서 B로, B에서 C로 변화할 때, C라는 물질에서 본 A나 B라는 물질을 전구 물질이라고 한다. 단일 결합과 이중 결합은 복합 결합하여 복합 결합 구조(conjugated bonding structure)를 갖는다. 즉, 실제로는 단일 결합과 이중 결합이 번갈아가면서 존재하는 것이 아니라 나란한 파이 결합들이 기다란 복합 결합을 갖는 구조를 갖는다. 분광학적으로는 푸른 빛(blue)을 흡수하고 붉은 빛을 반사하므로 황색 빛을 띤다. 베타 카로틴의 경우, 당근과 같은 채소나 살구와 같은 과일류에 많이 포함되어 있다. 이성질체로 리코펜(lycopene)이 있는데, 리코펜의 경우 카로틴 보다 더욱 붉은색을 띄며, 토마토에 많이 함유되어 있다.
식물의 진화
보통 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 식물은 종자식물이다. 따라서 린네는 24강 중 23강을 종자식물로 분류하였으며, 민꽃(은화)식물은 1강에 묶어 놓았다. 그러나 시대가 지남에 따라 민꽃식물의 다양성이 밝혀지게 되어 분류표 상에서 민꽃식물의 비율이 높아지게 되었다. 즉, 1940년 무렵부터 조류가 거의 현재와 비슷하게 세분화되고, 1960년대에는 균류의 새로운 분류가 제창되기에 이르렀다. 결과적으로 자연 분류의 역사는 민꽃식물의 세분과 고등식물의 통합이었다고 말할 수 있을 것이다. 다음 분류표에서는 균류의 새롭고 독창적인 분류법이 제시되어 있다. 특히, 균류를 식물로 다루지 않은 점은 바로 그러한 경우라고 생각할 수 있다.
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()이다. 세포는 이화작용의 자발적 과정과 동화작용의 비자발적 과정을 짝지어 대사가 일어나도록 한다. 열역학적 용어로, 대사는 무질서를 창조하면서 질서를 유지한다.
조류 (수생 생물)
조류의 일부는 광합성을 하는 등 식물과 많이 닮았지만, 다른 육지식물에서 볼 수 있는 기관이 없는 등 많은 점이 다르다.
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.
광합성
광합성에 소요되는 에너지는 햇빛(가시광선 영역)이다. 엽록체 안에 존재하는 엽록소에서는 특정한 파장의 빛(청색파장(450nm 부근)과 적색파장 영역(650nm 부근))을 흡수하면 엽록소 분자 내 전자가 들떠서 전자전달계에 있는 다른 분자에 전달된다. 전자전달계에서는 들어온 전자 에너지로 산화 환원 반응을 진행하여 ADP를 ATP로 바꾸어 주는 광인산화 반응을 한다.
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()은 유기물을, 무기영양생물()은 무기물을, 광영양생물()은 태양광을 사용한다. 대사는 서로 다르지만 모두 산화환원 반응에 의존하며, 전자를 유기물, 물, 암모니아, 황화 수소, 철 이온(Fe)과 같은 환원된 전자공여체에서 산소, 질산염, 황산염과 같은 전자수용체로 전달한다. 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.
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.
엽록체
엽록체 (葉綠體, , )는 진핵생물에서 광합성을 하는 세포 소기관이다.
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.
광색성
광색성은 전자기 방사의 흡수에의한 두 형태 간의 화학종의 가역 변환이다. 여기서 두 형태는 다른 흡수 스펙트럼을 지닌다. 빛에 노출될 때 색의 가역 변화로 기술될 수 있다. 이 현상은 1880년대에 발견되었다. 원래의 이름은 포토트로피였으나 1950년 이스라엘의 와이즈만 과학원에서 예후다 히르슈버그가 광 크로미즘이라는 용어를 제안하였다. 광 크로미즘은 유기및 비유기 화합물에서 발생하며 생물학 시스템에서도 발생한다.
생화학
현대의 생화학에는 세가지 큰 주제가 있다. 먼저 식물 생화학은 광합성과 같은 독립영양 유기체 연구와 다른 식물특이적인 생화학을 다룬다. 그리고 일반 생화학은 식물과 동물의 생화학 연구를 모두 포괄한다. 마지막으로 인간/의약 생화학은 인간의 병과 약리 작용에 그 초점을 맞추고 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.
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.
플라보노이드
다른 활성 식물 화합물(예를 들면 알칼로이드)에 비해 플라보노이드는, 그 다양성 및 상대적으로
낮은 독성, 광범위한 분포는 사람을 포함한 많은 동물의 식이에 상당한 비중을 차지한다는 것을
의미한다.
광합성
제2광계에서 산화된 엽록소a 분자를 환원시키기 위해서는 외부에서의 전자공급이 필요하다. 식물과 시아노박테리아(남조균)에서 전자 공급원은 물이다.
