Was ist Stärkebiosynthese?
Stärke ist eine Art von Polymer, das als Polysaccharid bekannt ist und aus Glukosemolekülen besteht und in relativ großen Mengen durch Pflanzen synthetisiert wird. Glukose ist eine einfache Art von Zucker oder Saccharid - bekannt als Monosaccharid. Polysaccharide werden aus vielen Monosaccharideinheiten gebaut, möglicherweise Tausenden, zusammen. Die Stärkebiosynthese in Pflanzen beginnt mit Zucker, die durch Photosynthese erzeugt werden, und beinhaltet eine Reihe von Enzymen oder organischen Katalysatoren. Amylose besteht hauptsächlich aus unverzweigten Ketten von Glukosemolekülen oder Glucanern, typischerweise 1.000 bis 4.400. In Amylopectin sind die Ketten mehrfarbig und enthalten im Allgemeinen zwischen 10.000 und 100.000 Glucans. Etwa 70% der Stärke in den meisten Pflanzen befinden sich in Form von Amylopectin, dies kann jedoch zwischen verschiedenen Arten etwas variieren. Pflanzen speichern Stärke in Form von Granulat in Zellen.Xtent in Chloroplasten. Dies sind beide Arten von Plastiden - Körper in der Pflanzenzelle, die spezielle Funktionen ausführen. Es wird angenommen, dass sie als symbiotische blaugrüne Algen entstanden sind, die in der Entwicklung von Pflanzen frühzeitig in die Zellen eingebaut wurden. Innerhalb dieser Plastiden werden Stärkemoleküle aus Glukosebausteinen zusammengestellt. Die Glukose erfolgt in Form einer Glukose-Phosphat-Verbindung, die ein indirektes Produkt der Photosynthese ist.
Glukosemoleküle haben Hydroxylgruppen (OH) an Kohlenstoffatome gebunden. Glukoseeinheiten binden miteinander, wenn ein Wasserstoffatom aus einer Hydroxylgruppe auf einem Glucosemolekül entfernt wird und eine ganze Hydroxylgruppe von einem anderen entfernt wird, was Wasser (H 2 o) entfernt. Das verbleibende Sauerstoffatom aus einem Molekül, dann verbindet sich dann an das Kohlenstoffatom, aus dem die Hydroxylgruppe auf der anderen Seite entfernt wurde - die Reaktion kann repriert werdenAssed AS: Auf diese Weise werden lange Ketten von Glukosemolekülen aufgebaut. Diese Art der Bindung zwischen Saccharidmolekülen ist als glycosidische Bindung bekannt.
Die Details des Prozesses sind jedoch komplizierter als diese - eine Reihe von Enzymen - können jedoch wie folgt zusammengefasst werden. Der Prozess beginnt mit der Kombination von Glucose-1-phosphat mit Adenosintriphosphat (ATP) zur Bildung von Adenosin-Diphosphat-Glucose (ADP-Glucose), die durch die Enzymagpase katalysiert wird. ADP-Glucose kann dann sein Glukosemolekül zu einem vorhandenen Glucosemolekül hinzufügen, wodurch eine glycosidische Bindung bildet und somit durch viele Wiederholungen dieses Prozesses ein Amylosemolekül aufgebaut wird. Diese Reaktion wird durch Stärkesynthase -Enzyme katalysiert. Amylopectin wird durch die Wirkung von Stärke verzweigten Enzymen (SBEs) gebildet, die Verbindungen zwischen vorhandenen Ketten von Glukosemolekülen schmieden, um ein verzweigtes Polymer zu erzeugen.
Der Zweck der Stärkebiosynthese in Pflanzen besteht darin, ein Energiespeicher bereitzustellen. Die durch Photosynthese erzeugte Glukose sorgt für den sofortigen Energiebedarf, aber eine Energiereserve, die verwendet werden soll, wenn die Bedingungen die Synthese von ausreichend Glukose verhindern, hat einen klaren Überlebenswert. Viele Pflanzen haben sich entwickelt, um große Mengen Stärke in Knollen zu speichern. Bei Kartoffeln besteht beispielsweise 60-80% des Trockengewichts aus Stärke. Ab 2011 gibt es in Pflanzen eine beträchtliche Menge an Untersuchungen zur Stärkebiosynthese, um die Stärkeproduktion bestimmter Lebensmittelpflanzen zu erhöhen.