유식물이 글리옥시좀을 갖는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 생긴 지 얼마 되지 않은 유식물의 경우에는 글리옥시좀을 가지고 있으며, 나중에는 퍼옥시좀으로 전환된다고 알고있는데 그 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 주요 에너지원과 대사 경로가 변화하기 때문입니다.
갓 발아한 유식물, 즉 새싹은 아직 잎이 없어 광합성을 할 수 없습니다.
이 시기에는 종자에 저장된 지방을 주요 에너지원으로 사용해야 하는데 글리옥시좀은 이럴 때 필요한 세포 소기관으로, 글리옥실산 회로를 통해 저장된 지방을 분해해서 당분으로 바꿔줍니다. 이렇게 생성된 당분은 유식물의 생장과 발아에 필요한 에너지와 탄소 골격을 공급하는 데 사용됩니다.
그리고 새싹이 자라 잎이 나오고 광합성을 시작하면, 더 이상 저장된 지방에 의존할 필요가 없어집니다. 이때부터는 광합성을 통해 스스로 에너지를 생산하는데, 이 시점부터 글리옥시좀은 필요성이 낮아지고, 대신 퍼옥시좀으로 전환되는 것입니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
유식물은 발아 초기에 광합성을 하지 못해서 저장된 지방을 당으로 전환하고 에너지를 얻어야합니다.
글라옥시좀은 퍼옥시좀의 특수형태인데, 글리옥시산 회로를 통해서 지방산을 최종적으로 포도당으로 바꾸는 역할을합니다.
잎이 자라서 광합성이 가능해지면 더이상 지방 전환이 필요없어지므로, 글리옥시좀은 일반적인 대사, 해독기능을 가진 퍼옥시좀으로 번환됩니다.
감사합니다.
유식물이 글리옥시좀을 갖는 이유는 광합성을 시작하기 전까지 씨앗에 저장된 지방을 당으로 전환하여 에너지원으로 사용하기 위함입니다. 씨앗이 발아하여 떡잎이 생기면 글리옥시좀은 광호흡에 필요한 효소들을 합성하는 퍼옥시좀으로 기능이 변화합니다.
안녕하세요.
네, 말씀해주신 것과 같이 안녕하세요. 글리옥시좀(glyoxysome)은 유식물(막 싹이 튼 어린 식물)에서만 관찰되는 독특한 세포소기관인데요, 이는 시간이 지나면 퍼옥시좀(peroxisome)으로 전환됩니다. 이때 글리옥시좀은 퍼옥시좀의 특수화된 형태인데요 주된 역할은 지질운 당으로 전환하는 글리옥실산 회로(glyoxylate cycle) 수행입니다. 즉 식물 종자, 특히 기름을 많이 저장한 종자(예: 해바라기, 유채, 피마자 등)에서는 발아 초기에 에너지원이 대부분 중성지방(triacylglycerol) 형태로 저장되어 있는데요, 글리옥시좀은 이 저장지방을 분해하여 생성된 아세틸-CoA를 TCA 회로가 아닌 글리옥실산 회로로 돌려 숙신산(succinate) 등의 중간체를 만들고, 이것을 미토콘드리아와 세포질을 거쳐 포도당(탄수화물) 합성에 사용하도록 합니다. 즉, 글리옥시좀은 지방을 탄수화물 전환을 가능하게 해 어린 식물이 광합성을 시작하기 전까지 생존할 수 있게 하는 기관인 것입니다. 따라서 발아 초기 유식물이 글리옥시좀을 갖는 이유는 광합성 전 에너지원 확보인데요, 발아 직후 유식물은 아직 잎이 작거나 엽록소가 발달하지 않아 광합성을 통한 에너지 생산이 불가능합니다. 따라서 종자에 저장된 기름을 글리옥시좀을 통해 포도당으로 전환하여 호흡 기질과 구조적 재료(세포벽 합성 등)로 사용합니다. 즉 단순히 ATP만 필요한 것이 아니라, 빠른 세포 분열과 신장 성장에 필요한 포도당, 자당 등 탄소원을 공급해야 하는데, 글리옥시좀은 이를 가능하게 하는 핵심 대사기관입니다. 이러한 유식물이 일정 수준 자라 엽록체가 발달하고 광합성을 시작하면 더 이상 저장지방을 포도당으로 바꿀 필요가 없기 때문에 이 시점부터는 광합성을 통해 탄수화물을 직접 얻을 수 있기 때문에 글리옥시좀의 기능은 불필요해집니다. 대신 세포 내에서 퍼옥시좀은 광합성과 호흡과 밀접히 연결된 광호흡(photorespiration), 과산화수소 분해, 지질 대사 등 일반적인 대사 기능을 담당합니다. 따라서 글리옥시좀은 구조적으로 퍼옥시좀으로 전환되거나 흡수되어 사라지고, 대신 광합성 조직에 적합한 퍼옥시좀이 유지되는 것입니다. 감사합니다.