굴성
굴성(屈性, )은 식물의 줄기나 뿌리 등의 기관이 자극에 대해서 일정한 방향으로 굽는 성질을 말한다. 굴광성·굴지성·굴수성·굴화성·굴촉성 등이 있다.
광합성
지구상에는 태양 에너지와 지구내부 에너지(화산, 온천, 방사성 동위원소), 이렇게 두 가지 종류의 자유 에너지원이 있는데 식물은 태양 에너지를 에너지원으로 사용한다. 태양 에너지는 전자기 복사에너지로서 생화학적 반응을 일으키게 하는데 엽록소 a(Chl a)와 같은 색소가 가시광선을 받으면 색소의 전자가 들떠서 (전자가 에너지를 가지고 있다.) 화학반응(산화-환원반응)을 일으킨다. 빛 에너지는 계의 자유 에너지로 표현되며 자유 에너지가 다른 에너지형태로 변환될 때 완전히 전환되지는 못한다. 이것은 조사이어 윌러드 기브스의 에너지 정의("자유 에너지의 변화(ΔG)는 계의 엔트로피 변화(ΔS)와 엔탈피(ΔH) 변화와 관련이 있다." (라비노비치))에 근거하며 기브스 에너지 방정식은 다음과 같다.
식물생리학
식물체를 구성하는 원소는 화합물이나 이온의 형태로 양분 속에 포함되어 외계로부터 흡수된다. 식물은 아미노산이나 당 등의 유기물도 흡수하여 이용할 수 있지만, 실제로 많은 양이 흡수되고 이용되는 것은 각종 무기물이다. 필수 원소 가운데 탄소와 산소는 공기 중에서 이산화탄소의 형태로 잎을 통하여 흡수되며, 그 밖의 것들은 대부분 토양 용액 속에 들어 있다가 뿌리로부터 흡수된다. 이 때 식물체는 각 원소의 일정한 형태만을 받아들이게 되는데, 즉 수소와 산소는 물, 질소는 질산 이온(No3-)·암모늄 이온(NH4+)의 상태로 흡수되고, 인은 인산 이온(H2P04-), 황은 황산 이온(SO42-)의 형태로 흡수된다. 한편 그 밖의 원소도 각각 양이온, 음이온의 상태로 토양 용액으로부터 흡수된다. 이와 같은 토양 용액 속의 각종 이온들은 토양의 모체인 암석에 함유되어 있다가 그것이 풍화되고 분해됨으로써 공급된다. 뿐만 아니라 강물의 관개 용수에도 다량의 무기물이 포함되어 있어 토양 용액 속의 양분 이온 농도를 높이는 데 한몫을 하고 있다.
유배식물
유배식물(有胚植物, )은 식물의 가장 흔한 집단이다. 이에는 나무와 양치식물, 이끼 그리고 다양한 녹조 유지 식물을 포함하고 있다. 모두는 특수한 재생 기관을 지닌 복잡한 다세포 진핵생물이다. 극소수를 제외하고, 유배식물은 광합성을 통하여 에너지를 얻는다. (즉, 빛을 흡수한다.) 그리고 이산화탄소로부터 영양분을 합성한다. 유배식물은 다세포 조류를 사용하는 남조류와 구별된다. 게다가 유배식물의 일부는 수상에 살지만, 주로 육지에 산다. 따라서 이들을 육지식물 또는 육상식물로 부르기도 한다.
광합성
간단히 요약하면 다음과 같다.
피토케미컬
피토케미컬(phytochemicals)은 식물에서 자연적으로 만들어지는 모든 화학물질을 통틀어 말한다(phyto는 그리스어로 "식물"을 의미한다). 일부는 블루베리의 보라색과 같이 식물의 색소, 마늘의 냄새와 같은 식물의 관능성 등과 관련되어 있다. 카로티노이드 또는 플라보노이드 등과 같이 피토케미컬은 다양한 생리 활성 기능을 가지고 있어 생물학적으로 중요성을 가지지만, 필수 영양소는 아니다.  한편 피토케미컬의 종류로는 약 4,000가지가 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.
식물상
식물상(植物相, flora)은 특정 지역에 자라고 있는 모든 식물의 종류를 가리키며 동물상에 대비한다.
무성생식
다세포 식물은 다음과 같은 점에서 동물과 많은 차이가 있다. 동물은 몸 속의 여러 구조를 만드는 원기(原基)가 발생의 이른 시기에 정해지며, 그 후에는 성숙에 의해 성체(成體)가 된다. 그러나 식물의 몸에는 분열 조직, 또는 생장점이라고 하는 특수한 장소가 항상 식물체의 각부를 만들어내며, 이러한 활동에 의해 식물의 생장은 원래 있던 것에 새로운 것이 덧붙여지는 형태로 계속하여 행해진다. 따라서, 재생력이 강한 몸의 일부분을 어미 식물에서 떼어놓아도 조건만 유지시켜 준다면 새로운 개체로 자랄 수 있다. 이와 같은 원리를 이용한 것이 농업이나 원예에서 이용되는 고등 식물의 '인공 영양 생식'이다. 여기에는 꺾꽂이·휘묻이·접붙이기·포기나누기 등이 있다. 
