가시광선의 흡수로부터 에너지를 이용함으로써 이산화탄소와 물과의 화학적 조합 또는”고정”인 광합성에 의해 녹색 식물에서 탄수화물이 형성된다. 전반적인 결과는 탄수화물에 이산화탄소의 감소 및 산소의 대형입니다:
형성된 탄수화물이 셀룰로오스 인 경우,사실상 반응은 목재 연소의 반대이며,분명히 상당한 에너지 입력이 필요합니다.
우리가 알고 있는 생명에 중요한 특성 때문에,광합성은 집중적으로 조사되었고,그 과정의 일반적인 특징은 이제 잘 이해되고 있다. 우리의 지식의 주요 결함은 식물에 의해 흡수 된 빛이 화학 에너지로 변환되는 방법과 관련된 많은 복잡한 효소 유도 반응이 어떻게 발생하는지에 대한 세부 사항을 포함합니다.
광합성 작업을 수행하는 녹색 식물의 성분은 엽록체라고 불리는 고도로 조직 된 막으로 덮인 단위에 포함되어 있습니다. 빛을 흡수하는 특정 물질은 식물 안료,엽록소 ㅏ 과 엽록소 비,그 구조는 그림 20-6 에 나와 있습니다. 이러한 고도로 공액 된 물질은 매우 효율적인 광 흡수제이며,그렇게 얻은 에너지는 그림 20-7 에서 다이어그램으로 표현되는 두 개의 개별 공정에 사용됩니다.
또 다른 중요한 광반응은 반응에 의해 물 대 산소의 산화입니다:
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산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로,산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로,산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로,산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로,산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로,산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다).(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다).(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 물로서,산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다).(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다).(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다).(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다).(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다).(산소의 산소는 산소의 산소로부터 유래된 것으로 추정된다.) 물의 산화는 두 개의 전자를 생성한다는 것을 주목하라,그리고\(\)에서\(\)의 형성은 두 개의 전자를 필요로한다는 것을 주목하라.물(\)의 산화는 두 개의 전자를 필요로한다는 것을 주목하라. 이러한 반응은 엽록체 내의 다른 위치에서 그리고 물 산화 부위에서 환원 부위로 전자를 전달하는 과정에서 발생하며,아데노신 디 포스페이트는 아데노신 트리 포스페이트로 전환된다. 따라서 두 광 프로세스 사이의 전자 수송은 인산화에 결합됩니다. 이 과정을 광 인산화라고합니다(그림 20-7).광합성의 광화학 부분의 최종 결과는\(\),\(\)및\(\)의 형성이다. 산소의 대부분은 대기 중으로 방출되지만,이산화탄소를 탄수화물(과당)수준으로 감소시키는 일련의 어두운 반응에 사용됩니다. 균형 방정식은
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이산화탄소를 탄수화물로 전환시키는 반응의 사이클을 캘빈 사이클이라고 합니다. 칼빈은 1961 년 광합성에서 탄소의 경로를 결정하는 작업으로 노벨 화학상을 받았다.
탄소는 이산화탄소로 순환에 들어갑니다. 이 반응은”고정 된”오탄당-리불 로스 1,5-포스페이트의 효소 적 카르복실화를 포함한다.\(^8\)
카복실화 생성물의 결합(이것은 역 클레이젠 응축에 해당한다;섹션 18-8 비)의 후속 가수 분해 절단은\(디\)-3-포스 포 글리세 레이트의 두 분자를 산출한다.\(^9\)
후속 단계에서,3-포스 포 글리세 레이트의 카르복실기를 인산화하여 1,3-디 포스 포 글리세 레이트(글리세 릭 및 인산의 혼합 무수물)를 생성하는 데 사용됩니다. 이 물질은 글리세 알데히드 3-인산염으로 환원됩니다.:
두 개의 글리 세르 알데히드 3-포스페이트는 알돌 축합에 의해 과당의 6-탄소 사슬을 만드는 데 사용되지만,이 반응에서 공여체 친핵체는 글리 세르 알데히드 3-포스페이트의 이성질체 인 디 히드 록시 프로판 논의 인산염 에스테르입니다. 알도스를 케토스(섹션 20-2 차원에 기재된 유형)로 재배치하는 것은 따라서 알돌 첨가에 선행한다. (효소 알돌 반응의 메커니즘에 대한 설명은 섹션 17-3 층을 참조하십시오.)형성된 과당 1,6-디 포스페이트는 과당 6-포스페이트로 가수 분해된다:
지금까지 우리가 설명한 바에 따르면,대기로부터 단 하나의 탄소 원자 만 첨가되었으며,과당에 도달했지만 이전에 감소 된 탄소 5 개가 그 과정에서 소비되었습니다. 따라서 식물은 6 탄소 설탕에서 5 탄소 설탕을 주기를 영속시키기 위하여 돌려받아야 한다. 하나의 탄소를 분리 하 고 다른 설탕을 구성 하는 빌딩 블록으로 사용 하는 대신 변환의 놀라운 시리즈는 다음 방정식에 의해 요약 될 수 있는 수행 됩니다:
이러한 반응에는 몇 가지 공통점이 있습니다. 그들은 모두 알 도스 또는 케 토스의 인산염 에스테르를 포함하며 알돌 또는 역 알돌 응축 물과 유사합니다. 그들의 메커니즘은 여기에서 고려되지 않지만 섹션 20-10 에이,20-10 비,및 25-10. 이는 과당 6-포스페이트 성분이 총 3 단위(글리세 알데히드 3-포스페이트 2 개와 디 히드 록시 프로판 논 포스페이트 1 개)와 반응하여 궁극적으로 3 개의 리불 로스 5-포스페이트를 제공한다는 것을 의미합니다. 시퀀스가 복잡해 보일 수 있지만 한 탄소 중간체로부터 한 번에 하나의 탄소를 오탄당 또는 헥소오스 사슬을 구축하는 것을 피합니다.이 경우 칼빈 주기는 인산염과 인산염의 인산화에 의해 완료된다. 결과\(디\)-리불 로스 1,5-디 포스페이트는 이산화탄소와 결합하여 다시 사이클을 시작하는 데 사용됩니다. 다른 탄수화물,특히 포도당,전분 및 셀룰로오스를 만드는 데 6 분의 1 이상의 과당이 사용됩니다.
\(^8\)우리가 논의 할 모든 반응은 효소에 의해 매개되며,이 사실에 대한 명시적인 언급은 생략 할 것입니다. 그러나 이것들이 모두 효소 유도 과정이라는 것을 잊어서는 안되며,관련된 특정 화합물에 복제 할 실험실 시약이 거의 없습니다.
\(^9\)이 살아있는 세포에서 정상 산도 값에 거의 합리적인 있지만 우리는 이제부터는 방정식,우리는 인산염과 카르 복실 레이트 음이온으로 발생하는 다양한 산을 지정합니다. 글리콜 산 및 인산은 산도 7-8 에서 부분적으로 만 이온화됩니다. 그러나 산을 완전히 분리되지 않은 것으로 나타내는 것은 똑같이 비현실적 일 것입니다.1977 년 유기 화학의 기본 원리,제 2 판. (주)벤자민 ,멘로 파크,캘리포니아. 0-8053-8329-8. 이 콘텐츠는 다음과 같은 조건에 따라 저작권이 있습니다,”당신은 개인에 대한 권한이 부여됩니다,교육,연구 및 비상업적 복제,배포,표시 및 어떤 형식으로이 작품의 성능.”