Τι είναι η βιοσύνθεση αμύλου;

Το άμυλο είναι ένας τύπος πολυμερούς γνωστού ως πολυσακχαρίτη που αποτελείται από αλυσίδες μορίων γλυκόζης και συντίθεται σε σχετικά μεγάλες ποσότητες ανά φυτά.Η γλυκόζη είναι ένας απλός τύπος ζάχαρης mdash;ή σακχαρίτης mdash;γνωστός ως μονοσακχαρίτης.Οι πολυσακχαρίτες είναι χτισμένοι από πολλές μονάδες μονοσακχαρίτη, ενδεχομένως χιλιάδες, ενώθηκαν μαζί.Η βιοσύνθεση του αμύλου στα φυτά ξεκινά με σάκχαρα που παράγονται από φωτοσύνθεση και περιλαμβάνει έναν αριθμό ενζύμων ή οργανικούς καταλύτες.

Δύο τύποι αμύλου παράγονται από φυτά.Η αμυλόζη αποτελείται από κυρίως μη διακλαδισμένες αλυσίδες μορίων γλυκόζης ή γλυκάνες, συνήθως 1.000 έως 4.400 σε αριθμό.Στην αμυλοπεκτίνη, οι αλυσίδες είναι πολλαπλές διακλαδισμένες και γενικά περιέχουν μεταξύ 10.000 και 100.000 γλυκάνων.Περίπου το 70% του αμύλου στα περισσότερα φυτά έχει τη μορφή αμυλοπεκτίνης, αλλά αυτό μπορεί να ποικίλει κάπως μεταξύ διαφορετικών ειδών.Τα φυτά αποθηκεύουν το άμυλο με τη μορφή κόκκων εντός των κυττάρων. Η βιοσύνθεση αμύλου λαμβάνει χώρα σε αμυλοπλάστες και επίσης σε κάποιο βαθμό σε χλωροπλάστες.Αυτοί είναι και οι δύο τύποι πλαστίδων mdash;σώματα εντός του φυτικού κυττάρου που εκτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες.Θεωρείται ότι προέρχονταν ως συμβιωτικά μπλε-πράσινα φύκια που ενσωματώθηκαν στα κύτταρα σε πρώιμο στάδιο στην εξέλιξη των φυτών.Μέσα σε αυτά τα πλαστίδια, τα μόρια αμύλου συναρμολογούνται από δομικά στοιχεία γλυκόζης.Οι μονάδες γλυκόζης δεσμεύονται μαζί όταν ένα άτομο υδρογόνου απομακρύνεται από μια ομάδα υδροξυλίου σε ένα μόριο γλυκόζης και μια ολόκληρη ομάδα υδροξυλίου απομακρύνεται από άλλη, στην πραγματικότητα απομακρύνοντας το νερό (H

2

O).Το υπόλοιπο άτομο οξυγόνου από ένα μόριο και στη συνέχεια δεσμεύεται με το άτομο άνθρακα από το οποίο απομακρύνθηκε η υδροξυλική ομάδα στο άλλο mdash.Η αντίδραση μπορεί να εκπροσωπηθεί ως: R-OH + HO-R RARR;R-O-R + H

2

O, όπου R αντιπροσωπεύει το υπόλοιπο μόριο γλυκόζης.Με αυτόν τον τρόπο δημιουργούνται μακρές αλυσίδες μορίων γλυκόζης.Αυτός ο τύπος δεσμού μεταξύ των μορίων σακχαρίτη είναι γνωστός ως γλυκοσιδικός δεσμός. Οι λεπτομέρειες της διαδικασίας είναι, ωστόσο, πιο περίπλοκες από αυτό που περιλαμβάνει έναν αριθμό ενζύμων mdash;αλλά μπορεί να συνοψιστεί ως εξής.Η διαδικασία ξεκινά με τον συνδυασμό της γλυκόζης-1-φωσφορικού με τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) για να σχηματίσει γλυκόζη διφωσφορικής αδενοσίνης (ΑϋΡ-γλυκόζη), καταλυόμενη από την ένζυμο agpase.Η ADP-γλυκόζη μπορεί στη συνέχεια να προσθέσει το μόριο γλυκόζης σε ένα υπάρχον μόριο γλυκόζης, σχηματίζοντας έναν γλυκοσιδικό δεσμό και επομένως, μέσω πολλών επαναλήψεων αυτής της διαδικασίας, δημιουργώντας ένα μόριο αμυλόζης.Αυτή η αντίδραση καταλύεται από ένζυμα συνθετάσης αμύλου.Η αμυλοπηκτίνη σχηματίζεται από τη δράση των ενζύμων διακλάδωσης αμύλου (SBEs) που δημιουργούν δεσμούς μεταξύ των υφιστάμενων αλυσίδων μορίων γλυκόζης για τη δημιουργία ενός διακλαδισμένου πολυμερούς.Η γλυκόζη, που παράγεται από τη φωτοσύνθεση, παρέχει άμεσες ενεργειακές ανάγκες, αλλά ένα αποθεματικό ενέργειας που θα χρησιμοποιηθεί όταν οι συνθήκες εμποδίζουν τη σύνθεση επαρκούς γλυκόζης έχει σαφή αξία επιβίωσης.Πολλά φυτά έχουν εξελιχθεί για να αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες αμύλου σε κονδύλους.Στις πατάτες, για παράδειγμα, το 60-80% του ξηρού βάρους αποτελείται από άμυλο.Από το 2011, υπάρχει μια σημαντική έρευνα που βρίσκεται σε εξέλιξη στη βιοσύνθεση αμύλου στα φυτά, με σκοπό την αύξηση της παραγωγής αμύλου ορισμένων καλλιεργειών τροφίμων.