꺾꽂이는 잎이나 줄기를 잘라 땅에 꽂음으로써 뿌리를 내려 번식시키는 방법으로, 영양물을 스스로 흡수할 수 있을 때까지 말라죽지 않도록 해야 하며, 또한 뿌리가 나는 것을 촉진하는 등의 배려를 하지 않으면 안 된다. 이를 위해 잎을 떼어내거나 잘라내서 지나친 증산(蒸散)을 억제하거나 잎이나 줄기의 아랫부분을 나프탈렌초산과 같은 생장 조절 물질로 처리하여 뿌리가 나는 것을 촉진하는 등, 종류에 따라 갖가지 방법이 고안되어 있다. 이러한 꺾꽂이는 개나리·버드나무·포플러 등에서 이용되며, 약한 식물에서는 이 방법을 적용시킬 수 없다. 
휘묻이는 원줄기에서 가지를 자르지 않고 휘어 땅에 묻어 둔 후 뿌리가 내린 다음 원 줄기와 이어진 부분을 잘라 옮겨 심는 방법으로, 뽕나무·석류나무·포도 등에서 이용된다. 
이 밖에, 대목에 원하는 품종의 접순을 붙여서 번식시키는 접붙이기나, 여러 개의 뿌리가 모인 덩어리를 작은 포기로 나누어 번식시키는 포기나누기 등의 방법도 있다. 
이와 같이 인위적인 방법으로 영양 생식을 시키는 것 외에, 식물에 따라서는 자연 상태에서 꺾꽂이나 휘묻이와 같은 상태를 만드는 종류도 있다. 예를 들어, 종자식물만큼 명확한 생장부가 없는 지의류에서는 몸 속의 녹조식물을 균사가 둘러싸서 '가루눈'이라는 덩어리를 만들어 번식하며, 태류(苔類)인 우산이끼는 생육 환경이 나빠지면 엽상체의 뒷면에 컵 모양의 형체를 만드는데, 안에는 다세포이며 원기둥 모양인 무성아(無性芽)가 만들어진다. 또한, 종자식물의 영양 생식 수단은 여러 가지가 있는데, 특히 씨가 생기지 않는 식물에서는 이것이 잘 발달되어 있다. 즉, 참나리의 잎겨드랑이에 생기는 주아(珠芽)는 양분을 저장한 다육질의 작은 비늘줄기로, 어미 식물로부터 떨어지면 발아하여 새 개체가 된다. 또한, 단축된 줄기가 다육질이 되면 육아가 되는데 이러한 경우는 참마에서 볼 수 있으며, 땅 속에서 줄기가 비대해지면 감자의 덩이줄기나 쇠귀나물·토란 등의 둥근꼴줄기가 된다. 
한편, 옆으로 뻗어나온 가지가 땅 위를 기어 긴마디 사이에서 곧은 싹을 내는 것도 뿌리가 나면 독립된 식물체가 될 수 있다. 이와 같이, 옆으로 뻗은 가지를 기는가지라고 하는데 바위취·딸기 등에서 볼 수 있다. 줄기와 마찬가지로, 뿌리에서도 독립하기에 충분할 만큼 영양물을 저장한 종류에서는, 영양 생식이 유력한 번식 수단이 된다. 여기에는 달리아나 고구마의 덩이뿌리가 속한다.
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.
광주기성
중성식물(Day-neutral plants, DNP)은 한계일장이 없으며 온도조건이 만족되고 생육이 지속되면 계속해서 꽃이 피는 식물을 말한다. 토마토와 같은 경우 시설 내에서 재배시 일장에 관계없이 온도와 양수분의 조건이 만족되는 한 자라면서 계속적으로 개화하고 열매를 맺는다.
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.
포토트로핀
포토트로핀(Phototropin)은 식물의 청색광수용체 단백질의 일종이다. 굴광성(Phototropism: 줄기 따위가 빛의 방향으로 굽는 현상)과 관련되어 있으며, 이것을 어원으로 한다.
화학 물질
모든 물질은 다양한 원소와 화합물로 이루어져 있으나 이러한 것들은 서로 잘 섞인다. 혼합물은 하나 이상의 화학 물질을 포함하고 있으며 고정 성분을 지니고 있지는 않다. 원칙적으로 이들은 순수하게 기계적인 과정으로 구성 물질을 분리해 낼 수 있다. 버터, 흙, 나무가 일반적인 혼합물의 예이다.
