틸라코이드

요약 엽록체 또는 세균 중 광합성을 하는 사이아노박테리아 안에 있는 막으로 둘러싸인 구조물이다. 광합성 과정 중 명반응에 중요한 역할을 한다.

틸라코이드라는 말은 그리스어 ‘thylakos’에서 유래한 말로 주머니(sac)라는 뜻을 가지고 있다.

형성

엽록체의 틸라코이드 형성에는 빛이 필요하다. 싹이 트기 전이나 싹이 땅속에서 나오기 전, 빛이 없을 때 엽록체의 전구체인 전색소체(proplastid)는 에티오플라스트(etioplast)가 된다. 에티오플라스트는 원중엽체라는 막 구조를 가지고 있다. 빛을 받으면 이 원중엽체는 틸라코이드로 발달한다. 빛을 적게 받을 경우 틸라코이드 형성에 문제가 발생할 수 있으며 이것은 식물의 죽음으로 이어진다.

구조 및 형태

기본적인 형태는 틸라코이드막이 틸라코이드 내부를 둘러싸고 있는 모습이다. 틸라코이드막은 이중층이며 원핵세포의 막과 고등식물의 엽록체막의 특성을 둘 다 가지고 있다. 엽록체에 있는 틸라코이드는 동전이 쌓여 있는 듯한 모습을 띠며 그것을 그라나 틸라코이드라고 한다. 그라나는 라틴어로서 동전이 쌓여 있는 모습을 뜻한다. 그라나 틸라코이드는 스트로마 틸라코이드로 연결되어 있다. 엽록체는 보통 10개에서 100개의 그라나 틸라코이드를 가지고 있다.

기능

틸라코이드는 여러가지 원심분리법으로 분리가 가능하다. 분리해 낸 틸라코이드막을 물리적인 힘으로 부수고 내부의 물질을 얻을 수도 있다. 이와 같은 방법으로 틸라코이드막과 내부에 있는 단백질이 연구되고 있다. 연구결과에 따르면 틸라코이드는 적어도 335개의 서로 다른 단백질로 이루어져 있다. 이 중 89개가 내부에 있고, 246개는 틸라코이드막에 있다. 이와 같은 수많은 단백질이 틸라코이드 내부와 틸라코이드막에서 기능을 수행하는데 그 중 42%가 광합성에 관여한다. 틸라코이드는 명반응이 일어나는 곳으로 광합성에 필요한 ATP를 합성한다.

틸라코이드막에는 빛을 흡수하는 광합성색소가 있다. 광합성색소가 빛을 흡수하면 틸라코이드막에 있는 단백질들은 흡수된 빛의 에너지를 이용하여 물을 높은 에너지를 가진 전자, 양성자, 산소로 광분해한다. 이와 같은 물의 광분해는 틸라코이드막의 안쪽에서 일어나기 때문에 틸라코이드 내부의 양성자 농도는 외부보다 높아진다. 또한 전자가 가진 에너지를 이용하여 외부의 양성자를 안쪽으로 능동수송한다. 이렇게 형성된 양성자의 농도차를 이용하여 틸라코이드막에 있는 CF1복합체가 ATP를 합성한다.