ADVERTISEMENTS:
In this article we will discuss about the breakdown and synthesis of: 1. Sucrose 2. Starch and 3. Cellulose in Plants.
Breakdown of Sucrose:
Sucrose is broken down or hydrolysed to yield glucose and fructose in the presence of the enzyme invertase or sucrase. The reaction is irreversible.
Synthesis of Sucrose:
Synthesis of sucrose in plants may take place by 3 different ways:
ADVERTISEMENTS:
(1) From Glucose-1-Phosphate and Fructose in the presence of the enzyme sucrose phosphorylase e.g., in bacteria.
(2) From UDPG (Uridine Di-Phosphate Glucose) and Fructose in the presence of the enzyme sucrose synthetase e.g., in higher plants.
(3) From UDPG and Fructose-6-phosphate in the presence of the enzyme sucrose phosphate synthetase e.g., in higher plants.
Sucrose-phosphate thus produced is hydrolysed in the presence of the enzyme phosphatase to yield sucrose.
Breakdown of Starch:
Breakdown or the hydrolysis of starch to yield its constituent a-D-Glucose units may take place in two ways:
(1) By the enzyme diastase:
In fact diastase is not a single enzyme but a complex of many enzymes which are as follows:
(i) α-amylase,
(ii) β-amylase,
ADVERTISEMENTS:
(iii) R-Enzyme,
(iv) Maltase
α-amylase and β-amylase attack 1 : 4 ligações de amilose e amilopectina (que constituem o amido) enquanto a R-Enzima ataca 1 : 6 ligações de amilopectina, de modo a que o amido seja hidrolisado para produzir unidades dissacarídeo i.e., maltose. Finalmente, a enzima maltase converte a maltose em moléculas de glicose.
(2) Pela enzima amido fosforilase.
Glucose-1-Fosfato pode ser convertido em glicose pela enzima fosfatase.
Síntese de Amido:
Síntese de Amido envolve a síntese simultânea de amilose (com α-(1: 4) ligações glicosídicas) e amilopectina (com α-(1: 6) ligações glicosídicas), os dois importantes constituintes do amido.
(A) Síntese de Amilose (ou α-(1: 4) Ligações Glicosídicas):
Síntese de amilose pode ser realizada por qualquer uma das seguintes formas:-
(1) De acordo com Hanes (1940) a amilose pode ser sintetizada na presença da enzima fosforilase de amido de glucose-1-fosfato e de uma molécula aceitadora constituída por cerca de 3 a 20 unidades de glucose unidas por α-(1: 4) ligações glicosídicas.
(2) Formação de α-(1 : 4) ligações glicosídicas também podem ocorrer na presença da enzima UDPG-transglicosilase (amilose sintetase) através da transferência de glicose da UDPG (Uridine Di Phosphate Glucose) para uma molécula receptora composta por 2 a 4 ou mais unidades de glicose unidas por α-(1 : 4) ligações glicosídicas ou mesmo uma molécula de amido.
A estrutura do UDPG é dada abaixo:
UDPG (Glucose difosfato de Uridina)
ADVERTISEMENTOS:
(3) De acordo com Akazawa et al (1964) a molécula de glicose obtida como resultado da hidrólise da sacarose na presença da enzima sucrase é transferida para a molécula UDP (Uridina Di Fosfato) para formar a UDPG. Formando UDPG a molécula de glicose é transferida para o amido (Fig. 13.2)
(4) Formação de α-(1: 4) ligações glicosídicas que levam à síntese de; a amilose também pode ocorrer na presença de D-Enzyme através da transferência de duas ou mais unidades de glicose de maltodextrinas (consistindo de mais de duas unidades de glicose) para uma variedade de aceitadores, como moléculas de maltotroise, maltotetrose.
(B) Síntese de Amilopectina (Ou α-(1: 6) Ligações Glicosídicas):
Ocorre na presença de Q-Enzyme através da transferência de pequenas cadeias de unidades de glucose unidas por α-(1: 4) ligações glicosídicas para uma molécula de aceitação composta por pelo menos quatro unidades de glucose unidas por α (1:4). A ligação glicosídica α-(1: 6) é estabelecida entre C-1 da unidade terminal de glicose da molécula doadora e C-6 de uma das unidades de glicose da molécula do aceitador (Fig. 13.3).
Quebra de Celulose:
Celulose é uma molécula de carboidrato polimérico de cadeia reta (um glucano), composta de um grande número de unidades de D-glucopiranose unidas por β(1 → 4) ligações glicosídicas. Na natureza, a celulose é decomposta por hidrólise enzimática através das enzimas chamadas celuloses. Estas enzimas que são frequentemente agrupadas sob o nome genérico celulase, atacam aleatoriamente β(1 → 4) ligações glicosídicas da cadeia celulósica formando primeiro as celodextrinas e depois os dissacáridos chamados de celobiose. A celobiose é então hidrolisada à glicose pela enzima cellobiose.
As enzimas degradantes da celulose não são encontradas em plantas ou seres humanos. Estas são encontradas apenas em certos organismos como ruminantes, cupins, algumas bactérias e certos protozoários.
(Divisão Ruminantia de ungulados de dedos pares, tais como veados, antílopes, ovelhas, cabras ou vacas).
Síntese de Celulose:
Longas cadeias não ramificadas de celulose (consistindo de β(1→4) resíduos de glicose ligados) são sintetizados nas plantas pelas enzimas chamadas de sínteses celulósicas. A enzima cellulose synthase é um complexo multi-submissão que está situado na membrana plasmática e transfere um resíduo de glicose de um doador de nucleotídeos de açúcar chamado glicose difosfato de uridina (UDPG) para uma molécula aceitadora formando β (1 → 4) glucosyl acceptor.
UDPG + Aceitador → UDP + β (1→4) glucosyl-acceptor
Acredita-se que os esteróis glicosídeos (ou seja, esteróis unidos a uma cadeia de uma ou mais unidades de glicose) como o glucosídeo β-sitosterol (Fig. 13.4), provavelmente atuam como aceitadores iniciais que iniciam o alongamento da cadeia da celulose. O processo continua, e após a cadeia de celulose ter atingido o comprimento desejado, o esterol é cortado do glucano (Cadeia de Celulose) pela enzima endoglucanase presente na membrana plasmática. As cadeias de celulose separadas são então extrudidas no lado externo da membrana plasmática (Fig. 13.5).
Existem evidências que sugerem que a glicose na UDPG vem da sacarose, pela ação da enzima reversível sacarose sintetase (Fig. 13.5). Alternativamente, a UDP-glucose pode ser obtida diretamente a partir do citoplasma.
