암반응

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광합성의 암반응은 이산화탄소와 다른 화합물을 글루코스로 전환시키는 화학적인 반응이다. 이 반응들은 틸라코이드 막 외부 엽록체의 영역인 스트로마(stroma)에서 일어난다. 이런 반응들은 명반응의 생성물(ATP와 NADPH)을 이용하여 화학적인 과정을 수행한다. 암반응에는 탄소고정, 산화환원, RuBP 생산의 3가지의 단계가 있는데 이들을 총체적으로 캘빈회로(Calvin cycle)이라고 부른다.

반응이란 이름에도 불구하고, 이 과정은 빛이 있을때만 일어나기 때문에 식물은 밤동안에는 캘빈회로를 진행할 수 없다. 그들은 대신에 그들이 가진 녹말로부터 체관부에 수크로우즈(sucrose)를 방출한다. 이 과정은 빛이 광합성의 종류와 상관없이 빛을 사용할 수 있을 때 일어나게 된다.

다른 대사 경로와의 결합[편집]

광계I에서 생산된 NADPH에가 제공하는 환원력을 필요로 하는 것 처럼 암반응은 틸라코이드 전자 전이와 밀접하게 연결되어 있다. C2 회로로서 알려진 광호흡의 과정은 그것이 루비스코 효소의 대체 반응이며, 최종 부산물이 또 다른 G3P라는 결과로부터 암반응과 연결된다.

캘빈회로 개관

캘빈회로는 캘빈-밴슨-Bassham (CBB)주기, 환원 탄당 인산주기 또는 C3주기는 광합성 생물의 엽록체 기질에서 일어나는 생화학적 산화 환원 반응의 연속이며 그것은 또한 명반응으로 잘 알려져 있다.

회로는 캘리포니아 버클리대학의 Melvin Calvin, James Bassham 그리고 Andrew Benson로 부터 방사성 동위원소 C-14를 사용함으로써 발견되었고 그것은 탄소고정에 이용되는 명반응 중 하나이다.

광합성은 세포 속에서 두 단계에 걸쳐 일어나는데. 첫번째 단계에서는 명반응이 빛에너지를 흡수하고 그것을 에너지 저장과 ATP와 NADPH 분자를 수송하는데 이용한다. 명반응 캘빈회로는 금방 사라지는 이산화탄소와 물을 유기체에 의해 사용될 수 있는 유기화합물로 전환시키기 위해 들뜬 전자 운반체로부터의 에너지를 사용한다. 이런 일련의 반응을 탄소고정이라 부른다. 이 회로의 주요 효소는 루비스코 효소라고 불린다. 다음과 같은 생화학적 평형에서, 인과 카르복시산은 pH에 의해 통제됨으로써 다양한 이온화 평형 상태에서 존재하게 된다.

캘빈회로의 효소들은 글루코스 합성과 같이 다른 경로에서 사용되는 대부분의 효소가 기능적으로 같지만 그들은 이 반응을 분리하는 대신 엽록체 스트로마에서 찾아볼 수 있다. 명반응의 부산물도 또한 빛을 방출한다. 이런 규제 기능은 캘빈회로가 이산화탄소를 방출하는 것을 막는다. ATP 형태의 에너지는 순생산력이 없는 이런 반응을 수행하기 때문에 낭비될 것이다.

캘빈회로의 전체반응은 다음과 같다.

3 CO2 + 6 NADPH + 5 H2O + 9 ATP → glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) + 2 H+ + 6 NADP+ + 9 ADP + 8 Pi (Pi = inorganic phosphate 인산염)

6탄당은 캘빈 회로의 산물이 아니다.

비록 많은 식은 C6H12O6와 같은 광합성의 산물을 나열하지만 이것은 주로 6탄당이 미토콘드리아에서 산화되는 호흡식에 대응하는 편이다. 캘빈회로의 이산화탄소 부산물들은 3탄당인산 분자 즉, G3P이다.