글리옥시좀은 어떤 조건에서 만들어지는 것인가요?
식물세포의 경우에는 퍼옥시좀이 글리옥시좀으로 전환도 될 수 있다고 알고 있는데 어떠한 조건 하에서 글리옥시좀으로 전환이 되는지 그 목적이 궁금합니다.
안녕하세요.
질문해주신 '글리옥시좀'이란 식물만이 가지고 있는 세포소기관인데요, 이는 특수한 형태의 퍼옥시좀으로, 지질(특히 저장된 기름)을 탄수화물로 전환하는 대사 경로를 담당하며 주로 씨앗 발아 초기라는 매우 특정한 조건에서 만들어집니다. 발아 초기에는 기름을 많이 저장한 종자(예: 해바라기, 유채, 피마자)의 경우, 발아 직후 광합성을 할 수 없으므로 저장된 지방을 에너지원으로 사용해야 합니다. 또한 빛이 부족한 시기, 즉 어린 식물체가 아직 잎을 펼치지 못하고 광합성을 시작하지 않은 상태에서 에너지원이 필요할 때, 지방 함유량이 높은 종자가 탄수화물보다 지질 비율이 높은 종자는 효율적으로 지질을 분해해 당으로 전환하는 기구가 필수적입니다. 지질 → 당 전환 과정이 글리옥시좀에서 일어나는데요, 글리옥실산 회로(glyoxylate cycle)를 통해 지방산을 아세틸-CoA로 분해하고, 이를 포도당으로 합성해 새싹 성장에 필요한 에너지를 공급할 수 있습니다. 과정은 씨앗 발아 → 저장 지방이 리파아제에 의해 지방산으로 분해 / 지방산이 β-산화 경로를 통해 아세틸-CoA 생성 (글리옥시좀 내부) / 글리옥실산 회로 작동 → 아세틸-CoA를 4탄당(숙신산 등)으로 전환 / 숙신산이 미토콘드리아와 세포질로 이동해 포도당으로 합성 / 합성된 포도당이 발아와 초기 생장 에너지원으로 사용의 순서로 진행됩니다.
1명 평가말씀하신대로 식물 세포에서 퍼옥시좀은 특정 조건 하에서 글리옥시좀으로 전환될 수 있으며, 그 목적은 주로 저장된 지방을 포도당으로 전환하는 것입니다.
식물 세포의 퍼옥시좀은 보통 발아하는 씨앗에서 글리옥시좀으로 전환됩니다.
특히 땅콩이나 해바라기 씨앗처럼 지방 함량이 높은 종자가 발아할 때 이 전환이 일어납니다. 씨앗이 발아하여 싹이 트는 초기 단계에는 광합성을 할 수 없기 때문에 스스로 양분을 만들지 못합니다. 이때 글리옥시좀은 씨앗 내에 저장된 지방을 분해하여 글리옥실산 회로를 통해 포도당으로 전환하는 것입니다. 이렇게 만들어진 포도당은 어린 식물이 광합성을 시작할 때까지 에너지원으로 사용되는 것이죠.
참고로 글리옥시좀은 퍼옥시좀에 글리옥실산 회로를 수행하는 효소들이 추가된 형태라고 볼 수 있습니다. 이 과정은 동물 세포에서는 일어나지 않기 때문에, 동물은 지방을 포도당으로 직접 전환할 수 없습니다.
글리옥시좀은 지방 함량이 높은 식물 종자의 발아 시기에 주로 만들어집니다. 이때 퍼옥시좀은 글리옥시좀으로 전환되며, 이는 저장된 지방을 당으로 바꾸는 글리옥실산 회로를 통해 어린 식물이 광합성을 시작하기 전까지 필요한 에너지를 얻기 위함입니다.