캘빈 사이클 :반응, 다이어그램 및 FAQ

캘빈 사이클

인간을 포함한 지구상의 모든 유기체는 탄소 기반 생명체입니다. 놀라운 인체의 복잡한 분자는 탄소 백본에 세워져 있습니다. 당신이 이미 탄소 기반이라는 것을 알고있을 가능성이 있지만, 탄소가 어디에서 왔는지에 대해 생각해 본 적이 있습니까?

신체의 탄소 원자는 이산화탄소의 일부였다 (Co ₂ ) 공기 중의 분자. 탄소 원자는 Calvin Cycle이라는 광합성의 두 번째 단계에서 당신과 다른 생명체로 들어갑니다.

캘빈 사이클이란 무엇입니까?

식물의 이산화탄소는 기공으로 알려진 모공을 통해 잎의 내부로 들어가서 엽록절 기질로 들어가서 설탕이 생성되는 캘빈 사이클의 반응의 일부입니다. 이러한 반응은 빛에 의해 직접 구동되지 않기 때문에 빛 독립적이라고도합니다.

캘빈주기에서, 탄소 원자는 고정되어 있으며 (유기 분자에 통합) 3 개의 탄소 원자를 함유하는 설탕을 만들 수 있습니다.

이 과정은 광 반응에서 파생 된 ATP 및 NADPH에 의존하고 촉진됩니다. thylakoid 막의 빛 반응과 달리 캘빈 사이클 반응은 엽록체의 기질 또는 내부에서 발생합니다 (아래 캘빈 사이클 다이어그램).

캘빈 사이클의 반응

캘빈주기의 반응은 세 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다.

탄소 고정
탄소 복원
반응이 시작된 분자의 복원.

여기 일반 캘빈 사이클 다이어그램이 있습니다 :

탄소 고정 : 이산화탄소 분자는 리블로스 -1,5- 비스 포스페이트 (RUBP)로 알려진 5 개의 원자를 함유하는 탄소 수용체 분자와 결합된다. 이 단계는 6 개의 탄소 원자를 갖는 화합물을 발생시킨다. 이 반응은 효소 루프 카르 복실 라제 또는 루비 스코에 의해 촉매된다.
축소 : 캘빈주기의 두 번째 단계에서, ATP 및 NADPH 분자는 3-PGA 분자를 글리 세르 데 하이드 -3- 포스페이트 (G3P)라고 불리는 3 개의 탄소 원자를 함유하는 당 분자로 변화시키는 데 이용된다. 이 단계는 NADPH가 전자를 3- 탄소 중간체에 기증하여 G3P를 형성한다는 사실에서 그 이름을 도출했습니다.
재생 : 일부 G3P 분자는 포도당을 형성하는 반면, 다른 분자는 RUBP 수용체를 재생할 수 있도록 재활용되어야합니다. 재생에는 ATP가 필요하며 "탄수화물 스크램블"이라는 복잡한 일련의 반응이 포함됩니다.

하나의 G3P 분자의 경우 사이클을 종료하고 포도당 합성에 기여하는 경우, 3 개의 Co ₂ 분자는 사이클에 들어가려면 3 개의 새로운 원자가 단단히 부착 된 탄소를 제공합니다. 3 개의 이산화탄소의 이산화탄소가 사이클로 들어가면, 6 개의 분자 G3P가 형성된다. 하나는주기를 벗어나 포도당의 일부를 형성하는 반면, 다른 5 개는 RUBP 수용체의 3 개의 분자를 복원하기 위해 재활용해야합니다.

캘빈 사이클 다이어그램의 반응물 및 생성물 요약

캘빈주기는 캘빈주기를 떠나 포도당의 형성에 기여할 수있는 하나의 G3P 분자를 생산하기 위해 3 회 반복되어야한다. 하나의 순 G3P가 생성 될 때 캘빈주기에 들어가서 나오는 주요 분자의 수를 요약하겠습니다. 캘빈 사이클의 세 번의 회전으로 :

Carbon :3 Co ₂ 원자는 3 개의 RUBP 수용체와 결합하여 6 개의 글리 세르 알데히드 -3- 포스페이트 (G3P) 분자를 형성합니다. 1 G3P 분자는 사이클을 떠나 포도당 생성에 기여합니다. 5 G3P 분자는 재활용되어 3 개의 RUBP 수용자 분자를 복원합니다.
ATP :9 ATP는 9 ADP (고정 단계에서 6, 재생 단계에서 3)로 변환됩니다.
nadph :감소 단계에서 6 NADPH가 6 NADP+로 변환됩니다. G3P 분자는 3 개의 탄소 원자를 가지므로 6 개의 탄소 원자를 갖는 포도당 분자를 형성하기 위해 2 개의 G3P를 빌립니다. 사이클의 6 회 반복이 필요하거나 6 Co ₂가 필요합니다. , 18 개의 ATP, 12 개의 NADPH가 하나의 포도당 분자를 생산합니다.

