루비스코
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'''R'''ib'''u'''lose-1,5-'''bi''''''s'''phosphate '''c'''arboxylase/'''o'''xygenase
이산화탄소를 고정하는 효소이다. 무기물을 유기물로 변환하는[1] 생태계에서 굉장히 중요한 단백질이자, 지구상에서 양으로 따진다고 하면 가장 많은 단백질이다[2].
일반적으로 식물 세포의 엽록체 기질(stroma)에 존재한다. 광합성 중 암반응에서 RuBP(Ribulose 1,5-bisphosphate)에 작용하여 탄소(CO2)를 고정시킨다. 결과물로 3PG(3-phosphoglycerate)[3]가 나온다.
생명과학2 문제에서는 주로 식물 세포에 이산화탄소 공급이 끊기고 명반응은 계속될 시 RuBP와 3PG의 양이 어떻게 변하는지를 묻는다. 이산화탄소가 고정되지 않고 ATP와 NADPH는 계속 공급되어 3PG는 G3P로, G3P는 RuBP로 변하므로 RuBP의 양은 많아지고, 3PG의 양은 줄어든다.
고온, 건조한 환경에서는 산소와 더 친화도가 높아질 때도 있다[4]. 이 때문에 이산화탄소를 고정시키지 않고 산소와 결합하여 RuBP를 분해하는 광호흡을 일으킨다[5]. 이에 대응하기 위해 식물은 C4 식물과 CAM 식물로 진화했다.
'''R'''ib'''u'''lose-1,5-'''bi''''''s'''phosphate '''c'''arboxylase/'''o'''xygenase
1. 개요
이산화탄소를 고정하는 효소이다. 무기물을 유기물로 변환하는[1] 생태계에서 굉장히 중요한 단백질이자, 지구상에서 양으로 따진다고 하면 가장 많은 단백질이다[2].
2. 상세
일반적으로 식물 세포의 엽록체 기질(stroma)에 존재한다. 광합성 중 암반응에서 RuBP(Ribulose 1,5-bisphosphate)에 작용하여 탄소(CO2)를 고정시킨다. 결과물로 3PG(3-phosphoglycerate)[3]가 나온다.
생명과학2 문제에서는 주로 식물 세포에 이산화탄소 공급이 끊기고 명반응은 계속될 시 RuBP와 3PG의 양이 어떻게 변하는지를 묻는다. 이산화탄소가 고정되지 않고 ATP와 NADPH는 계속 공급되어 3PG는 G3P로, G3P는 RuBP로 변하므로 RuBP의 양은 많아지고, 3PG의 양은 줄어든다.
고온, 건조한 환경에서는 산소와 더 친화도가 높아질 때도 있다[4]. 이 때문에 이산화탄소를 고정시키지 않고 산소와 결합하여 RuBP를 분해하는 광호흡을 일으킨다[5]. 이에 대응하기 위해 식물은 C4 식물과 CAM 식물로 진화했다.
[1] 무기물을 유기물로 전환하는 것은 아니다. 실질적으로 루비스코가 하는 작용은 탄소 5개짜리 당인 RuBP에 이산화탄소를 더해서 탄소 6개짜리 당을 만들고 탄소 3개짜리 당 2개로 쪼개는 것이다. 탄소 화합물을 유기물이라고 부르기 때문에 무기물을 유기물로 바꾼다는 설명은 잘못됐다.[2] 효소는 촉매작용을 하는데 양이 많은 이유가 의아할 수 있다. 그 이유는 루비스코의 작용 속도가 매우매우 느리기 때문이다. 1초에 3번정도 반응을 촉매할 수 있는데 언뜻 보면 빨라 보일지 몰라도 diffusion controlled reaction이 1초에 108정도 반응하는 것을 생각하면 매우 느리게 일어나는 것이다. 따라서 느린 속도를 상쇄하기 위해 매우 많은 양이 필요한 것이다.[3] RuBP에 CO2가 들어가면서 6탄당이 만들어진 뒤 retro Claisen 반응을 통해 2개로 쪼개진다.[4] 루비스코의 이름에 oxygenase가 붙은 이유이다. CO2뿐만 아니라 O2와의 반응도 촉매할 수 있기 때문이다.[5] 실제 CO2와 O2에 대한 루비스코의 반응성은 4배정도밖에 차이가 나지 않는다. 대기 중 이산화탄소와 산소의 비율을 생각하면 그리 높은 선택성을 가지지는 않는 것이다(산소에 비해 이산화탄소가 물에 잘 녹는다는 것을 감안해도 stroma 내부에서는 산소의 비율이 이산화탄소 비율의 약 25배이다.).이를 보완하기 위해 루비스코는 CO2가 존재할 때만 활성화되는 메커니즘을 가지고 있다.