색소체
현재 남아 있는 엽록체에 관한 최초의 기록은 폰 몰(1837년)에 의한 것이다. 그러나 1800년대 후반까지 광합성의 기본적인 사실이 거의 발견되지 않았기 때문에 엽록체는 분명 이들 발견보다 훨씬 앞서 관찰되었음이 틀림없다. 고등 식물의 엽록체는 지름 5μm 정도의 볼록 렌즈 모양의 소체로, 보통 하나의 세포내에 수십 개가 들어 있다. 광합성 세균과 남조류에는 독립된 엽록체가 없으나, 진핵 식물에 속하는 조류의 엽록체에는 나선형·별모양·그물눈 모양 등 여러 형태가 있으며, 이들은 각각의 조류 특징이 되고 있다.
화합성
간단히 정의하자면, 화합성 또는 화합은 인연화합(因緣和合) 또는 인과화합(因果和合)을 말한다. 여기서 '인과화합'에서의 인과(因果)는 동시인과의 관점에서 본 모든 또는 개별 유위법을 뜻한다.
즉, 화합성 또는 화합은 각각의 유위법을 생겨나게 하는 모든 인(因: 직접적 원인이 되는 유위법)과 연(緣: 간접적 원인이 되는 유위법)이, 간략히 총괄적으로 말해서, 하나가 되는[為一] 것을 말한다. 이러한 뜻에서 화합성 또는 화합을 달리 말하여 전통적인 표현으로 동사인(同事因)이라고도 하는데 동사인의 문자 그대로의 뜻은 현상[事] 즉 결과[事]의 원인들[因]이 서로 일치[同]하는 것이다. 즉, 화합성 또는 화합은 각각의 유위법의 소작지(所作支: 형성요소, 구성요소)들이 누락되지도 않고 또한 이지러져 있지도 않을 때 즉 빠짐없을[completeness] 때 이러한 분위(分位: 측면, 국면, 양태, 단계, aspect, phase)를 마치 실재하는 법(法)인 것처럼 가립(假立)한 것이다.
광호흡
광호흡은 진화적인 유물로 여겨진다. 유력한 가설에 따르면 최초의 식물이 출현할 당시 대기의 상태는 산소가 희박했기 때문에 루비스코의 기능은 이산화탄소 고정으로 한정되어 있었지만, 점차 대기 중의 산소농도가 높아지면서 루비스코의 예기치 않은 기능인 광호흡(O에 의한 탄소소모)이 나타나게 되었을 것으로 예상된다. 이러한 루비스코에 의한 광호흡을 막기 위하여 새로운 대사과정을 추가하고 식물체 내부구조를 변형시켜 C3식물에서 C4식물, CAM식물이 진화과정에서 등장한 것으로 보고 있다.
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.
광영양생물
광합성은 광자가영양생물이 빛에너지를 생물체내에서 사용가능한 화학에너지형태로 변환, 저장하는 과정이다.
광합성
최종 산물인 포도당에 수소를 제공하며, 물분해의 부산물인 산소를 다른 생물들이 호흡에 이용한다.
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.
식물의 생장
식물의 생장이란 식물의 씨앗이 발아하여 뿌리·줄기·잎을 내며, 그 후 광합성이나 질소 동화를 하면서 점차 크기와 무게를 더해가는 과정을 가리킨다. 식물뿐만 아니라 모든 생물체는 대부분 다수의 세포로 이루어져 있으므로 생물 개체가 생장한다는 것은 세포 분열을 하여 세포수가 늘어난다는 것을 뜻한다.
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.
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.
광학 정리
파수 formula_1를 가진 평면파가 산란하여 산란 진폭 formula_2을 가진다고 하자. 그렇다면 그 총 산란 단면적 formula_3는
이다. 그렇다면 다음 식이 성립한다.
이를 광학 정리라고 한다. 즉, 총 산란 단면적은 전방(前方) 산란 진폭의 허수 성분과 파장의 곱의 두 배이다.
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.
광수용체
광수용체(光受容體)는 생물이 가진 수용체 가운데, 빛을 자극으로 수용하는 화합물(유기분자, 단백질)이나 감각기(광수용세포, 시각세포)를 가리킨다.
착생식물
해양 착생식물의 생태는 지상 착생식물의 생태와는 다르다. 해양 생태계의 착생식물은 흔히 해초나 조류의 표면에서 자라나는 조류, 박테리아, 균류, 해면, 태형동물, 해초류, 원생생물, 갑각류, 극피류 등등의 착생하는 유기체이다. 착생식물의 정착은 빛, 온도, 해루, 영양, 양분 상호작용 등의 수많은 조건에 영향을 받는다. 조류는 해양 생태계에서 제일 흔한 착생식물이다. 광합성을 하는 착생식물은 생태계의 전체 광합성량에서 큰 비율을 차지한다. 이는 일반적으로 생태계의 전체 1차 생산의 20-60%에 달한다. 이들은 유기체의 일반적인 집단이며 고도로 다양하여 수많은 동물들에게 먹이를 제공한다. 달팽이와 무순류의 종들이 착생식물을 흔히 섭취한다. 착생식물의 구성과 양의 변화는 환경의 변화를 나타낼 수 있다. 요즈음의 착생식물의 번창은 농장에서 흘러들어온 물과 폭풍수를 통해 유입된 과도한 질소와 연관이 있다. 착생식물이 크게 번창하게 되면, 햇빛과 영양소가 착생당하는 식물에게까지 닿지 못하게 되어, 착생당하는 식물이 괴멸적인 손상을 입어 죽어버리기도 하는데, 특히 해조류가 그렇다. 해양 생태계의 착생식물은 빠르게 자라며 세대교체가 굉장히 빠르다고 알려져 있다.
