Nişasta Biyosentezi Nedir?

Nişasta, glikoz molekül zincirlerinden oluşan ve nispeten büyük miktarlarda bitkiler tarafından sentezlenen bir polisakarit olarak bilinen bir polimer türüdür. Glikoz, bir monosakarit olarak bilinen basit bir şeker türüdür - veya sakarittir. Polisakaritler, bir araya getirilen, muhtemelen binlerce kişi olmak üzere, birçok monosakarit biriminden yapılmıştır. Bitkilerdeki nişasta biyosentezi, fotosentez tarafından üretilen şekerlerle başlar ve bir takım enzimler veya organik katalizörler içerir.

Bitkiler tarafından iki çeşit nişasta üretilir. Amiloz, çoğunlukla dallanmamış glikoz molekül zincirlerinden veya glukanlardan, tipik olarak 1,000 ila 4,400 sayıdan oluşur. Amilopektinde, zincirler çok dallıdır ve genellikle 10.000 ila 100.000 glukan içerir. Çoğu bitkideki nişastanın yaklaşık% 70'i, amilopektin formundadır, ancak bu, farklı türler arasında biraz değişebilir. Bitkiler nişastaları hücrelerin içindeki granüller şeklinde depolar.

Nişasta biyosentezi, amiloplastlarda ve ayrıca bir miktar kloroplastta gerçekleşir. Bunların her ikisi de plastid tipleridir - bitki hücresindeki özel fonksiyonları yerine getiren gövdelerdir. Bitkilerin evriminde erken aşamada hücrelere katılan simbiyotik mavi-yeşil algler olarak ortaya çıktığı düşünülmektedir. Bu plastidlerin içinde nişasta molekülleri glukoz yapı bloklarından birleştirilir. Glikoz, dolaylı bir fotosentez ürünü olan bir glikoz-fosfat bileşiği formunda gelir.

Glikoz moleküllerinin karbon atomlarına bağlı hidroksil (OH) grupları vardır. Glikoz birimleri, bir glikoz molekülü üzerindeki bir hidroksil grubundan bir hidrojen atomu çıkarıldığında ve suyla (H20) ayrışması için bütün bir hidroksil grubu diğerinden çıkarıldığında birbirine bağlanır. Bir molekülden kalan oksijen atomu daha sonra hidroksil grubunun diğerinden çıkarıldığı karbon atomuna bağlanır - reaksiyon şu şekilde temsil edilebilir: R-OH + HO-R → ROR + H20, burada R; glukoz molekülünün geri kalanı. Bu şekilde, uzun glikoz molekülleri zincirleri oluşturulur. Sakarit molekülleri arasındaki bu bağlanma türü bir glikosidik bağ olarak bilinir.

Bununla birlikte, işlemin detayları bundan daha karmaşıktır - bir dizi enzimi içerir - ancak aşağıdaki gibi özetlenebilir. Proses AGPase enzimi tarafından katalizlenen adenosin difosfat glikozu (ADP-glikoz) oluşturmak için glikoz-1-fosfatın adenosin trifosfat (ATP) ile birleştirilmesiyle başlar. ADP-glikoz daha sonra glikoz molekülünü mevcut bir glikoz molekülüne ekleyerek glikozidik bir bağ oluşturur ve böylece bu işlemin birçok tekrarı ile bir amiloz molekülü oluşturur. Bu reaksiyon nişasta sentaz enzimleri tarafından katalizlenir. Amilopektin, bir dallanmış polimer oluşturmak için mevcut glikoz molekül zincirleri arasında bağlar oluşturan nişasta dallanma enzimlerinin (SBE'ler) etkisiyle oluşur.

Bitkilerde nişasta biyosentezinin amacı bir enerji deposu sağlamaktır. Fotosentez ile üretilen glikoz acil enerji ihtiyaçlarını sağlar, ancak koşullar yeterli glikozun sentezini önlediğinde önlenmesi gereken bir enerji rezervi açık bir hayatta kalma değerine sahiptir. Birçok bitki, yumru köklerde büyük miktarlarda nişasta depolamak için gelişti; patateslerde, örneğin, kuru ağırlığın% 60-80'i nişastadan oluşur. 2011 yılı itibariyle, bazı gıda bitkilerinin nişasta üretimini arttırmak amacıyla bitkilerde nişasta biyosentezine yönelik önemli miktarda araştırma yapılmaktadır.