광합성

광합성 Calvin Cycle Cycle은 이산화탄소로부터 유기 분자를 생성하는 모든 녹색 식물 또는자가 영양에서 발생하는 생물학적 및 화학 공정의 조합이다 (Co 2 ), 여러 탄소-하이드로겐 (C-H) 결합을 함유하고 Co 2 보다 크게 감소된다. .

광합성에는 두 단계가 있습니다 :

빛 의존적 반응 : 이름에서 알 수 있듯이 이러한 반응은 빛이 필요하며 주로 낮에 발생합니다.

빛과 무관 한 반응 : 그것은 또한 어두운 반응 또는 캘빈 사이클이라고도하며 햇빛의 존재와 부재에서 발생합니다.

식물 세포는 광 반응에 의해 주어진 원료를 사용하여 유기 분자를 구축합니다 :

에너지 : ATP는 주기적 및 비 사이 클릭 광 식산 반응에 의해 공급되며, 엔도 닉 반응을 촉진합니다.
전력 감소 : Photosystem I은 NADPH, 수소 공급원 및 에너지 전자를 탄소 원자에 결합하는 데 필요한 에너지 전자를 생성합니다. 광합성 동안 체포 된 상당한 양의 광 에너지가 고 에너지 C — H 설탕 결합에있는 것으로 밝혀졌습니다.

광 에너지는 탄수화물, 특히 전분 및 자당 형태로 식물에 의해 저장됩니다. 이 과정에 필요한 탄소 및 산소는 Co 2 에서 파생됩니다. 및 탄소 고정 에너지는 ATP에서 얻어지고 광합성 과정에서 NADPH가 생성됩니다.

Co ₂에서 탄수화물 형성 과정 캘빈 사이클이라고합니다. 그것은 그것을 발견 한 과학자 멜빈 캘빈의 이름을 따서 명명되었습니다. 캘빈주기를 통해 탄소 고정을 수행하는 식물을 C ₃라고합니다. 식물.

광합성 유기체의 공동 발달 과거는 인상적이며, 기본 과정은 기간 동안 무시할만한 정도로 변경되었습니다. 광합성의 과정 캘빈주기는 거대한 열대 우림 잎에서 미미한 시아 노 박테리아에 이르기까지 살아있는 존재에서 동일하게 유지됩니다.

광합성의 성분은 또한 전자 공여체로서 물을 사용하는 것과 동일하다. 광 시스템의 기능은 빛을 흡수하고 전자 수송 체인을 활용하여 에너지를 사용 가능한 형태로 바꾸는 것입니다. 광합성 캘빈 사이클의 반응은 탄수화물 분자를이 에너지와 결합합니다.

그러나 모든 생물 지 화학주기의 경우와 마찬가지로, 몇 가지 조건으로 인해 기본 패턴에 영향을 미치는 적응이 발생합니다. 건조 기후 식물에서는 광합성 과정이 물을 보존하는 적응으로 바뀌 었습니다. 가혹한 뜨거운 열과 에너지 원에 물 한 방울은 생존을 위해 이용되어야합니다. 그러한 식물에서는 몇 가지 적응이 진화했습니다.

한 형태로, Co ₂의보다 지속 가능한 사용 더운 날에는 스토마타가 열려 있지 않기 때문에 식물이 이산화탄소 공급이 낮더라도 광합성을 운반합니다. 또 다른 적응으로 인해 식물은 밤에 예비 캘빈 사이클 반응을 수행 할 수 있습니다. 또한 이러한 적응으로 인해 식물은 극도로 건조하고 더운 기후에 직면하는 심각한 메커니즘 인 Stomata를 열지 않고도 더 낮은 광합성 수준을 수행 할 수 있습니다.

캘빈 사이클은 일반적으로 루비 스코 (Rubisco)라고하는 효소 리볼 로스 -1,5- 비스 포스페이트 카르 복실 라제/옥 시게나 제가 필요합니다. 그것은 삼중 인산염, 3- 포스 포 글라이 레 글라이트 (3-PGA), 글리 세르 알데히드 -3P (GAP) 및 디 하이드 록시 아세톤 포스페이트 (DHAP)를 일으킨다.

C3 사이클의 제품

캘빈 사이클의 각 반복은 하나의 탄소 분자를 고정시키는 반면, 캘빈주기는 하나의 글리 세르 데 하이드 -3 포스페이트 분자를 생성하기 위해 3 회 반복되어야한다. 2 개의 글리 세르 알데히드 -3 포스페이트 분자가 함께 결합 될 때 하나의 포도당 분자가 형성된다. 3- 포스 포 글리 에코 산 감소 과정에서 3 개의 ATP 및 NADPH의 3 개의 분자가 글리 세르 알데히드 -3 포스페이트 및 RUBP의 회복 과정에서 이용된다. 18 개의 ATP 분자와 12 개의 NADPH 분자는 하나의 포도당 분자의 형성에 사용됩니다.