Co je biosyntéza škrobu?

Škrob je typ polymeru známého jako polysacharid, který se skládá z řetězců molekul glukózy a je syntetizován v relativně velkém množství rostlinami.Glukóza je jednoduchý typ cukru mdash;nebo sacharid mdash;známý jako monosacharid.Polysacharidy jsou postaveny z mnoha monosacharidových jednotek, možná tisíce, spojených dohromady.Biosyntéza škrobu v rostlinách začíná cukry produkovanými fotosyntézou a zahrnuje řadu enzymů nebo organických katalyzátorů.

Rostliny jsou produkovány dva typy škrobu.Amylóza se skládá z převážně neříděných řetězců molekul glukózy nebo glukanů, obvykle 1 000 až 4 400 v počtu.U amylopektinu jsou řetězy více značkové a obecně obsahují 10 000 až 100 000 glukanů.Asi 70% škrobu ve většině rostlin je ve formě amylopektinu, ale to se může poněkud lišit mezi různými druhy.Rostliny ukládají škrob ve formě granulí v buňkách.

Biosyntéza škrobu se odehrává v amyloplastech a také do určité míry v chloroplastech.Jedná se o oba typy plastidů mdash;těla v rostlinné buňce, která provádějí specializované funkce.Předpokládá se, že vznikli jako symbiotické modrozelené řasy, které byly začleněny do buněk v raném stádiu vývoje rostlin.V těchto plastidách jsou molekuly škrobu sestaveny z glukózových stavebních bloků.Glukóza přichází ve formě sloučeniny glukózy-fosfátu, která je nepřímým produktem fotosyntézy.

molekuly glukózy mají skupiny hydroxylu (OH) spojené s atomy uhlíku.Glukózové jednotky se vážou, když je atom vodíku odstraněn z hydroxylové skupiny na jedné molekule glukózy a celá hydroxylová skupina je odstraněna z jiné, ve skutečnosti odstraňující vodu (H ₂ O).Zbývající atom kyslíku z jedné molekuly se poté spojí s atomem uhlíku, ze kterého byla hydroxylová skupina odstraněna na druhém;Reakce může být reprezentována jako: R-OH + HO-R RARR;R-O-R + H ₂ O, kde r stojí pro zbytek molekuly glukózy.Tímto způsobem se vytvářejí dlouhé řetězce molekul glukózy.Tento typ vazby mezi molekulami sacharidů je známý jako glykosidická vazba.

Podrobnosti o procesu jsou však složitější než tento mdash;zahrnující řadu enzymů mdash;ale lze jej shrnout následovně.Proces začíná kombinováním glukózy-1-fosfátu s adenosin triphosfát (ATP) za vzniku adenosin difosfát glukózy (ADP-glukóza), katalyzovaným enzymovou agpázou.ADP-glukóza pak může přidat svou glukózovou molekulu do existující molekuly glukózy, vytvářet glykosidickou vazbu, a tedy prostřednictvím mnoha opakování tohoto procesu vytvořit molekulu amylózy.Tato reakce je katalyzována enzymy syntázy škrobu.Amylopektin je tvořen působením enzymů škrobu (SBE), které vytvářejí vazby mezi existujícími řetězci glukózových molekul za účelem vytvoření rozvětveného polymeru.

Účelem biosyntézy škrobu v rostlinách je poskytnout úložiště energie.Glukóza, produkovaná fotosyntézou, zajišťuje okamžité potřeby energie, ale rezerva energie, která se má použít, když podmínky zabraňují syntéze dostatečné glukózy, má jasnou hodnotu přežití.Mnoho rostlin se vyvinulo do uložení velkého množství škrobu do hlíz;Například u brambor se 60-80% suché hmotnosti skládá ze škrobu.Od roku 2011 probíhá značné množství výzkumu do biosyntézy škrobu v rostlinách s cílem zvýšit produkci škrobu některých potravinových plodin