탄소 고정: 대기의 이산화 탄소가 유기물로 전환되는 과정

탄소 고정(炭素固定)은 공기 중에 다량으로 존재하는 안정된 이산화탄소 분자를 유기물로 변환하는 과정을 말한다.

탄소고정의 메커니즘은 원시적 조류에서 가장 발달한 속씨식물까지 광합성의 탄소 환원 회로, 또는 캘빈 회로를 중심으로 이루어진다. 캘빈회로에서는 대기중에서 얻은 CO₂(산화수 +4)를 탄수화물(산화수 0)로 환원시킨다. 탄소를 고정하면서, 명반응에서 만들어진 ATP와 NADPH를 사용한다.

캘빈 회로

캘빈 회로는 일반적으로 세 개의 단계로 구분되어 탄소를 고정한다.

1단계: 카복시화 단계

카복시화 단계에서는 외부에서 들어온 CO₂와 H₂O가 수용체인 리불로오스-1,5-이인산(RuBP)에 결합하여, 안정한 두 분자의 3-포스포글리세르산(3-PGA)를 만든다. 이 반응을 촉매하는 것은 흔히 루비스코(RuBisCO)라고 불리는 리불로오스-1,5-이인산 카복시화효소/산소화효소이다. 루비스코는 RuBP의 2번 탄소에 CO₂를 부착시켜 불안정한 중간 산물을 만들어내고, 이것은 곧 두 분자의 3-PGA로 바뀐다. RuBP의 카복시화에서의 자유에너지 변화는 큰 음의 값이며, CO₂에 대한 루비스코의 친화도가 매우 높기 때문에 이 반응에서는 정반응이 매우 우세하게 일어난다.

• 탄소

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