부동단백질과 추위를 이기는 식물의 조건

부동단백질과 추위를 이기는 식물의 조건

붕어는 얼음 속에서 얼었다가도 얼음이 녹으면 파드득 움직이며 살아난다. 왜냐하면 붕어의 몸속에는 부동단백질이 있기 때문입니다. 부동단백질(不凍 蛋白質)은 얼지 않는 단백질이다. 자동차에 사용하는 부동액과 같다.

 

우리가 얼음이 어는 것을 보면 삐쭉삐쭉 결정이 되고 동결이 된 뒤에 점점 주변의 물을 얼려가면서 얼음이 퍼져 나가는 것을 볼 수 있다. 부동단백질은 물이 만들어가는 얼음결정의 표면을 에워싸 붙어서 얼음이 커져 나가는 것을 방지하여 세포가 어는 것을 방지한다. 혹한의 기후에서 사는 생물은 부동단백질을 생산하여 추위를 이기고 살아남는다.

추위를 견디고 살아남는 나무들은 부동단백질을 만들기 때문이다. 상록수는 잎의 겉에 큐티클층이 있고 줄기에는 방수기능이 있는 리그닌과 슈베린이 보온을 해주어 추위를 막을 수 있다.

낙엽수는 약하지만 겨울에도 줄기에서 광합성을 한다. 잎이 없어도 줄기의 갈색겉껍질을 벗기고 나면 녹색의 껍질이 나온다. 이 부분이 피층이고 엽록체가 있어서 녹색이다. 가지나 줄기에는 숨구멍이 있어 호흡을 한다. 광합성을 하면 포도당이 만들어지고 포도당은 에너지를 내는 연료다. 포도당이 호흡으로 여러 유기산으로 되면 아미노산을 생합성하는 원료가 된다. 아미노산은 단백질의 원료다. 부동단백질도 단백질이다. 호흡은 에너지뿐만 아니라 열을 낸다. 호흡으로 나온 에너지는 단백질 등을 합성하는 데 사용하고 열은 체온을 유지하는데 사용한다.

겨울에 집안에서 식물을 기르면 따뜻하다. 즉 식물이 살아가면서 호흡으로 열을 내기 때문이다.

잎은 광합성, 호흡작용, 증산작용, 배수작용을 한다.

잎의 구조와 기능을 간단히 설명하면 다음과 같다. 잎이 녹색인 것은 엽록체가 있어서다. 엽록체에서 광합성을 한다. 잎의 뒷면에는 기공(숨구멍)이 있다. 이곳으로 호흡도 하고 증산작용도 한다. 잎을 보면 앞면 보다 뒷면에 잎맥이 도드라져 나온 것이 보인다. 그 잎맥의 끝은 잎의 가장자리에 있는 수공(물구멍)이다. 잎맥은 우리의 손등에 나와 있는 혈관과 같다. 수공에서 잎으로 올라온 여분의 물을 내보내는 것이 배수작용이다. 배수작용으로 잎에 이슬이 맺힌다. 전날이 더울수록 다음날 아침에 이슬이 많이 맺힌다. 기온차이로 공기 중의 수분이 이슬이 되어 내리기도 한다. 그러나 여름날 아침 일찍 풀밭을 거닐면 바짓가랑이가 많이 젖는 것을 볼 수 있다. 잎에 맺힌 이슬 때문이다.

잎은 빛이 있을 때, 광합성(탄소동화작용)으로 탄수화물을 만들고 산소를 공기 중으로 내보낸다.

호흡작용은 밤낮으로 한다.

광합성은 많이 일어나고 호흡작용은 약하게 일어난다.

증산작용은 더울 때 우리가 땀을 내듯이 기공에서 수분을 증산시켜 햇빛이 주는 열을 막는다. 뿌리에서 빨아올린 잎맥의 물관 속 물 속에는 여러 미네랄도 함께 있지만 물만 증발된다. 그래서 증산작용이 왕성할수록 물관 속 농도는 진해진다.

배수작용은 더운 날 낮에 증산작용이 활발하면 잎의 잎맥의 물관 속 농도가 높아져서 농도를 낮추기 위해서 밤에 뿌리에서 물을 많이 흡수해서 잎으로 보내면 잎맥의 물관의 끝에 있는 수공으로 물을 막 뱉어내는 것이 배수작용이다. 배수작용으로 농도가 낮아진다.

식물은 겨울에는 광합성도 약하고 증산작용과 배수작용을 하지 않아서 물이 많이 필요하지 않아서 식물체 내에 수분 함량이 적다. 열을 내서 추위를 막기 위해서 호흡작용으로 당분이 증가하여 삼투압은 높아진다.

낙엽수는 추위를 이기기 위해서, 기온이 떨어지고 햇빛이 약한 가을에는  잎이 광합성을 할 수 없으므로 잎으로 가는 관다발을 막아버린다. 잎은 물이 오지 않아 광합성을 할 수 없어 가지고 있는 당분으로 호흡하며 단풍이 들고 끝내는 말라 떨어진다. 낙엽수들은 식량을 아끼기 위해서 잎을 버린 것이다.

2012.01.06.  林 光子