Vad är Stärkelse Biosynthesis?

April 27

Stärkelse är en typ av polymer som kallas en polysackarid som består av kedjor av glukosmolekyler och syntetiseras i relativt stora mängder av växter. Glukos är en enkel typ av socker - eller sackarid - känd som en monosackarid. Polysackarider byggs från många monosackaridenheter, kanske tusentals, sammanfogas. Stärkelse biosyntesen i växter börjar med socker som produceras av fotosyntesen och involverar ett antal enzymer, eller organiska katalysatorer.

Två typer av stärkelse produceras av växter. Amylos består av mestadels ogrenade kedjor av glukosmolekyler, eller glukaner, vanligtvis 1.000 till 4.400 till antalet. I amylopektin, kedjorna är fler grenade och innehåller i allmänhet mellan 10.000 och 100.000 glukaner. Om 70% av stärkelsen i de flesta växter är i form av amylopektin, men detta kan variera något mellan olika arter. Växter lagrar stärkelse i form av granulat inom celler.

Stärkelse biosyntesen sker i amyloplaster och även till viss del i kloroplaster. Dessa är båda typerna av plastids - organ inom växtcell som utför specialiserade funktioner. De tros ha sitt ursprung som symbiotiskt blågröna alger som införlivades i cellerna på ett tidigt stadium i utvecklingen av växter. Inom dessa plastider är stärkelsemolekyler sammansatta av glukosbyggstenar. Glukosen kommer i form av en glukos-fosfatförening som är en indirekt produkt av fotosyntesen.

Molekyler av glukos har hydroxyl- (OH) grupper bundna till kolatomer. Glukosenheter binder tillsammans när en väteatom avlägsnas från en hydroxylgrupp på en glukosmolekyl och en hel hydroxylgruppen avlägsnats från en annan, i effekt att avlägsna vatten (H2O). Resterande syreatom från en molekyl då bindningar till kolatomen från vilken hydroxylgruppen avlägsnades på den andra - reaktionen kan representeras som: R-OH + HO-R → ROR + H 2 O, där R står för resten av glukosmolekyl. På detta sätt är långa kedjor av glukosmolekyler uppbyggda. Denna typ av bindning mellan sackarid molekyler är känd som en glykosidbindning.

Detaljerna i processen är dock mer komplicerad än så - som omfattar ett antal enzymer - men kan sammanfattas enligt följande. Processen börjar med att kombinera av glukos-1-fosfat med adenosintrifosfat (ATP) för att bilda adenosindifosfat glukos (ADP-glukos), katalyseras av enzymet AGPase. ADP-glukos kan sedan lägga sin glukosmolekyl till en befintlig glukosmolekyl, bildar en glykosidbindning och sålunda, genom många upprepningar av denna process, som bygger upp ett amylos-molekyl. Denna reaktion katalyseras av stärkelsesyntas enzymer. Amylopektin bildas genom inverkan av stärkelseförgrenings enzymer (SBEs) att knyta kontakter mellan befintliga kedjor av glukosmolekyler för att skapa en förgrenad polymer.

Syftet med stärkelsebiosyntes i växter är att åstadkomma ett energiförråd. Glukos, som produceras av fotosyntesen, föreskriver omedelbara energibehov, men en reserv av energi som ska användas när förhållandena förhindrar syntesen av tillräckligt glukos har en tydlig överlevnadsvärde. Många växter har utvecklats för att lagra stora mängder stärkelse i rotknölar; i potatis, till exempel, 60 till 80% av den torra vikten består av stärkelse. Från och med 2011 finns det en hel del forskning pågår i biosyntesen stärkelse i växter, i syfte att öka stärkelseproduktion av vissa livsmedelsgrödor.