카로티노이드 색소가 활성산소를 제거해주는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 식물의 잎에서 엽록소 이외의 보조색소에 해당하는 카로티노이드 색소가 활성산소를 제거하여 광계를 보호해주는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
카로티노이드는 다중 공액 이중결합으로 전자가 분산돼 있어 일중 산소, 자유라디칼의 에너지를 흡수 소거한답니다.
카로티노이드는 불포화결합이 많은 긴 탄화수소 사슬을 가지고 있어 전자를 쉽게 내줄 수 있는 구조입니다.
이 구조 덕분에 활성산소의 불안정한 전자를 받아 활성산소를 안정화시키는 것입니다.
다시 말해 카로티노이드는 산소와 반응하여 산화되는 성질이 강한 물질로, 스스로 산화되면서 다른 분자의 산화를 막아주는 항산화제 역할을 하는 것이죠.
특히 활성산소는 불안정한 홀전자를 가져 주변 물질의 전자를 빼앗아 산화시키려는 경향이 강합니다. 카로티노이드는 공명 구조를 형성하는 이중 결합이 많아 활성산소의 홀전자를 받아들이고, 자신은 활성산소로 변한 후에도 전자가 안정적으로 분산되어 구조적으로 안정하게 유지하는 것입니다.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
카르티노이드는 공명구조를가진 다중불포화결합으로인해서 활성산소를 직접 받아들여서 안정화시키거나, 에너지를 비발열형태로 소산시켜서 광합성 광계를 보호합니다.
즉, 화학적인 제거와 에너지 소산을 동시에수행해서 세포손상을 막게됩니다.
카로티노이드 색소는 이중으로 활성산소를 제거하여 식물의 광합성 기구를 보호합니다. 첫째, 과도한 빛 에너지를 흡수한 엽록소나 활성산소의 일종인 단일항 산소로부터 에너지를 전달받아 열에너지 형태로 안전하게 방출하는 물리적 소거 과정을 통해 활성산소 생성을 억제합니다. 둘째, 이미 생성된 활성산소와 직접 반응하여 자신은 산화되면서 활성산소를 무해한 물질로 전환하는 화학적 소거 작용을 함으로써 광합성 시스템의 손상을 방지합니다.
안녕하세요. 오현수 전문가입니다.
카로티드 색소 분자구조를 보면 상대적으로, 이중결합과 단일 결합이 교대로 되어 있는 conjugated structure를 띕니다.
활성산소가 있을때 이 구조가 에너지 전달하는 과정에서 안정한 형태 구조로 변화시키고, 라디칼 구조도 받아들여, 안정화 효과도 있는 것으로 알고 있어요.
네, 질문해주신 것처럼 식물은 주색소인 엽록소 이외에 보조색소로 카르티노이드 계열을 갖습니다. 이때 카로티노이드 색소는 단순히 빛을 흡수하는 보조 색소 역할뿐 아니라, 광합성 과정에서 발생할 수 있는 활성산소를 제거해 광계2를 보호하는 중요한 역할을 수행합니다. 광합성 과정에서 엽록소가 빛을 흡수하면 전자가 여기 상태로 올라가는데, 이 에너지가 정상적으로 전달되지 못하면 삼중항 엽록소(³Chl*)라는 불안정 상태가 만들어지며 삼중항 엽록소는 주위의 산소 분자(O₂)와 반응하여 매우 반응성이 큰 싱글렛 산소(¹O₂)라는 활성산소를 만들어냅니다.
이 활성산소는 막 지질, 단백질, DNA 등을 산화시켜 세포에 치명적인 손상을 줄 수 있습니다. 이때 카로티노이드가 관여를 하는데요, 카로티노이드는 삼중항 엽록소(³Chl*)로부터 에너지를 받아서 자신이 여기 상태로 바뀐 뒤, 안전하게 열 형태로 방출합니다. 이렇게 하면 엽록소가 산소와 반응해 싱글렛 산소를 만드는 것을 막을 수 있는데요 즉 즉, 카로티노이드는 광합성 장치에서 발생하는 과잉 에너지를 흡수 및 분산하거나, 반응성이 큰 산소종을 소거함으로써 광산화적 스트레스를 줄여주는 역할을 하는 것입니다. 감사합니다.