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 und Mdash;oder Saccharid mdash;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 organische Katalysatoren.

Zwei Arten von Stärke werden durch Pflanzen hergestellt.Amylose besteht hauptsächlich aus unverzweigten Ketten von Glukosemolekülen oder Glucans, 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.

Stärkebiosynthese findet in Amyloplasten und in gewissem Maße in Chloroplasten statt.Dies sind beide Arten von Plastiden mdash;Körper in der Pflanzenzelle, die spezielle Funktionen ausführen.Es wird angenommen, dass sie als symbiotische blaugrüne Algen entstanden sind, die frühzeitig in die Zellen in der Entwicklung von Pflanzen in die Zellen eingebaut wurden.Innerhalb dieser Plastiden werden Stärkemoleküle aus Glukosebausteinen zusammengestellt.Die Glukose ist in Form einer Glucose-Phosphat-Verbindung aus einer indirekten Produkte der Photosynthese.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

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O) entfernen wird (H ₂ O).Das verbleibende Sauerstoffatom aus einem Molekül verbindet sich dann an das Kohlenstoffatom, aus dem die Hydroxylgruppe auf das andere und mdash entfernt wurde;Die Reaktion kann dargestellt werden als: r-oh + ho-r rarr;R-O-R + H ₂ O, wobei R für den Rest des Glukosemoleküls steht.Auf diese Weise werden lange Ketten von Glukosemolekülen aufgebaut.Diese Art der Bindung zwischen Saccharidmolekülen ist als glykosidische Bindung bekannt.

Die Details des Prozesses sind jedoch komplizierter als diese mdash.eine Reihe von Enzymen mdash;kann aber 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), das durch die Enzymagpase katalysiert wird.ADP-Glucose kann dann sein Glucosemolekül 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 Glucosemolekülen für ein verzweigtes Polymer herstellen.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 Auswahl an Untersuchungen zur Stärkebiosynthese, um die Stärkeproduktion bestimmter Lebensmittelkulturen zu erhöhen.