엽록소

요약 녹색식물의 잎 속에 들어 있는 화합물로 엽록체의 그라나(grana) 속에 함유되어 있다. 엽록소에는 a, b, c, d, e와 박테리오클로로필 a와 b 등 여러 가지가 알려져 있다. 엽록소는 녹색식물의 엽록체 속에서 빛에너지를 흡수하여 이산화탄소를 유기화합물인 탄수화물로 동화시키는 데 쓰인다.

클로로필이라고도 한다. 녹색식물은 그 잎의 세포 속에 타원형의 구조물인 엽록체가 많이 들어 있는 화합물이다. 엽록소는 그 빛깔이 녹색이기 때문에 엽록체가 녹색으로 보이고, 따라서 식물의 잎도 녹색으로 보인다. 엽록체의 그라나(grana) 속에 함유되어 있으며, 그라나를 구성하고 있는 단백질과 결합하고 있다. 엽록소에는 a, b, c, d, e와 박테리오클로로필 a와 b 등 여러 가지가 알려져 있다. 이들은 모두 그 분자의 구조식의 차이에 의하여 분류·명명된 것이다. 이 엽록소들은 그 분자 속에 한 원자의 마그네슘(Mg)을 가지고 있는 것이 특징이다. 엽록소는 모두 물에 녹지 않고 유기용매(有機溶媒: 에테르·벤젠·클로로폼 등 액체 상태의 유기화합물)에 녹는 것이 또한 특징이다. 또 자외선을 받으면 암적색의 형광을 방출한다.

엽록소 중에서 가장 보편적으로 볼 수 있는 것이 a와 b이다. 대개의 식물에서는 a와 b가 약 3:1의 비로 존재하고 있다. 다른 엽록소들은 극소량씩 함유되어 있거나 특정 식물에만 존재하고 있다.

박테리오클로로필은 광합성을 하는 박테리아의 세포 속에서 발견되는 엽록소이다. 녹색식물은 태양의 빛을 이용하여 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)을 화합시켜 포도당이나 녹말과 같은 탄수화물을 만든다. 이 과정이 광합성인데, 이 광합성에서 엽록소는 태양의 빛에너지를 포착하여 이를 화학에너지의 형태로 바꾸어 탄수화물을 만들게 하는 중요한 역할을 하고 있다. 즉, 엽록소에 빛을 쬐면 그 빛에너지를 엽록소 분자가 흡수하여 들뜬상태가 된다.

들뜬상태는 분자 속의 전자가 여분의 에너지를 흡수하여 보다 에너지가 높은 위치에 자리를 옮기게 되는 현상이다. 분자가 이와 같이 들뜬상태가 되면 다음 순간 원래의 상태로 되돌아가면서 흡수하였던 에너지를 다시 방출한다. 들뜬상태가 된 여러 분자의 엽록소가 원상태로 되돌아가면서 방출된 에너지들은 한데 모여서 특정 엽록소 분자로부터 전자 한 쌍을 튕겨내게 된다. 이 전자 한 쌍은 몇 가지 전자수용체를 거쳐 이동하여 궁극에는 엽록소에 되돌아가거나, NADP(인산화합물로서 조효소의 하나)라는 물질에 가서 붙게 된다.

이 전자의 이동경로는 전자에 대한 친화력이 작은 물질에서 큰 물질로 옮겨 가는 과정이어서, 이 과정에서 전자의 에너지가 ATP(아데노신삼인산)라는 물질 속에 화학에너지의 형태로 저장된다. 또 NADP에 포착된 전자는 NADP를 환원시킴으로써 뒤에 일어날 이산화탄소의 동화를 가능하게 한다. 또한 엽록소에서 이탈된 전자가 NADP로 넘어가면 엽록소 분자는 전자가 결핍되게 되는데, 이 결핍된 전자는 물분자의 광분해에서 생긴 전자로써 보충된다. 엽록소는 이와 같이 녹색식물의 엽록체 속에서 빛에너지를 흡수하여 이산화탄소를 유기화합물인 탄수화물로 동화시키는 데 쓰이도록 하기 때문에 광합성에서 가장 중요한 구실을 하고 있는 물질이다.