생체에너지 대사과정, 엽록체

식물의 생체에너지 대사과정의 주요 소기관은 엽록체(Chloroplast)로부터 시작된다.

엽록체는 내부공생을 통해 자기만의 DNA을 가지고 이중막을 보유하고 있다.

이는 150개의 유전자를 가지고 있으면서, 미토콘드리아처럼 자기만의 아미노산 서열을 가지는 것이 아닌, 공통 암호(Universe code)를 사용한다.

엽록체는 광합성으로 이산화탄소 CO2를 탄수화물, 아미노산과 지방산 등으로 변환하며 NO2-(Nitrite)를 NH3로 환원하는 능력을 가지고 있다.

그라나 원반(grana)이란 막간 공간으로 스트로마(Stroma) 내부에 존재하는 틸라코이드 내강의 3구획으로 구성된 것인데, 이 틸라코이드막으로 구성된 그라나 원반은 틸라코이드막으로 전자전달계를 통한 ATP합성을 한다.

또한, 스트로마는 CO2를 탄수화물로 변환시킬 수 있으며, 엽록체 외막은 포린(Porin)을 통해 수송을 한다.

이 CO2는 rubisco로 CAC에서 R-1, 5-bp에 첨가가 되는데, rubisco는 스트로마의 주 단백질 성분으로 지구상에서 가장 풍부한 단백질로 알려져 있다.

대부분의 엽록체 단백질은 유리 리보솜(free ribosome)으로 구성되어져 있다.

엽록체 내로 들어오는 단백질의 인식은 N-terminal seqeunce(Transit peptide)에서부터 guidance complex가 인식하고 외막에 있는 toc complex에서 hsp70으로 인한 ATP 가수분해가 진행된다.

이후 내막에 존재하는 tic complex으로 hsp93 샤프론이 끌어당기며 스트로마에서 stromal processing peptidase(SPP)로 제거되며 단백질이 스트로마 hsp70샤프론과 결합하게 된다.

엽록체의 능력으로 암반응, 명반응이 있는데, 첫째로 빛흡수는 엽록소(Chlorophyll)을 통해 되며 암반응은 스트로마 안에서, CO2에서 glucose로, 명반응은 틸라코이드막에서 O2, H2O를 ATP와 NADPH로 이동시킨다.

이후, 고에너지 전자는 조효소 Q(Coenzyme Q)를 통해 plastoquinone으로 전달된다.