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 des liaisons de l’amylose et de l’amylopectine (qui constituent l’amidon) tandis que le R-Enzyme attaque les liaisons 1 : 6 de l’amylopectine, de sorte que l’amidon est hydrolysé pour donner des unités disaccharidiques c’est-à-dire .e., le maltose. Enfin, l’enzyme maltase convertit le maltose en molécules de glucose.
(2) Par l’enzyme amidon phosphorylase.
Le glucose-1-phosphate peut être converti en glucose par l’enzyme phosphatase.
Synthèse de l’amidon :
La synthèse de l’amidon implique la synthèse simultanée de l’amylose (avec des liaisons α-(1 : 4) glycosidiques) et de l’amylopectine (avec des liaisons α-(1 : 6) glycosidiques), les deux constituants importants de l’amidon.
(A) Synthèse de l’amylose (ou liaisons α-(1 : 4) glycosidiques) :
La synthèse de l’amylose peut se faire par l’une des voies suivantes :-
(1) Selon Hanes (1940), l’amylose peut être synthétisée en présence de l’enzyme amidon phosphorylase à partir de glucose-1-phosphate et d’une molécule acceptrice constituée d’environ 3 à 20 unités de glucose reliées entre elles par des liaisons α-(1 : 4) glycosidiques.
(2) Formation de liaisons α-(1 : 4) liaisons glycosidiques peut également avoir lieu en présence de l’enzyme UDPG-transglycosylase (amylose synthétase) par le transfert de glucose de l’UDPG (Uridine Di Phosphate Glucose) à une molécule acceptrice constituée de 2 à 4 unités de glucose ou plus reliées entre elles par des liaisons α-(1 : 4) glycosidiques ou même une molécule d’amidon.
La structure de l’UDPG est donnée ci-dessous :
UDPG (Uridine Diphosphate Glucose)
Avertissements :
(3) Selon Akazawa et al (1964) la molécule de glucose obtenue à la suite de l’hydrolyse du saccharose en présence de l’enzyme sucrase est transférée à la molécule d’UDP (Uridine Di Phosphate) pour former l’UDPG. Sous forme d’UDPG, la molécule de glucose est transférée à l’amidon (Fig. 13.2)
(4) Formation de liaisons α-(1 : 4) des liaisons glycosidiques conduisant à la synthèse de ; l’amylose peut également avoir lieu en présence de D-Enzyme par le transfert de deux ou plusieurs unités de glucose des maltodextrines (constituées de plus de deux unités de glucose) à une variété d’accepteurs tels que les molécules de maltotroise, maltotetrose.
(B) Synthèse de l’amylopectine (ou liaisons α-(1 : 6) glycosidiques) :
Elle a lieu en présence de Q-Enzyme par le transfert de petites chaînes d’unités de glucose reliées entre elles par des liaisons α-(1 : 4) glycosidiques à une molécule acceptrice constituée d’au moins quatre unités de glucose liées α (1:4). La liaison α-(1 : 6) glycosidique est établie entre le C-1 de l’unité de glucose terminale de la molécule donneuse et le C-6 de l’une des unités de glucose de la molécule acceptrice (Fig. 13.3).
Décomposition de la cellulose :
La cellulose est une molécule glucidique polymère à chaîne droite (un glucane), composée d’un grand nombre d’unités de D-glucopyranose reliées entre elles par des liaisons β(1 → 4) glycosidiques. Dans la nature, la cellulose est décomposée par hydrolyse enzymatique grâce aux enzymes appelées celluloses. Ces enzymes qui sont souvent regroupées sous le nom générique de cellulase, attaquent de façon aléatoire les liaisons β(1 → 4) glycosidiques de la chaîne de cellulose formant d’abord des cellodextrines puis des disaccharides appelés cellobiose. Le cellobiose est ensuite hydrolysé en glucose par l’enzyme cellobiose.
Les enzymes dégradant la cellulose ne sont pas présentes chez les plantes ou les humains. On ne les trouve que chez certains organismes comme les ruminants, les termites, certaines bactéries et certains protozoaires.
(Division Ruminantia des ongulés à doigts pairs comme un cerf, une antilope, un mouton, une chèvre ou une vache).
Synthèse de la cellulose :
Les longues chaînes non ramifiées de cellulose (constituées de résidus de glucose β(1→4) liés) sont synthétisées dans les plantes par les enzymes appelées cellulose synthases. L’enzyme cellulose synthase est un complexe multisubmit qui est situé sur la membrane plasmique et transfère un résidu de glucose d’un donneur de nucléotide de sucre appelé uridine diphosphate glucose (UDPG) à une molécule acceptrice formant un accepteur β (1 → 4) glucosyle.
UDPG + accepteur → UDP + β (1→4) glucosyl-accepteur
On pense que les stérols-glycosides (c’est-à-dire les stérols joints à une chaîne d’une ou plusieurs unités de glucose) tels que le β-sitostérol glucoside (Fig. 13.4), agissent probablement comme des accepteurs initiaux qui commencent l’allongement de la chaîne de cellulose. Le processus se poursuit, et une fois que la chaîne de cellulose a atteint la longueur souhaitée, le stérol est coupé du glucane (chaîne de cellulose) par l’enzyme endoglucanase présente dans la membrane plasmique. Les chaînes de cellulose séparées sont alors extrudées sur la face externe de la membrane plasmique (figure 13.5).
Il existe des preuves suggérant que le glucose de l’UDPG provient du saccharose, par l’action de l’enzyme réversible saccharose synthétase (Fig. 13.5). Alternativement, l’UDP-glucose peut être directement obtenu à partir du cytoplasme.
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