엽록소 a는 모든 광합성 식물에 공통으로 존재하고, 퀀타좀은 그라나의 틸라코이드막 표면에 분포된 알갱이로 약 250분자의 엽록소와 기타 동화 색소가 존재하며, 효소를 품고 있다. 엽롭소는 광합성 반응이 진행되는 곳이다. 엽록체는 기질인 스트로마와 층상구조의 라멜라로 구성된다. 광합성 명반응은 12H2 + 빛(688nm) → 18 ATP + 12 NADPH2이고, 광합성 암반응은 6CO2+ 6H2O → C6H12O6 + 6O2 이다.
에머슨(Emersion)효과는 광합성 촉진효과로 적색광과 청색광이 동시에 비출 때 광합성량이 증가하는 것이다. 제1광계는 순환적 광인산화반응(P700nm)으로 황화철 단백질 환원 → Ferredioxin →NADPH 생산, 그렇지 않을 경우 전자전달계로 넘겨 순환적 광인산화 반응이 엽록소 a에서 이루어진다. 제2광계는 12개의 ATP와 12개의 NADPH2를엽록소b에서 생성(비순환적 광인산화 반응)한다. 전자전달계는 ATP와 NADPH를 생성한다. RuBPcarboxylase는 PGA를 생성하는 효소이고, 반응식은 RuBP → PGA → DPGA → PGAL → C6H12O6 +CO2→ 12ATP → 12NADPH2→ 6ATP이며, 광호흡은 햇빛이 강하고 날씨가 덥고 증산으로 수분 손실이 많을 경우에는 기공을 폐쇄하고 →C3식물의 산화적 광파괴 방지 기작이 작용하여 호흡으로 50%를 소모한다.
온도는 광합성 반응 중에서 주로 암반응에 영향(효소)을 주고, 빛이 약할 때는 온도의 영향을 적게 받으며, 빛이 강할 때는 온도 상승에 따라 호흡이 증가한다. 온도는 암반응의 효소 반응에 작용하고, 산소 1분자는 8개의 광량자(Photon)를 소요하며, 1개의 광량자는 300개의 엽록소를 매개하고, 300개를 단위로 하는 색소분자를 광합성 단위라 한다. 안테나 엽록소는 광에너지 흡수, 전달하고 1개의 ATP는 약 7.3Kcal의 에너지를 갖으며, 호흡기질은 호흡재료로 쓰이는 유기물이고, 호흡계수(RQ)는 평균 RQ로서 1.05이며, 글루코스(Glucose)는 RQ = 1.0이고, 말릭산(Malic Acid)은 RQ = 1.33이며, 파미트산(Pammitic Acid)은 RQ = 0.36이다.
해당작용은 세포질에서 일어나며 ‘EMP회로’라고도 하고, 2ATP + 2NADH2를 생성하며, TCA 회로(시트르산 회로)는 미토콘드리아에서 일어나고, NADH2 × 4개 × 2개 = 8 NADH2생성하고, FADH2 × 1개 × 2개 = 2 FADH2와 2ATP를 생성한다.
전자 전달계는 총 34ATP 즉, 10NADH2 × 3ATP = 30ATP, 그리고 2FADH2 × 2ATP = 4ATP를 합성하므로 전체 ATP수는 30ATP + 4ATP + 4ATP = 38ATP이다. 무기호흡은 피루부산 → (아세틸-CoA형성 없이) → Acetaldehyde → ‘에틸알콜 또는 젖산’의 과정을 거쳐서 2ATP를 생성한다. 산소 부족시에는 무기호흡을 하여 → 에틸알콜 생성 + 56kcal → 젖산 + 47kcal를 얻는다. 호흡 물질은 시안화물, 아지드화물, Antimycin A 등이 있다. Blackman은 광합성에서의 한정요인설을 주장하였고, 전자전달계는 ATP를 생성하며, C4식물은 Hatch-Slack회로에서 CO2수용체로 PEP를 생성하고, 힐리액션(Hill Reaction)은 산소를 이용하여 명반응에서 물의 광분해 현산을 이르며, TCA(크렙스) 회로의 최종산물은 옥살초산 → 시트르산 → α-케토글루타르산 → 숙신산 → 푸마르산 → 말산 → 옥살아세트산 등이고, 황(S)은 엽록소 구성성분은 아니지만, 이 원소 결핍시 황백화(Chlorosis)현상이 일어난다.
C4식물의 CO2보상점은 0~10ppm이고, 광호흡(Warburg Effect)은 산소의 광합성 저해를 의미하며, Calvin 회로 중에서 환원은 PGA + ATP + NADPH → GAP + ADP + NADP 생성 과정이고, 단독 개체의 광합성 속도에 영향을 주는 것은 광, 온도, 수분이다. 대기 중의 CO2농도는 거의 일정하고, 엽록소 색소가 들어 있는 곳은 틸라코이드이며, 광호흡이 많은 작물은 담배이며, 순지르기해 주어야 한다. C4식물은 산소가 부족해도 산소 농도와 관계없이 광합성량이 일정하다.
반응식은 Phosphoglycolate → Glycolate이고 Peroxisom에서 일어난다. 자당은 2당류이고, O2는 64mg, CO2는 44mg, 호흡율은 1분자CO2/2분자O2(O2분자량 = 32, CO2 분자량 = 44)이다. 동화호흡 균형이란 외견상 동화량이 최대인 상태이며, 12개의 PGAL 중에서 포도당 합성 관여하는 것은 2분자이다.
