Hva er stivelsesbiosyntese?

Stivelse er en type polymer kjent som et polysakkarid som består av kjeder av glukosemolekyler og syntetiseres i relativt store mengder av planter.Glukose er en enkel type sukker og mdash;eller sakkarid mdash;kjent som et monosakkarid.Polysakkarider er bygget fra mange monosakkaridenheter, muligens tusenvis, sammen.Stivelsesbiosyntese i planter begynner med sukker produsert ved fotosyntese og involverer en rekke enzymer, eller organiske katalysatorer.

To typer stivelse produseres av planter.Amylose består av stort sett uforgrenede kjeder av glukosemolekyler, eller glukaner, typisk 1000 til 4400 i antall.I amylopektin er kjedene multi-forgrenet og inneholder generelt mellom 10.000 og 100.000 glukaner.Cirka 70% av stivelsen i de fleste planter er i form av amylopektin, men dette kan variere noe mellom forskjellige arter.Planter lagrer stivelse i form av granuler i celler.

Stivelsebiosyntese finner sted i amyloplaster og også til en viss grad i kloroplaster.Dette er begge typer plastider og mdash;kropper i plantecellen som utfører spesialiserte funksjoner.De antas å ha sin opprinnelse som symbiotiske blågrønne alger som ble integrert i cellene på et tidlig stadium i utviklingen av planter.Innenfor disse plastidene er stivelsesmolekyler samlet fra glukosebyggesteiner.Glukosen kommer i form av en glukose-fosfatforbindelse som er et indirekte produkt av fotosyntese.

_{Molekyler av glukose har hydroksyl (OH) -grupper bundet til karbonatomer.Glukoseenheter binder seg sammen når et hydrogenatom fjernes fra en hydroksylgruppe på ett glukosemolekyl og en hel hydroksylgruppe fjernes fra et annet, og fjerner faktisk vann (H} 2 _{O).Det gjenværende oksygenatomet fra det ene molekylet binder deretter til karbonatomet som hydroksylgruppen ble fjernet på det andre mdash;Reaksjonen kan representeres som: R-OH + HO-R RARR;R-O-R + H} 2

O, der R står for resten av glukosemolekylet.På denne måten bygges lange kjeder av glukosemolekyler opp.Denne typen bindinger mellom sakkaridmolekyler er kjent som en glykosidbinding.

Detaljene i prosessen er imidlertid mer kompliserte enn dette mdash;involverer en rekke enzymer og mdash;men kan oppsummeres som følger.Prosessen starter med kombinasjonen av glukose-1-fosfat med adenosintrifosfat (ATP) for å danne adenosin-difosfat glukose (ADP-glukose), katalysert av enzymet AgPase.ADP-glukose kan deretter tilsette glukosemolekylet til et eksisterende glukosemolekyl, og danne en glykosidbinding og dermed gjennom mange repetisjoner av denne prosessen, bygge opp et amylosemolekyl.Denne reaksjonen katalyseres av stivelsessyntase -enzymer.Amylopectin dannes ved virkning av stivelsesforgreningsenzymer (SBE) som smi sammenkoblinger mellom eksisterende kjeder av glukosemolekyler for å skape en forgrenet polymer.

Formålet med stivelsesbiosyntese i planter er å gi en energibutikk.Glukose, produsert ved fotosyntese, sørger for umiddelbare energibehov, men en reserve av energi som skal brukes når forhold forhindrer syntese av tilstrekkelig glukose har en klar overlevelsesverdi.Mange planter har utviklet seg til å lagre store mengder stivelse i knoller;I poteter består for eksempel 60-80% av tørrvekten av stivelse.Fra 2011 er det en betydelig mengde forskning på stivelse av stivelse biosyntese i planter, med tanke på å øke stivelsesproduksjonen av visse matvekster.