캘빈 회로 문서 원본 보기

'''캘빈 회로'''({{llang|en|Calvin cycle}})는 [[광합성]]에서 [[이산화 탄소|이산화탄소]]와 다른 화합물을 [[글루코스]]로 전환시키는 일련의 생화학적 [[산화·환원 반응]]들로 이루어진 회로를 의미한다. '''광비의존적 반응'''(光非依存的 反應, {{llang|en|light-independent reaction}}), '''암반응'''(暗反應, {{llang|en|dark reaction}})이라고도 한다. 이 반응 회로는 [[틸라코이드|틸라코이드 막]] 외부 [[엽록체]]의 영역인 [[스트로마]]에서 일어난다. 물과 이산화탄소와 명반응의 [[생성물]](ATP와 NADPH)을 재료로  탄소고정, 산화환원, RuBP 생산의 세 단계를 거쳐 글루코스를 만들어낸다. 각 과정을 해석하는 관점에 따라 [[생합성]] 단계(biosynthetic phase), 광합성 탄소감소 회로(photosynthetic carbon reduction (PCR) cycle)로 지칭되기도 한다.<ref>{{서적 인용|last1=Silverstein|first1=Alvin|title=Photosynthesis|url=https://archive.org/details/photosynthesis0000silv|date=2008|publisher=Twenty-First Century Books|isbn=9780822567981|page=[https://archive.org/details/photosynthesis0000silv/page/n24 21]}}</ref>

암반응이란 이름에도 불구하고 빛이 있을 때 일어나는 명반응의 산물(환원된 NADP)을 필요로 하기 때문에 식물은 밤 동안에는 캘빈회로를 진행하지 않는다. 어두울 땐 비축해 뒀던 녹말로 [[수크로스]]를 만들어 체관부에 분비해 식물에 에너지를 제공한다. 그러므로 광합성의 종류([[C3 탄소고정]], [[C4 탄소고정]], [[CAM 식물]])와는 상관없이 빛이 있을 때 암반응이 일어나게 된다. CAM 식물은 밤에 액포에 [[말산]]을 저장해 두었다 낮에 방출하여 암반응이 일어나게 한다.

방사성 [[탄소]]를 사용하여 미국 [[캘리포니아 대학교 버클리]]의 화학자 [[멜빈 캘빈]]이 규명하였다.<ref>{{저널 인용|title=The path of carbon in photosynthesis|journal=J Biol Chem|url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/185/2/781.pdf|year=1950|volume=185|issue=2|pages=781–7|doi=10.2172/910351|pmid=14774424|archive-url=https://web.archive.org/web/20090219123745/http://www.jbc.org/cgi/reprint/185/2/781.pdf|archive-date=2009-02-19|url-status=dead|access-date=2013-07-03|vauthors=Bassham J, Benson A, Calvin M}}</ref>

== 전체 반응 ==
캘빈 회로의 전체반응은 다음과 같다.

: 3 {{chem|CO|2}} + 6 [[니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산|NADPH]] + 6 H<sup>+</sup> + 9 [[아데노신 삼인산|ATP]] + 5 {{chem|H|2|O}} → G3P([[글리세르알데하이드 3-인산]]) + 6 [[니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산|NADP<sup>+</sup>]] + 9 [[아데노신 이인산|ADP]] + 8 P<sub>i</sub> &nbsp;&nbsp;(P<sub>i</sub> = [[인산염]])

== 다른 대사 경로와의 결합 ==
[[파일:Calvin-cycle4.svg|대체글=|섬네일|캘빈회로 개관]][[광계 I]]에서 생산된 NADPH가 제공하는 환원력을 필요로 하는 것처럼 암반응은 [[틸라코이드 전자전달계|틸라코이드 전자 전이]]와 밀접하게 연결되어 있다. C2 회로로서 알려진 [[광호흡]]의 과정은 그것이 [[루비스코|루비스코 효소]]의 대체 반응이며, 최종 부산물이 또 다른 G3P라는 결과로부터 암반응과 연결된다.<ref name=":0">{{서적 인용|url=https://www.worldcat.org/oclc/956379308|제목=Campbell biology|성=Urry|이름=Lisa A.|날짜=2017|판=Eleventh edition|위치=New York, NY|isbn=0-13-409341-0}}</ref>

광합성은 세포 속에서 두 단계에 걸쳐 일어나는데. 첫번째 단계에서는 명반응이 빛에너지를 흡수하고 그것을 [[에너지]] 저장과 ATP와 NADPH 분자를 수송하는데 이용한다. 명반응 캘빈 회로는 금방 사라지는 이산화탄소와 물을 유기체에 의해 사용될 수 있는 유기화합물로 전환시키기 위해 들뜬 전자 운반체로부터의 에너지를 사용한다. 이런 일련의 반응을 탄소고정이라 부른다. 이 회로의 주요 효소는 [[루비스코|루비스코 효소]]라고 불린다. 다음과 같은 생화학적 평형에서, 인과 카르복시산은 pH에 의해 통제됨으로써 다양한 이온화 평형 상태에서 존재하게 된다.<ref name=":0" />

캘빈 회로의 효소들은 [[글루코스]] 합성과 같이 다른 경로에서 사용되는 대부분의 효소가 기능적으로 같지만 그들은 이 반응을 분리하는 대신 엽록체 [[스트로마]]에서 찾아볼 수 있다. [[명반응]]의 부산물도 또한 빛을 방출한다. 이런 규제 기능은 캘빈 회로가 이산화탄소를 방출하는 것을 막는다. ATP 형태의 에너지는 순생산력이 없는 이런 반응을 수행하기 때문에 낭비될 것이다.<ref name=":0" />

비록 많은 식은 C6H12O6와 같은 광합성의 산물을 나열하지만 이것은 주로 6탄당이 [[미토콘드리아]]에서 산화되는 호흡식에 대응하는 편이다. 캘빈회로의 [[이산화 탄소]] 부산물들은 3탄당 인산 분자 즉, G3P이다.<ref name=":0" />

== 같이 보기 ==
* [[오탄당 인산 경로]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* [http://bioedu.snu.ac.kr/conceptmap/h/cmap/027_1_Kelvin_cycle.html 개념체계도_칼빈회로 - 서울대학교 사범대학 생물교육연구실]

{{위키데이터 속성 추적}}

[[분류:생화학]]
[[분류:광합성]]