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.
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.
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.
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.
광합성
1937년과 1939년에 로버트 힐은 추출된 엽록체를 빛에 노출하여 철(Fe이온), 옥살산(oxalate), 시안화철(ferricyanide), 벤조퀴논(benzoquinone)같은 인공 환원제를 넣어 주었을 때 산소가 나온다는 것으로 녹색식물의 광합성에서 나오는 산소가 물로부터 얻어진다는 사실을 보여주었다. Hill의 반응식은 다음과 같다.
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.
식물성 플랑크톤
식물성 플랑크톤(植物~, ), 식물 플랑크톤은 플랑크톤 사회의 자가영양생물의 요소이다. 이 이름의 영어 낱말 phytoplankton()은 식물을 뜻하는 그리스어 낱말 φυτόν(파이튼)과 부유 물질을 뜻하는 그리스어 낱말 πλαγκτός(플랑크토스)에서 왔다.
대부분의 식물성 플랑크톤은 너무 작아서 일일이 맨눈으로 볼 수 없다. 그러나 많은 수가 나타날 때에는 녹색 얼룩의 물이 나타날 수 있는데 이는 세포에 엽록소가 존재하기 때문이다. (그러나 실제 색은 다양한 수준의 엽록소나, 피코빌리 단백질, 크산토필 따위의 색소로 인해 식물성 플랑크톤의 종에 따라 다를 수 있다.)
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.
조류 (수생 생물)
조류는 세균계, 식물계, 동물계에 속하지 않은 원생생물의 일부분이다. 과거에는 식물로 분류되었고, 식물학적 관점에서 조류는 외형적·기능적으로 뿌리·줄기·잎 등이 구별되지 않으며(엽상식물), 포자에 의해 번식하고 꽃이나 열매를 맺지 않는(은화식물) 특성으로 정리된다.
CAM 식물
즉, C4형 광합성이 CO의 고정, 환원과정을 장소(엽육 세포, 유관속초 세포)를 나누어 가지고 있는 데 비해, CAM형 광합성은 시간적(밤, 낮)으로 나누어 가지고 있는 것이다.
식물병리학
식물병리학(植物病理學, )은 병원체와 환경 조건 (생리적 요인)에 의해 유발되는 식물 질병의 과학적 연구이다. 감염병을 유발하는 물질에는 균, 난균류, 박테리아, 바이러스, 바이로이드, 바이러스 유사 물질, 파이토플라스마, 원생생물, 선형동물, 기생 식물 등이 있다. 곤충, 진드기, 식물, 기타 식물 조직의 소모에 의해 식물 건강에 영향을 주는 체외 기생충들은 여기에 포함되지 않는다.
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.
심해
햇빛은 중층원양대의 상부를 제외하고는 심해를 관통하지 못한다. 광합성이 불가능하기 때문에 식물은 이 구역에서 살지 못한다. 식물은 거의 모든 지구 생태계의 주요 생산자이기 때문에 해양에서의 삶은 다른 곳의 에너지원에 의존해야 한다. 열수 분출구 근처의 영역을 제외하면, 이 에너지는 유광층에서 떨어지는 유기 물질로 인해 발생한다. 가라앉는 유기 물질은 해마라고 하는 조류 입자, 찌꺼기 및 기타 생물학적 폐기물로 구성된다.
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.
