핵심 개념
디우론(Diuron)과 아트라진(Atrazine)은 식물의 광합성 과정 중 명반응 단계에서 광계 II(Photosystem II)의 전자전달을 차단하는 제초제입니다. 이들은 엽록체 내 특정 단백질에 결합하여 에너지 흐름을 막고, 결과적으로 활성산소(ROS)를 생성시켜 식물 세포를 파괴합니다.
상세 설명
- D1 단백질 결합: 제초제 분자가 엽록체의 틸라코이드 막에 존재하는 $D_1$ 단백질의 퀴논($Q_B$) 결합 부위에 대신 결합합니다.
- 전자전달 차단: 정상적인 상태에서는 전자전달체인 플라스토퀴논(Plastoquinone)이 전자를 받아야 하나, 제초제가 이 자리를 선점하여 전자 이동이 중단됩니다.
- 활성산소 형성: 전달되지 못한 과잉의 빛 에너지는 엽록소를 들뜬 상태로 유지시키며, 이것이 산소와 반응하여 독성 활성산소를 형성합니다.
- 지질 과산화: 생성된 활성산소는 세포막의 지질을 산화시켜 막 구조를 붕괴시키고 엽록소 파괴와 황화 현상(Chlorosis)을 유발합니다.
제초제 계통 비교
| 구분 | 디우론 (Diuron) | 아트라진 (Atrazine) |
|---|---|---|
| 화학적 분류 | 요소계 (Urea) | 트리아진계 (Triazine) |
| 이동성 | 토양 흡착력이 강하며 주로 상향 이동 | 토양 및 식물체 내 이동성 비교적 높음 |
| 주요 용도 | 과수원, 비농경지 잡초 방제 | 옥수수 밭 등의 선택적 잡초 방제 |
시험 포인트
- 작용 표적: 광합성 저해 제초제의 직접적인 표적은 광계 II의 $D_1$ 단백질입니다.
- Hill 반응 저해: 시험 문제에서 엽록체 분리액을 이용한 Hill 반응을 저해하는 약제를 묻는다면 광합성 저해제를 선택해야 합니다.
- 선택성 메커니즘: 아트라진이 옥수수에서 안전한 이유는 옥수수 체내의 GST(Glutathione S-transferase) 효소가 제초제를 빠르게 분해하기 때문입니다.
- 증상 발현: 뿌리로 흡수되어 잎맥 사이가 먼저 황화되는 특성이 있으며, 오래된 잎부터 증상이 나타납니다.
관련 용어
- 광계 II (Photosystem II)
- 플라스토퀴논 (Plastoquinone)
- D1 단백질 (D1 protein)
- 활성산소 (ROS)
- 지질 과산화 (Lipid Peroxidation)