[생물 임용 노트]광합성 - 4) 캘빈 회로: 캘빈 회로의 과정

캘빈 회로 - CO₂ 동화

캘빈 회로는 총 3단계로 구성된다.

 

단계 1: 탄소고정

1,5 - 이중인산라이불로스(RuBP)와 CO₂를 축합 하여 두 분자의 3-인산글리세르산을 생성한다. 이 과정을 Rubisco가 관여한다.

**Rubisco(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase)

역할
CO₂를 5탄당인 RuBP에 결합시키는 반응과 이로 인해 만들어지는 불안정한 6탄소 중간체를 분해하여 두 분자의 3-인산 글리세르산으로 만드는 역할을 한다.

합성
Phytochrome, Crypthochrome이 빛을 흡수하면 Rubisco의 합성이 촉진된다.

활성화
명반응에 의해 스트로마의 pH가 상승하면 Rubisco activaase에 의해 Rubisco가 인산화되어 활성화된다. 이 과정은 ATP를 필요로 한다.

광호흡과 연관성
온도가 상승하면 CO₂에 대한 친화도가 낮아지고, O₂에 대한 상대 친화도가 높아진다. 즉 CO₂ 대신 O₂를 소모한다는 의미인데, 이를 광호흡이라고 한다. 다시 말해 온도에 따라 광호흡을 일어난다는 의미이다.

단계1 반응식

단계 2: 3-인산 글리세르산 → 3-인산 글리세르 알데하이드(G-3-P)

3-인산 글리세르산에 ATP의 인산과 NADPH의 수소(전자)를 공급해 포도당 신생성 반응을 만들어낸다.

1. 스트로마에서는 포도당 신생성 반응을 통해 포도당을 만들어 녹말(starch)의 형태로 저장한다.

2. G-3-P는 DHAP(다이하이드록시 아세톤 인산)과 상호 전환 되어 Pi - 인산삼탄당 역수송체에 의해 세포질로 나와 해당 작용에 이용되거나, 설탕 또는 녹말의 형태로 변환되어 저장된다.

단계2 반응 경로

 

단계 3: 인산 3탄당 → RuBP 재생

매우 매우 매우 복잡한 반응을 거쳐 RuBP가 재생된다.

 

캘빈회로 종합

캘빈회로 총 정리

캘빈 회로 자체만 떼어 놓고 볼 경우 인산 수급과 관련된 문제가 발생한다.

1. 9개의 인산기를 캘빈회로에 투입했으나 8개의 인산기만 회수된다.

2. 이것이 지속될 경우 ATP 재생에 문제가 발생한다.

 

이를 해결하기 위해 인산-인산 삼탄당 역수송체의 역할을 필요로 한다.