무성생식
식물은 동물과 달라 환경이 나빠졌다고 하여 좋은 곳을 찾아 이동할 수가 없다. 따라서, 생활사 가운데 나쁜 조건에도 견뎌낼 수 있는 시기를 갖는 것이 생존에 꼭 필요하다. 많은 식물의 진정 포자가 이에 해당하며 종자식물에서는 씨가 이를 대신한다, 한편, 물 속은 육상에 비해 사람의 손이 미치지 않는 이상, 환경의 급격한 변화가 적기 때문에 진정포자는 두꺼운 벽이 없고, 이동 포자로 되어 있는 경우가 많다. 그러나 식물에 따라서는 진정 포자를 만들지 않고 세대 교번을 하는 것도 있다. 이러한 종류에서는 유성 생식의 결과로 생긴 접합자가 두꺼운 세포벽을 뒤집어쓰고 휴면에 들어가 발아에 적합한 때가 되기를 기다린다. 동형 배우자, 또는 배우자낭의 접합으로 생긴 접합자의 경우, 이와 같이 휴면에 들어가는 접합자를 '접합 포자'라고 한다. 클로스테리움속, 수면속 등이 접합할 때 2개의 세포 내용이 합체하면 복상의 핵을 1개 가진 접합 포자가 되며, 발아할 때 감수 분열을 하여 수면 속에서는 단상의 4핵이 생기는데 그 중의 3핵은 퇴화하고 1개밖에 남지 않는다. 한편, 클로스테리움속에서도 감수 분열의 제1분열에서 생긴 2핵 중 1개가 퇴화해 버리기 때문에, 제2분열에 의해 2핵밖에 만들어지지 않으므로 결국 2개의 개체가 된다. 또한, 접합균류인 털곰팡이는 몸의 구분이 없는 다핵 세포로 2개의 균사(菌絲) 끝이 접촉되면 각기 끝부분에 배우자낭을 만든다. 이때 배우자낭도 다핵이며, 접촉부에서 융합하여 핵과 세포질이 섞이게 된다. 얼마 후 이것은 두꺼운 세포벽에 둘러싸여 접합 포자가 되는데, 접합된 핵은 휴면한 후 포자에서 나오는 균사로 이동하여 그 앞끝의 포자낭 안에서 감수 분열을 한다.
불화합성
불화합성(不和合性, ) 또는 불화합(不和合)은 불교에서 다음의 분류, 그룹 또는 체계의 한 요소이다.불화합성 또는 불화합은 화합성(和合性) 또는 화합(和合)의 반대인데, 화합성 또는 화합의 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. 그리고 화합(和合)이라는 한자어 낱말의 일반 사전적인 뜻은 '화목하게 어울림'이다.
꽃
꽃은 식물에서 씨를 만들어 번식 기능을 수행하는 생식 기관을 말한다. 꽃을 형태학적으로 관찰하여 최초로 총괄한 사람은 식물계를 24강(綱)으로 분류한 린네였다. 그 후 꽃은 식물분류학상 중요한 기준이 되었다.
식물
식물(植物)은 분류학적으로 식물계에 속하는 생물을 말한다. 생물을 나누는 주요 분류의 하나로, 나무, 풀 등이 여기에 속한다. 넓게는 동물이 아닌 것을 모두 가리킨다. 보통 광합성을 하여 녹말 등의 광합성을 만드나, 일부 기생식물이랑 공생식물처럼, 엽록소를 잃고, 대신 직접 포식하거나, 기생, 공생 등으로 양분을 얻는 종도 있다. 원래 식물은 운동성이 거의 없으나, 파리지옥, 신경초, 무초처럼 민첩한 운동을 하는 식물도 몇 종 있다.
C4 식물
C4 식물은 C3 식물에 비해 반건조 조건에서도 잘 사는데 수분 사용률(광합성에 이용하는 물/증산으로 잃는 물)이 높기 때문이다.
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.
규화목
규화목(Petrified wood, 그리스에서 유래했으며 "나무가 돌이 되었다."라는 뜻)은 식물이 화석화되어 생장의 모습이 남아있는 특별한 유형에게 붙여진 이름이다. 나무나 나무 같은 생물이 광물 성분 삼투(또는 광충 작용, permineralization) 과정의 결과로 완전히 돌로 바뀌었다. 줄기 조직의 원래 구조를 유지하면서 모든 유기 물질은 광물(대부분 석영 같은 규산염)로 치환되어 있다. 일반적으로 압축되는 다른 화석 유형과는 달리 화석이 된 나무는 원래 유기 물질의 입체적인 표현이다. 나무가 산소가 잘 공급되지 않아 호기성 분해를 저해하는 퇴적물 아래에 묻힐 때 지하에서 석화 과정이 발생한다. 광물이 포함된 물이 퇴적물을 통해 흐를 때 식물의 세포에 광물이 저장된다. 그때 식물의 리그닌과 셀룰로스가 소멸한 자리에 광물질이 형성된다. 나무가 석화되기 위해서는 유기 물질이 완전히 분해되기 전에 석화가 되어야 한다. 이러한 과정은 화석화된 숲으로부터 알려지게 되었다.
알케인
식물의 경우, 사슬이 긴 고체 알케인은 식물의 큐티클 층에 구성 성분으로 소량 포함되는 경우가 있다. 이러한 고체 알케인은 소수성이므로 식물에서 물이 과다하게 증발하는 것을 막아주고 비에 의해 중요한 미네랄 성분이 녹아 빠져나가는 것을 방지하며, 외부에서 들어오는 세균, 균류 및 각종 해충들을 막아주는 효과가 있다. 보통 식물에 사용되는 알케인의 사슬은 탄소 수가 27~33 사이의 홀수인 경우가 많다. 이는 식물이 탄소 수가 짝수인 지방산에서 탈카복실화반응을 통해 생성된다. 이러한 고체 알케인 층의 구성 성분은 종에 따라 큰 차이를 나타내지는 않지만 계절이나 태양광의 세기, 온도, 습도 등과 같은 주변 환경에 따라 달라질 수 있다.
