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 legami dell’amilosio e dell’amilopectina (che costituiscono l’amido) mentre l’enzima R attacca 1:6 legami dell’amilopectina, in modo che l’amido venga idrolizzato per produrre unità di disaccaridi, ovvero.e., maltosio. Infine, l’enzima maltasi converte il maltosio in molecole di glucosio.
(2) Dall’enzima amido fosforilasi.
Il glucosio-1-fosfato può essere convertito in glucosio dall’enzima fosfatasi.
Sintesi dell’amido:
La sintesi dell’amido comporta la sintesi simultanea di amilosio (con legami glicosidici α-(1: 4)) e amilopectina (con legami glicosidici α-(1: 6)), i due importanti costituenti dell’amido.
(A) Sintesi dell’amilosio (o legami glicosidici α-(1: 4)):
La sintesi dell’amilosio può avvenire in uno dei seguenti modi:-
(1) Secondo Hanes (1940) l’amilosio può essere sintetizzato in presenza dell’enzima amido fosforilasi da glucosio-1-fosfato e una molecola accettore costituita da circa 3 a 20 unità di glucosio unite insieme da legami glicosidici α-(1: 4).
(2) Formazione di α-(1 : 4) legami glicosidici può avvenire anche in presenza dell’enzima UDPG-transglicosilasi (amilosio sintetasi) mediante il trasferimento di glucosio dall’UDPG (Uridina Di Fosfato Glucosio) a una molecola accettore costituita da 2 a 4 o più unità di glucosio unite da legami glicosidici α-(1 : 4) o anche una molecola di amido.
La struttura dell’UDPG è riportata di seguito:
UDPG (Uridina Difosfato Glucosio)
ADVERTISIMENTI:
(3) Secondo Akazawa et al (1964) la molecola di glucosio ottenuta come risultato dell’idrolisi del saccarosio in presenza dell’enzima sucrasi viene trasferita alla molecola UDP (Uridina Di Fosfato) per formare UDPG. Formando UDPG la molecola di glucosio viene trasferita all’amido (Fig. 13.2)
(4) Formazione di α-(1: 4) legami glicosidici che portano alla sintesi di; amilosio può avvenire anche in presenza del D-Enzima tramite il trasferimento di due o più unità di glucosio dalle maltodestrine (costituite da più di due unità di glucosio) a una varietà di accettori come le molecole di maltotropio, maltosio.
(B) Sintesi dell’amilopectina (o legami glicosidici α-(1: 6)):
Si verifica in presenza di Q-Enzima tramite il trasferimento di piccole catene di unità di glucosio unite da legami glicosidici α-(1: 4) a una molecola accettore costituita da almeno quattro unità di glucosio legate α (1:4). Il legame glicosidico α-(1: 6) si stabilisce tra C-1 dell’unità di glucosio terminale della molecola donatrice e C-6 di una delle unità di glucosio della molecola accettore (Fig. 13.3).
Scomposizione della cellulosa:
La cellulosa è una molecola di carboidrato polimerico a catena diritta (un glucano), composta da un gran numero di unità di D-glucopiranosio unite da legami glicosidici β(1 → 4). In natura, la cellulosa viene scomposta per idrolisi enzimatica attraverso gli enzimi chiamati cellulosi. Questi enzimi, spesso raggruppati sotto il nome generico di cellulasi, attaccano in modo casuale i legami glicosidici β(1 → 4) della catena di cellulosa formando prima le cellodestrine e poi i disaccaridi chiamati cellobiosi. Il cellobiosio viene poi idrolizzato a glucosio dall’enzima cellobiosio.
Gli enzimi che degradano la cellulosa non si trovano nelle piante o negli esseri umani. Si trovano solo in certi organismi come i ruminanti, le termiti, alcuni batteri e certi protozoi.
(Divisione Ruminantia degli ungulati pari come il cervo, l’antilope, la pecora, la capra o la mucca).
Sintesi della cellulosa:
Lunghe catene non ramificate di cellulosa (costituite da residui di glucosio legati in β(1→4)) sono sintetizzate nelle piante dagli enzimi chiamati sintasi della cellulosa. L’enzima cellulosa sintasi è un complesso multi-sottomesso che si trova sulla membrana plasmatica e trasferisce un residuo di glucosio da un donatore di nucleotidi di zucchero chiamato uridina difosfato di glucosio (UDPG) ad una molecola accettore formando β (1 → 4) accettore glucosilico.
UDPG + Accettore → UDP + β (1→4) accettore di glucosile
Si ritiene che gli sterolo-glicosidi (cioè steroli uniti a una catena di una o più unità di glucosio) come il β-sitosterolo glucoside (Fig. 13.4), probabilmente agiscano come accettori iniziali che iniziano l’allungamento della catena di cellulosa. Il processo continua, e dopo che la catena di cellulosa ha raggiunto la lunghezza desiderata, lo sterolo viene tagliato dal glucano (catena di cellulosa) dall’enzima endoglucanasi presente nella membrana plasmatica. Le catene di cellulosa separate vengono quindi estruse sul lato esterno della membrana plasmatica (Fig. 13.5).
Ci sono prove che suggeriscono che il glucosio nell’UDPG provenga dal saccarosio, per azione dell’enzima reversibile saccarosio sintetasi (Fig. 13.5). In alternativa, l’UDP-glucosio può essere ottenuto direttamente dal citoplasma.
