광합성 암반응
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1. PCR 회로의 기작
탄수화물의 생합성은 양적인 측면에서 본다면 엽록체 내에서 일어나는 가장 중요한 생화학적 과정이다. 그들은 클로렐라(Chlorella) 혹은 Scenedesmus의 현탁액을 사용하여 광조건에서 14CO2를 주었다(후에 이 test(실험) 은 시금치 잎에서 분리한 온전한 엽록체를 가지고 반복되었는데 기본적으로 동일한 결과를 얻었다). 14CO2에 노출된 시간을 달리한 후, 조류를 끓는 알코올을 사용하여 추출하고, 합성된 방사성화합물을 크로마토그래피를 사용하여 분리하고 화학적으로 동정하였다(그림 8.1).
PCR 회로 중 CO2의 고정단계가 가장 중요하다. 리불로오스 2인산(ribulose bisphosphate, RuBP)은 RuBP 카르복실라아제(RuBP carboxylase/oxygenase, rubisco)의 촉매하에, CO2와 결합하는 카르복실화 反應을 거쳐 글리세르산 3-인산(3-PGA)을 만든다(그림 8.2). CO2의 수용체인 3-PGA로부터 RuBP는 NADPH와 ATP를 소모하면서 재생산된다 만약 RuBP를 재생하는데 요구되는 것보다 더 많은 탄소가 고정된다면 탄소는 삼탄당인산의 형태로 회로를 빠져나와 세포질로 나가거나, 엽록체 내에서 녹말합성에 사용된다 이러한 조절은 PCR 회로 내 구성constituent 의 결핍을 막고 자기촉매적인 反應을 유지하기 위해서 필수적이다. 회로의 전환속도는 전자전달反應, ATP 합성 및 각각의 효소 활성의 影響을 받는다. 광합성의 고전적인 反應식은 다음과 같이 표시된다
CO2+3ATP+2NADPH+2H+ → [CH2O]+H2O+3ADP+3Pi+2NADP+(?Go`≒ 480 kJ mol-1 CO2) [식 1]
이 기작은 1950년대에 캘빈 등에 의해 완전히 해명되었다. 회로의 전 反應은 카르복실화(3CO2 + 3RuBP → 6PGA), 환원(6PGA + 6ATP + 6NADPH → 6GAP + 6ADP + 6NADP+ +6Pi), 및 재생성(5GAP + 3ATP → 3RuBP + …(skip)
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