핵심 개념
수목의 탄수화물 대사는 광합성을 통해 빛에너지를 화학에너지인 포도당으로 전환하고, 이를 생장, 호흡, 저장 및 방어 물질 합성에 사용하는 모든 생화학적 과정을 의미합니다. 탄수화물은 수목의 체질량을 구성하는 가장 중요한 요소이며, 크게 구조적 탄수화물과 비구조적 탄수화물(NSC)로 구분됩니다.
탄수화물의 분류 및 기능
- 비구조적 탄수화물(NSC): 포도당, 설탕, 전분 등이 포함되며 에너지원이나 저장 물질로 사용됩니다.
- 구조적 탄수화물: 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 등이 포함되며 세포벽을 구성하여 수목의 형태를 유지합니다.
- 탄수화물 생성 식: $6CO_2 + 12H_2O + 빛에너지 \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$ 과정을 통해 엽록체에서 합성됩니다.
| 구분 | 주요 성분 | 특징 및 역할 |
|---|---|---|
| 이동 형태 | 설탕(Sucrose) | 비환원당으로서 화학적으로 안정되어 사부를 통해 이동 |
| 저장 형태 | 전분(Starch) | 물에 녹지 않는 고분자로 유세포(특히 뿌리, 줄기)에 저장 |
| 구조 형태 | 셀룰로오스 | 지구상에서 가장 풍부한 유기물로 세포벽의 골격 형성 |
탄수화물의 이동과 축적
- 원천(Source)과 수용부(Sink): 광합성이 일어나는 잎(Source)에서 에너지를 소비하는 뿌리, 형성층, 열매(Sink)로 이동합니다.
- 압류설(Pressure-flow hypothesis): 사부 내의 삼투압 차이에 의해 탄수화물이 고농도에서 저농도로 밀려 내려가는 방식으로 이동합니다.
- 계절적 변동: 봄철 생장 개시기에는 저장된 전분을 설탕으로 분해하여 위쪽으로 운반하며, 가을철에는 잎에서 만든 당을 전분으로 바꾸어 뿌리에 저장합니다.
시험 포인트
- 수목 내 탄수화물의 농도는 생장 개시 직전(봄)에 가장 낮고, 낙엽 직후(가을)에 가장 높습니다.
- 수목의 이동 당은 대부분 설탕이지만, 물풍선나무속이나 물들메나무 등 일부 수종은 라피노스(Raffinose)나 스타키오스(Stachyose) 형태로도 이동합니다.
- 겨울철 저온에 노출되면 전분이 설탕으로 전환되어 세포액의 농도를 높임으로써 내한성을 강화합니다.
- 환원당은 반응성이 좋아 이동 중 변질될 수 있으므로, 수목은 화학적으로 안정한 비환원당(설탕) 형태로 영양분을 운반합니다.
관련 용어
- 비구조적 탄수화물 (NSC, Non-Structural Carbohydrates)
- 압류설 (Pressure-flow hypothesis)
- 사부 하적 (Phloem unloading)
- 내한성 (Cold hardiness)
- 칼빈 회로 (Calvin cycle)