루비스코는 광합성에서 왜 중요하며 광호흡과 어떻게 관련되어 있나요?
안녕하세요. 식물의 광합성에서 가장 중요한 효소가 루비스코라고 하는 효소라고 알고있는데, 루비스코는 광합성에서 왜 중요하며 광호흡과 어떻게 관련되어 있나요?
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
루비스코는 CO2를 고정해서 리불로스1,5-이인산과 결합시켜서 탄소동화의 출발점을 만드는 유일한 효소입니다.
그래서 광합성에서 핵심적인 역할을하고, 루비스코는 CO2대신 O2와도 반응이 가능하여,
RuBP가 잘몬분해되서 에너지와 고정된탄소가 손실되는 과정이 일어나게됩니다.
감사합니다.
루비스코(RuBisCO)는 광합성 과정 중 암반응인 캘빈 회로의 첫 단계에서 이산화탄소를 고정하는 핵심 효소입니다.
그래서 만약 루비스코가 없다면 식물은 대기 중의 이산화탄소를 포도당과 같은 유기물로 전환하는 광합성 자체를 시작할 수 없기 때문이죠.
하지만 루비스코는 이산화탄소 외에 산소와도 결합하는 특성을 가지고 있습니다.
특히 고온 건조한 환경에서 잎 속의 이산화탄소 농도가 낮아지고 산소 농도가 높아지면, 루비스코는 이산화탄소와 결합하여 광호흡을 일으키는데, 광호흡은 광합성에 필요한 에너지를 낭비하고 이산화탄소를 방출하게 만들어, 식물의 광합성 효율을 크게 떨어뜨리는 비효율적인 과정이죠.
결론적으로, 루비스코는 광합성의 시작점이라는 중요한 역할을 하지만, 동시에 광호흡의 원인이 되어 광합성 효율을 낮추는 양면성을 지닌 효소입니다.
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 루비스코는 광합성에서 탄소 동화의 시작점을 담당하는 효소로, 동시에 고온건조한 환경에서 일어나는 광호흡이라는 비효율적 대사와도 연관이 있습니다. 우선 광합성의 캘빈 회로 첫 단계에서 루비스코는 리불로스-1,5-이인산(RuBP)와 CO₂를 결합시켜 3-인산글리세르산(3-PGA) 두 분자를 생성하는데요, 이는 대기 중의 무기 탄소(CO₂)를 유기화합물로 전환하는 탄소 동화 반응의 시작점이자 생명체의 탄소 공급 경로의 출발점이라고 할 수 있습니다. 다만 루비스코가 CO₂와 O₂를 구분하는 능력이 완벽하지 않기 때문에 CO₂ 대신 O₂와 결합할 경우, 2-인산글리콜레이트라는 비효율적 산물이 만들어집니다. 이 물질은 독성이 있어 다시 대사 경로인 광호흡 경로를 거쳐 처리해야 하고, 이 과정에서 CO₂가 방출되고 ATP가 소모되어 에너지 낭비가 발생합니다. 즉, 루비스코의 산소화 반응의 결과로 광호흡이 되는 것이며, 이는 결과적으로 광합성의 순 탄소 고정 효율을 낮추는 원인이 되는 것입니다. 감사합니다.
루비스코는 광합성의 캘빈 회로에서 대기 중의 이산화탄소를 유기물에 고정하는 첫 단계를 촉매하는 핵심 효소이므로 광합성에서 가장 중요한 역할을 합니다. 하지만 루비스코는 이산화탄소뿐만 아니라 산소와도 결합할 수 있는 이중적인 특성이 있는데, 산소와 결합할 경우 광합성 효율을 떨어뜨리는 광호흡 과정을 시작하게 됩니다. 광호흡은 에너지를 소모하고 이미 고정된 탄소를 다시 이산화탄소 형태로 방출하기 때문에, 루비스코의 산소에 대한 반응은 광합성 효율을 저해하는 직접적인 원인이 됩니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
루비스코는 co2를 리블룰로스 1.5 이인산에 고정해 광합성 탄소동화의 첫 관문을 여는 핵심 효소예요
하지만 산소와도 반응해 광호흡을 유발하므로 효율 저하의 원인이 되기도 한답니다.