C3 식물

C3 탄소고정

C3 경로

식물에서의 암반응 중 가장 잘 알려져 있고 가장 먼저 완성된 것으로 캘빈 회로(Kelvin cycle)(=PCR회로(photosynthetic carbon reduction cycle(반응 과정을 밝힌 사람인 멜빈 캘빈의 이름을 땄다)이며 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 낮아지던지 산소농도가 높으면 CO₂대신 O₂를 받아들여 GP를 산화시켜 이산화탄소를 내어놓는다(광호흡).

6 CO₂ + 6 RuBP → 12 GP

2 GP → 포도당

10 GP → 재순환

포도당은 핵산의 5탄당 탄소 골격을 만들기도 하고 엿당과 같은 2탄당이나 녹말이나 셀룰로오스과 같은 다당류를 합성하는데 쓰이며 2탄당인 아세틸coA(Acetyl coenzyme A)로 분해되어 지질, 단백질을 합성하는데 쓰인다. C3식물들은 햇빛 의 강도가 너무 강하지 않고, 온도가 온화하며, 이산화 탄소농도가 약 200ppm 이상 (ppm:parts per million) , 그리고 지표수(ground water)가 충분한 곳에서 잘 사는 경향을 가지고 있다. C3식물들은 고생대와 중생대 사이에 기원하여 일부가 C4식물로 분화했다. 현재에도 지구상의 식물 생체량의 약 95%를 차지하고 있다. 이산화탄소에 ¹³C 동위원소 표지(isotopic signature)를 해서 관찰하면 C3식물이 C4식물보다 이산화 탄소를 더 많이 소모한다. 이는 C3식물과 C4식물의 반응경로와 유조직의 구조적 차이 때문에 일어나는 현상이다.

읽을거리

• C4식물
• 광합성