황세균과 달리 홍세균은 역전자 전달을 수행하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 광합성이 일어날 때 황세균(녹색황세균)은 순행적 전자 전달만을 하지만 홍세균(자색황세균)은 순행적 전자 전달과 함께 역전자 전달을 수행하는 이유가 무엇인가요?
황세균은 단순한 무기물, 예를 들자면 황화수소를 전자공여체로 사용하는 무산소 광합성 세균인데요 광계(P680 유사 구조) 하나를 이용하여 순행적 전자 전달만 수행합니다. 순행적 전자 전달에서는 전자 → 전자수용체 → NAD(P)⁺ 환원 → 탄소 고정 과정이 일어나며, ATP는 주로 광화학적 구동력으로 합성됩니다. 이때 황세균은 주로 NAD(P)H 생성에 큰 부담이 없고, ATP 요구량도 상대적으로 낮아 역전자 전달이 필요하지 않습니다.
반면에 홍세균은 단일 광계(P870)를 사용하며, 무산소 조건에서 유기물 또는 H₂S 등 다양한 전자공여체를 이용합니다. 하지만 P870에서 순행적 전자 전달만으로는 NAD(P)H를 충분히 생성하기 어려우며, NAD(P)H를 환원시키려면 전자 운반체의 전위가 충분히 낮아야 하는데, P870 광계 단일로는 직접 NAD(P)H를 환원할 수 있는 충분한 에너지가 없습니다. 따라서 홍세균은 ATP 생성과 NAD(P)H 생성을 분리할 필요가 있는데요, 홍세균은 단일 광계 구조로 NAD(P)H를 충분히 만들 수 없기 때문에, ATP와 환원력 생성 요구를 분리하기 위해 역전자 전달을 수행하는 것입니다. 감사합니다.
1명 평가홍세균은 역전자 전달을 통해 NAD+를 NADH로 환원하여 Calvin-Benson 회로에 필요한 환원력을 확보합니다. 이는 홍세균의 광합성 반응 중심이 비교적 낮은 산화-환원 전위를 가져 NADPH를 직접 생성하기 어렵기 때문입니다. 반면 황세균은 반응 중심의 전위가 충분히 낮아 순행적 전자 전달만으로 NADPH를 생산할 수 있어 역전자 전달이 필요하지 않습니다.
1명 평가안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
홍세균은 nadph 합성을 위해 더 높은 환원력을 얻어야 하기에 역전자 전달을 사용한답니다.
반만 황세균은 황화수소 등 강한 전자 공여체를 써 순행적 전달만으로 충분하답니다.