암반응(광합성2)에 대해 설명

오늘 이야기할 것은 식물의 광합성으로 이루어지는 암반응이라는 것입니다.

 

광합성의 작용중 광반응 말고 또 다른 하나의 반응입니다. 

암반응은 = 캘빈회로라고 부르기도 합니다.

 

이 암반응을 통해서 광반응으로 만들어진 다음 에너지를 드디어 사용하기 시작합니다.

 

바로 ATP 에너지와 NADPH 를 CO2와 반응시켜 식물에게 필요한 탄수화물을 합성하는 과정입니다.

 

암반응 과정을 살펴보기 전에 먼저 암반응의 특징을 알아볼게요

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암반응의 특징 

• 엽록체내에서 엽록소가 없는 스트로마라는 곳에서 암반응이 일어납니다. (단 조건은 APT와  NADPH 가 있을 때만 일어남. 낮과 밤에 모두 일어날 수 있음)

                                                                                             엽록체의 구조

 

Tip: 광반응은 틸라코이드 막에서 일어남

암반응은 무조건 광합성 산물이 있어야 하고 낮이건 밤이건 상관없다. 

암반응 회로를 따라가다 그 결과물인 화합물이 C3 화합물인지 C4 화합물인지에 따라 C3 식물과  C4식물로 나뉘게 됩니다.

 

이를 다시 정리하면

 

C3 식물은  C5 화합물 +  CO2   →  2 분자의 C3 화합물이 되고

 

C4 식물 (or CAM 식물):  C3 화합물+ CO2 —> C4 화합물 이 됨.

다음은 중요한 암반응이 이루어 지는 과정을 설명하겠습니다.

 

암반응이 이루어지는 과정 (처음 리블로스이인산에서  시작)

 

 첫 번째 

리블로스 이인산이라는 녀석이 있습니다. 이놈은 탄소가 5 개인데 탄소가 일렬로 배열된 

5 개의 탄소 양쪽에 P(인산)이 하나씩 붙어있어 리블로스 2 인산이라 부름 * 3 개 = 3 개의 리블로스 2 인산이 됩니다. 

리블로스 인산

 

-(이 녀석의 궁극적인 목적은 포도당을 만드는 것인데요. 그것을 위해 필요한 녀석이 G3P라는 화합물이거든요! 그래서 그 화합물을 만들기 위한 반응이 계속 이어집니다.)

그 다음 과정 

일단 (앞에서) 리블로스 인산이 탄소 5 개라고 했습니다. 거기서 또 다른 C(CO2를 흡수하여)가 또 붙게 됩니다. (이때 반응을 도와주는 단백질 효소가 있는데 이 효소의 이름을 ‘루비스코’ (효소)라 부릅니다. 이것으로 리블로스에 탄소가 한 개 붙어 6 개의 탄소를 가진상태가 됩니다.  (리블로스 인산에다가 탄소를 붙여주기 때문에 탄소고정이라는 말을 쓴다)

(근데 여기서 엄청나게 불안정한 상태가 되고 바로 분해가 됨. 즉 반응이 일어나자마자 반으로 갈라짐)

그래서 결과물이 암반응의 첫 화합물(C3화합물) 3-인산글리세르산(= 3PGA) 라는 화합물이 합성됩니다. 

3인산 글리세르산이라고 부르는 이유는 그 안에 구성원인 탄소 3 개중에 3번 타소가 인산과 결합하여 이름을 그렇게 3 인산글리세르 산으로 부르는 것뿐입니다.  (아래 그림) 

다음 과정 

(ATP 사용→ ADP 생성)

앞에서 3 인산 글리세르 산 이 녀석이 ATP와 반응을 일으키는데 ATP에서 인산을 하나 가져와서

 

탄소 1,3번에 인산이 결합하게 됩니다.

이렇게 하서 1,3 이인산 글리세르산이라고 부릅니다. (1.3 DPG)   (*D: 두게의 인산 PG: 글리세르산)

 

그다음 단계 (이과정은 광반응에서 설명참조) 

여기서 NADPH →  NADP + 됨 (이 말은 수소한 개와 전자 한개 (e-)를 썼다는 말, 즉 이것을 

사용해서 6개의 P 인산기가 빠져나가고  고 에너지인 G3P를 만들게 되었음

즉  글리세르 알데하이드 3-인산 (아래그림) 이 6 개 만들어짐

  6 분자의 G3P 됨- 글리세르 알데하이드에 3 이 붙는 이유는 이 

탄수화물의 3번 탄소에 인이 붙어있는 모양이어서 그렇다고 함.

마지막으로

이 6 개의 G3P에서 (일부분이) 포도당으로 만들어 짐.

 

(G3P 여섯 개 중 한 분자만 포도당으로 생성되고 나머지는 디시 앞에 과정 처음으로 순환되어 리블로스 인산을 계속 반복하게 된다. 이것이 암반응이다.)

결국 포도당을 생성한 것 말고 나머지는 다음처럼 다시 리블로스 인산이 됨

 

(과정에서 생기는) 용어 추가 설명

3 PGA 환원과정

3 PGA 가 생성되는 것은 환원과정인데, 그 이유는 이산화 탄소를 먹어서 산소가 사용, 수소가 가 붙는 것 또 전자가 붙는 것이 되어서 환원과정이라 함

RuBP 재생

G3P 한분자가 빠지고 (포도당) 나머지는 RuBP 가 재생산되기 때문에 그렇게 부름. 

나무의사 7회 기출문제