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.
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.
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.
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.
엽록체
산소 발생 광합성 세균인 시아노박테리아의 일종이 세포내 공생을 통해 엽록체를 형성했다고 보고 있지만 실제 시아노박테리아나 그 근연종으로부터 유래했는지에 대한 확실한 증거는 없다. 광계1, 광계2가 광합성세균 헬리오박테리아(Heliobacteria)와 클로로플렉서스(Chloroflexus)로부터 유래된 것으로 계통적으로 관련이 있을 것으로 여겨지지만, 구성 단백질의 기능이 그대로 대응하지 않아 실제 식물의 광계 1, 2는 광합성 세균의 광계와는 상당히 다르고 광합성을 제외한 다른 기능의 기원은 불분명하다.
식물생장기
빛은 식물에게 생명과도 같은 것이다. 식물을 재배할 때 공급하는 다른 모든 것들은 단지 식물이 빛을 흡수하고 사용하는 것을 도울 따름이다. 식물이 커질수록 더 많은 양의 빛을 필요로 한다. 빛을 대체할 수 있는 것은 없다. 식물이 충분한 빛을 받지 못하면 식물의 줄기가 웃자라고/또는 성장이 느려지다가 멈추게 된다.
잎
잎에서는 크게 보아 두 가지 경로를 통해 광합성이 일어난다. 하나는 빛에너지가 아데노이신삼인산과 들뜬 수소 이온, 그리고 전자운반자를 생성하는 명반응이고, 다른 하나는 이들을 이산화탄소와 결합하여 당을 생성하는 캘빈-벤슨 회로이다.
광합성
제2광계 P680에서 2개의 물 분자는 4개의 수소 이온과 1개의 산소 분자와 4개의 전자로 쪼개어진다. P680은 제2광계에서 티로신에 둘러싸인 반응중심 엽록소a를 말하며 빛 에너지에 의해 전자를 내어놓는다(광합성 반응 최초의 전자공여자 역할). P680 아래쪽에는 망간 이온을 함유한 효소복합체가 있어 이곳에서 물의 분해가 일어난다. 물에서 얻어진 수소는 NADPH. ATP를 만드는 데 사용되며, 산소는 생명체의 세포호흡에 쓰인다.1600년대 중반 얀 판 헬몬트는 식물이 자람에 따라 식물의 무게와 식물이 자라는 토양의 무게를 재는 실험을 하였다. 식물의 무게 변화는 크고 토양의 무게 변화는 매우 적었기 때문에 식물의 무게 변화량은 화분에 부어준 유일한 물질인 물 때문이라고 가설을 세웠다. “만물의 근원은 물이다.“ 라고 한 탈레스설을 뒷받침 하고자 헬몬트는 일부만 맞는 가설을 세웠지만 그의 실험은 식물의 생물량(biomass)이 토양 자체가 아니라 광합성에 투입된 물질에서 비롯된 것임을 암시해 준다(식물의 무게변화량은 물뿐만 아니라 이산화탄소로도 유래한다.).
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.
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.
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.
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.
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.
식물의 진화
한편, 선태식물이나 양치식물의 장란기는 배우체 표면에 있는 1개의 세포로부터 난자와 그것을 둘러싸는 벽세포가 만들어진다. 따라서, 차축조식물의 장란기와 선태·양치식물의 장란기를 겉모양만으로는 비교할 수 없을지도 모른다. 그러나 노출된 단세포성 생란기가 영양 세포에 덮이게 되었다는 것은 육상에 오르기 위한 준비 단계로 보아야 할 것이다. 한편, 식물체의 성분을 보면 차축조식물에는 플라보노이드 화합물이 함유되어 있다. 이것은 조류에서는 볼 수 없던 물질이며, 특히 글루코플라본은 대부분의 선태식물에 보통 들어 있는 물질이다. 이 점에서도 차축조식물은 녹조식물보다 선태식물에 가깝다고 할 수 있다. 또, 양치식물보다도 선태식물 쪽이 차축조식물을 통해 녹조식물과 밀접하게 관련되어 있다고도 볼 수 있다.
광자
광자(光子, photon)는 기본입자의 일종으로, 가시광선을 포함한 모든 전자기파를 구성하는 양자이자 전자기력의 매개입자이다. 기호는 그리스 문자 formula_1이다. 전자기력의 효과는 미시적, 거시적인 수준에서 쉽게 관찰할 수 있는데, 광자가 질량을 가지지 않기 때문에 장거리에서의 상호작용이 가능하다. 다른 기본입자들과 같이 광자는 양자역학과 입자-파동 이중성 이론을 통해 가장 잘 설명된다. 하나의 현상임에도 파동과 양자라는 두 가지 관측 가능한 모습을 가진 광자의 진짜 성질은 어떤 역학적 모델로도 설명할 수 없다. 이러한 빛의 이중성의 묘사, 전자기파에서의 에너지의 위상을 파악하는 것 또한 불가능하다. 전자기파의 양자의 위치는 공간적으로 국한되지 않기 때문이다.
