탄수화물의 합성은 광합성의 암반응에서 시작되며, 엽록체 내에서 켈빈 회로를 통해 단당류가 합성되고 변환된다. 그러나 광합성을 하는 잎의 세포 내에서는 포도당이나 과당보다는 설탕의 농도가 훨씬 더 높다. 이는 켈빈 회로에서 초기에 생성된 화합물이 즉시 다른 당류로 변환되는 것을 의미한다.
설탕의 합성은 엽록체 내에서가 아니라 세포질에서 이루어진다. 켈빈 회로에서 생성된 3탄당 2개가 결합하여 6탄당이 되며, 이후 2개의 6탄당이 결합하여 2당류인 설탕이 형성된다. 이 과정에서 조효소인 UTP가 필요한 에너지를 제공하며, 각 단계에서는 효소가 촉매 역할을 한다.
전분은 대부분의 식물에서 중요한 저장 탄수화물로, 광합성에 의해 잎의 엽록체에 직접 축적되거나 저장 조직의 전분체에 축적된다. 전분은 조효소인 ATP가 포도당과 결합하여 ADPG의 형태로 변환되면서 새로운 포도당을 전분의 긴 사슬에 추가해 n+1개의 사슬을 갖는 전분을 합성한다.
식물조직에 있는 여러 탄수화물은 다른 형태로 쉽게 전환된다. 이는 호흡에 필요한 화합물이 되거나, 지방이나 단백질 합성을 위한 예비 화합물로 전환될 수 있다. 전분에서 설탕으로, 그리고 설탕에서 전분으로의 전환은 영양조직이나 생식조직에서 쉽게 이루어진다. 자라고 있는 종자 내에서는 설탕이 전분으로 주로 변환되며, 성숙한 과일 내에서는 전분이 설탕으로 변환되어 당도가 증가한다.
탄수화물의 전환은 단당류, 소당류, 다당류인 전분 사이에서 쉽게 일어날 수 있지만, 세포벽의 구성 요소로 합성된 셀룰로오스나 펙틴과 같은 탄수화물은 분해되지 않거나 다른 형태로 전환되지 않는다. 단, 병원성 곰팡이만이 이를 분해할 수 있다.
출처 : 수목생리학(서울대학교출판문화원)
