C3 식물: 두 판 사이의 차이

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2007년 10월 21일 (일) 07:12 판

C3대사과정으로만 탄소를 고정하는 식물.

C3 탄소고정

식물에서의 암반응 중 가장 잘 알려져 있고 가장 먼저 반응과정이 밝혀진 것으로 캘빈 회로(Kelvin cycle, Kelvin-Benson cycle, PCR cycle(photosynthetic carbon reduction cycle)이다. 반응 과정을 밝힌 사람인 멜빈 캘빈(과 공동연구자 Benson)의 이름을 따서 지었으며 반응 과정은 다음과 같다.

CO₂(이산화탄소)는 5탄당인 RuBP(ribulose bisphosphate)에 결합하여 6탄당이 되어 2개의 3탄당(GP(glycerate 3-phosphate) = 3-PGA )으로 쪼개어진다.

3-PGA 는 광반응에서 ATP와 NADPH에 의해 환원되어 G3P가 되고 G3P 2분자가 모여 육탄당인 포도당을 합성하는데 쓰인다.

나머지 G3P 분자들은 ATP에 의해 다시 RuBP가 되어 CO₂를 받아들인다. 이 때 RUBISCO 효소가 관여한다. 이 효소는 이산화탄소농도가 낮거나 산소농도가 높으면 CO₂대신 O₂를 받아들여 3탄당인 GP를 산화하여 이산화탄소를 내어놓는다(광호흡).

6 CO₂ + 6 RuBP → 12 GP

2 GP → 포도당

10 GP → 재순환

포도당은 핵산과 같은 5탄당 탄소 골격을 만들기도 하고 엿당과 같은 이당류나 녹말이나 셀룰로오스과 같은 다당류를 합성하는데 쓰인다.<합성>

포도당은 2탄당인 아세틸coA(Acetyl coenzyme A)로 분해되어 지질, 단백질을 합성하는데 쓰인다.<분해>

C3식물들은 빛 이 너무 강하지 않고 온난하며, 이산화 탄소농도가 약 200ppm 이상 (ppm:parts per million)이고 지표수(ground water)가 충분한 곳에서 잘 사는 경향을 나타낸다. C3식물들은 고생대에서 중생대 사이에 출현하였으며 중생대 후기에 일부가 C4식물로 분화했다. 현재에도 지구상의 식물 생체량의 약 95%를 차지하고 있다. 이산화탄소에 ¹³C 동위원소 표지(isotopic signature)를 해서 관찰하면 포도당을 고정하는데 C3식물이 C4식물보다 이산화탄소를 더 많이 소모한다. 다시 말하면 C3식물이 C4식물에 비하여 광합성에서 이산화탄소 이용 효율이 낮다는 의미이다. 이는 C3식물과 C4식물의 반응경로와 유조직의 구조적 차이 때문에 일어나는 현상으로 자세한 사항은 C4에서 다루도록 하겠다.

읽을거리

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 나머지 G3P 분자들은 ATP에 의해 다시 RuBP가 되어 CO<sub>2</sub>를 받아들인다.
-이 때 RUBISCO 효소가 관여한다. 이 효소는 이산화탄소농도가 낮아지던지 산소농도가 높으면 CO<sub>2</sub>대신 O<sub>2</sub>를 받아들여 GP를 산화시켜 이산화탄소를 내어놓는다(광호흡).
+이 때 RUBISCO 효소가 관여한다. 이 효소는 이산화탄소농도가 낮거나 산소농도가 높으면 CO<sub>2</sub>대신 O<sub>2</sub>를 받아들여 3탄당인 GP를 산화하여 이산화탄소를 내어놓는다(광호흡).
 CO<sub>2</sub> + 6 RuBP &rarr; 12 [[GP]]
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 [[GP]] &rarr; 재순환
-[[포도당]]은 [[핵산]]의 5탄당 [[탄소]] 골격을 만들기도 하고 엿당과 같은 2탄당이나 [[녹말]]이나 [[셀룰로오스]]과 같은 [[다당류]]를 합성하는데 쓰이며 2탄당인 [[아세틸coA]](Acetyl coenzyme A)로 분해되어 [[지질]], [[단백질]]을 합성하는데 쓰인다.
+[[포도당]]은 [[핵산]]과 같은 5탄당 [[탄소]] 골격을 만들기도 하고 엿당과 같은 [[이당류]]나 [[녹말]]이나 [[셀룰로오스]]과 같은 [[다당류]]를 합성하는데 쓰인다.<합성>
+포도당은 2탄당인 [[아세틸coA]](Acetyl coenzyme A)로 분해되어 [[지질]], [[단백질]]을 합성하는데 쓰인다.<분해>
-C3식물들은 [[빛]] 이 너무 강하지 않고 온난하며, [[이산화 탄소]]농도가 약 200[[ppm]] 이상 (ppm:parts per million)인 [[지표수]](ground water)가 충분한 곳에서 잘 사는 경향을 나타낸다. C3식물들은 [[고생대]]에서 [[중생대]] 사이에 출현하였으며 중생대 후기에 일부가 C4식물로 분화했다. 현재에도 [[지구]]상의 식물 [[생체량]]의 약 95%를 차지하고 있다.
+C3식물들은 [[빛]] 이 너무 강하지 않고 온난하며, [[이산화 탄소]]농도가 약 200[[ppm]] 이상 (ppm:parts per million)이고 [[지표수]](ground water)가 충분한 곳에서 잘 사는 경향을 나타낸다. C3식물들은 [[고생대]]에서 [[중생대]] 사이에 출현하였으며 중생대 후기에 일부가 C4식물로 분화했다. 현재에도 [[지구]]상의 식물 [[생체량]]의 약 95%를 차지하고 있다.
 이산화탄소에 <sup>13</sup>C [[동위원소]] 표지(isotopic signature)를 해서 관찰하면 포도당을 고정하는데 C3식물이 [[C4식물]]보다 이산화탄소를 더 많이 소모한다. 다시 말하면 C3식물이 C4식물에 비하여 광합성에서 이산화탄소 이용 효율이 낮다는 의미이다. 이는 C3식물과 C4식물의 반응경로와 유조직의 구조적 차이 때문에 일어나는 현상으로 자세한 사항은 C4에서 다루도록 하겠다.