광자 한 개의 에너지는 플랑크 상수(h)에 빛의 진동수(v)를 곱한 값, 즉 hv이고, 운동량은 hv/c(c는 광속)이다.
광합성
루비스코에 의한 광호흡반응이 감소되면 전체적으로 봤을 때 식물의 탄소고정량이 늘어나므로 식물에게 이롭다.간략한 글리콜산 대사과정은 다음과 같다:
굴광성
식물의 생장에 관련된 식물성 호르몬 옥신이 활성화 되면 세포벽이 산화된다. 그 다음으로 세포벽 간의 연결을 끊고 세포벽을 느슨하게 만드는 효소(익스팬신, )가 작용한다. 그렇게 되면 식물 세포의 부피가 늘어나게 될 것이고 따라서 옥신이 활성화된 정도에 따라 부분적인 부피 차이가 생겨 식물체가 기울게 된다. 그러나 이 옥신이 어떻게 특정 부위별로 활성화되고 비활성화 되는지에 관해선 아직 제대로 밝혀지지 않았다. 알려진 것은 옥신은 빛을 많이 흡수하지 못하는 부위에서 활성화 된다는 것이다. 그 결과 빛 흡수량이 적은 쪽의 세포가 팽창하게 되고, 한 부위가 길어지게 되면 빛 흡수량이 많은 쪽은 옥신 활성량이 상대적으로 적으므로 빛이 오는 방향을 향해 기울어지게 된다.
굴광성
빛이 옥신을 비활성화 시켰다. 그늘진 부위는 빛에 영향을 받지 않으므로 옥신이 지속적으로 활성화 되었고, 부위적으로 생장 하였으므로 빛이 오는 방향으로 기울어졌다.
빛이 옥신의 생합성을 억제했다. 따라서 식물체가 기울어지는 현상의 원인이 되었다.
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.
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.
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.
물질대사
식물, 남세균, 녹색유황세균류와 몇몇 원생생물은 태양광에서 에너지를 얻는다. 이 과정은 종종 광합성의 일부로서 이산화 탄소를 유기 화합물로 전환하는 과정을 동반한다. 자색 세균과 녹색유황세균류가 태양광을 에너지원으로 쓸 수 있듯이 원핵생물은 에너지 포착과 탄소 고정을 각각 따로 시행할 수 있으며, 동시에 대사 방향을 탄소 고정이나 유기 화합물의 발효로 전환할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
식물해부학
식물해부학(植物解剖學, plant anatomy, phytotomy)은 식물의 내부 구조 연구를 위한 일반 용어이다. 원래는 식물의 외부 구조와 물리적 형성을 기술하는 식물형태학에 포함되어 있었으나 20세기 중반 이후 식물 해부학의 탐구가 별도 분야로 구분되고 있으며 식물 해부학은 "단순히" 내부 식물 구조를 가리키는 말로 쓰인다.
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.
광합성
각각의 광합성 반응식은 다음과 같다. 굵은 글씨는 전자주개와 전자받개를 가리킨다.광합성의 에너지는 궁극적으로는 흡수된 빛 에너지에서 오는 것이지만 실제로는 환원제(→ 화학 에너지)의 환원력을 이용한다. 빛 에너지는 광의존적반응을 통해 ATP, NADPH같은 화학 에너지 형태로 전환되어 탄소고정(carbon fixation)에 쓰인다. 대부분의 식물이 광비의존적인반응을 통해 이산화탄소를 탄수화물과 다른 유기물로 고정하여 고정한 화합물의 화학 에너지를 사용한다. 식물의 전체 광합성 반응식은 다음과 같다:
엽록소
엽록소(葉綠素) 또는 클로로필(), 잎파랑이는 식물에 함유된 녹색 색소이며, 광합성의 핵심 분자로 빛에너지를 흡수하는 안테나 역할을 하는 색소이다. 엽록소에는 엽록소a, 엽록소b, 엽록소c, 엽록소d, 엽록소e와 박테리오클로로필 a와 b등으로 여러가지 종류가 있다. 클로린링 가운데에 마그네슘 이온이 들어있는 형태이며, 약 200여개의 엽록소가 모여 하나의 반응 중심 엽록소로 에너지를 전달한다.
광분해
생성물 "A"의 화학 구조는 광합성을 하는 유기체의 종류에 따라 다르다. 홍색 황세균은 황화수소(HS)를 황(S)으로 산화시킨다. 물(HO)이 광분해의 기질로 작용할 경우 산소(O)를 내놓게 된다. 이 과정을 통해 지구 대기중에 산소가 순환하는데, 물의 광분해는 남조류의 틸라코이드나 녹조류와 식물의 엽록체에서 일어난다.