How big is 엽록체?

엽록체는 식물 세포의 한 부분으로, 햇빛의 에너지를 붙잡아 이산화탄소를 당으로 바꾸며, 이 과정을 광합성이라고 한다. 식물의 잎에서 엽록체는 렌즈나 미식축구공 모양이며, 보통 길이가 약 5마이크로미터이다. 1마이크로미터는 1미터의 100만분의 1, 또는 1밀리미터의 1,000분의 1이다.

크기

엽록체는 납작하기 때문에, 크기는 두께가 아니라 길이나 지름으로 나타낸다. 양치식물, 침엽수, 속씨식물을 포함하는 관다발식물에서 엽록체의 전형적인 지름은 약 4~6마이크로미터이다. 잎의 엽록체는 보통 길이 약 5마이크로미터, 두께 1~2마이크로미터로 설명된다.

크기는 종에 따라서도 다르다. 옥수수 유묘의 엽록체는 평균 부피가 약 20세제곱마이크로미터이다. 세제곱마이크로미터는 한 변이 1마이크로미터인 정육면체의 부피이다. 연구에 널리 쓰이는 식물인 애기장대의 잎에서는 평균이 93세제곱마이크로미터로, 4배가 넘는다. 조류(藻類)에서는 엽록체가 관이나 가지를 친 그물 같은 더 다양한 형태를 띤다.

크기 비교

길이가 5마이크로미터인 엽록체는 적혈구 지름의 약 3분의 2이며, 적혈구의 지름은 7~8마이크로미터이다.
엽록체 약 16~20개를 끝과 끝을 맞대어 한 줄로 늘어놓으면 사람 머리카락의 굵기에 이르며, 그 굵기는 80~100마이크로미터이다.
옥수수 유묘의 엽록체는 부피가 대장균의 약 20배이며, 이 세균의 부피는 약 1세제곱마이크로미터이다.
애기장대나 밀 같은 식물의 잎에서 광합성을 하는 세포 하나에는 엽록체가 약 100개 들어 있다.
엽록체를 농구공 지름인 약 24센티미터로 확대한다면, 그 안에 있는 40~60개의 막 더미는 하나하나 지름이 1.4~2.9센티미터일 것이다.

엽록체가 작동하는 방식

엽록체는 바깥막과 안쪽막, 두 겹의 막으로 싸여 있다. 그 안에는 세 번째 막 체계인 틸라코이드가 있으며, 그라나라고 하는 더미로 쌓여 있다. 틸라코이드 막에는 빛을 붙잡는 장치가 빽빽하게 들어차 있고, 여기에는 녹색 색소인 엽록소도 포함된다. 엽록소는 생물에서 가장 풍부한 색소이다.

틸라코이드가 붙잡은 에너지는 그 주위의 물기 많은 공간에서 일어나는 반응을 이끈다. 여기서 루비스코라는 효소가 당을 만드는 반응에 쓸 이산화탄소를 붙잡는다. 루비스코는 그 공간을 거의 가득 채우고 있으며, 생물에서 가장 풍부한 가용성 단백질이다. 당은 녹말 알갱이로 저장된다.

세균의 후손

엽록체는 광합성을 하는 세균인 남세균에서 유래한 것으로 여겨진다. 약 10억~15억 년 전 어느 시점에 다른 세포가 남세균 하나를 집어삼켰고, 시간이 지나면서 두 세포는 긴밀하게 협력하게 되었다. 녹조류, 홍조류, 모든 식물의 엽록체는 이 사건까지 거슬러 올라간다.

엽록체는 지금도 자체 DNA를 일부 가지고 있다. 길이는 약 10만 염기쌍이며, 엽록체마다 수십에서 수백 개의 사본이 들어 있다. 엽록체의 조상은 아마 3,000개가 넘는 유전자를 가지고 있었을 것이다. 그 유전자 대부분은 세포핵으로 옮겨 갔고, 오늘날 식물의 엽록체에는 약 130개만 남아 있다.