핵심 개념
단백질 대사는 단백질의 합성인 동화 작용과 분해인 이화 작용을 모두 포함하며, 분해 과정에서 발생하는 유독한 암모니아($NH_3$)를 독성이 없는 아미드(Amide)나 우레이드(Ureide) 형태의 질소화합물로 전환하여 저장 및 이동시키는 과정이 핵심입니다.
상세 설명
- 단백질의 가수분해: 수목 내의 단백질은 프로테아제(Protease) 효소의 작용으로 개별 아미노산으로 분해됩니다.
- 탈아미노 작용(Deamination): 분해된 아미노산에서 아미노기($-NH_2$)가 분리되어 암모니아($NH_3$)가 생성되는 과정입니다.
- 암모니아의 동화: 암모니아는 식물 세포에 강한 독성을 나타내므로, 글루탐산 합성효소(GS) 등을 통해 즉시 아미노산과 결합하여 유기질소 화합물로 전환됩니다.
- 아미드(Amide)의 형성: 암모니아가 글루탐산과 결합하면 글루타민(Glutamine)이 되고, 아스파르트산과 결합하면 아스파라긴(Asparagine)이 되어 독성이 제거됩니다.
- 질소의 이동과 재사용: 생성된 아미드 화합물은 체관을 통해 수목의 성장점으로 이동하거나 생장이 멈춘 시기에 수피나 뿌리에 저장됩니다.
시험 포인트
- 아미드(Amide)는 수목 내에서 질소의 주요 이동 및 저장 형태이며, 특히 아스파라긴은 질소 함유량이 많아 효율적인 저장 물질입니다.
- 질소 대사 과정에서 암모니아 독성을 방지하기 위해 작용하는 핵심 효소 체계인 GS-GOGAT 경로를 이해해야 합니다.
- 수목의 노화나 휴면기에는 단백질이 분해되어 질소가 이동성 화합물로 바뀌어 저장부위로 회수되는 질소 재전류 현상이 발생합니다.
아미드와 우레이드 비교
| 구분 | 아미드(Amide) | 우레이드(Ureide) |
|---|---|---|
| 주요 형태 | 글루타민, 아스파라긴 | 알란토인, 알란토산 |
| 주요 식물 | 대부분의 일반 수목 | 콩과 식물, 단풍나무 등 일부 |
| 탄소/질소 비율 | 상대적으로 낮음 | 상대적으로 높음 (질소 운반 효율 높음) |
관련 용어
- 질소 동화(Nitrogen Assimilation): 무기태 질소를 유기태 질소로 전환하는 과정
- 아미노기 전이 반응(Transamination): 한 아미노산의 아미노기를 다른 케토산으로 전달하여 새로운 아미노산을 만드는 반응
- 프로테아제(Protease): 단백질의 펩타이드 결합을 가수분해하는 효소
- 암모니아 독성: 고농도의 암모니아가 광인산화 반응을 억제하여 세포를 사멸시키는 현상