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 bindningar av amylos och amylopektin (som utgör stärkelsen) medan R-enzym angriper 1 : 6 bindningar av amylopektin, så att stärkelsen hydrolyseras för att ge disackaridenheter i.e., maltos. Slutligen omvandlar enzymet maltas maltos till glukosmolekyler.
(2) Genom enzymet stärkelsefosforylas.
Glukos-1-fosfat kan omvandlas till glukos av enzymet fosfatas.
Syntes av stärkelse:
Syntesen av stärkelse innebär samtidig syntes av amylos (med α-(1: 4)-glykosidbindningar) och amylopektin (med α-(1: 6)-glykosidbindningar), de två viktiga beståndsdelarna i stärkelse.
(A) Syntes av amylos (eller α-(1: 4) glykosidiska bindningar):
Syntesen av amylos kan ske på något av följande sätt:-
(1) Enligt Hanes (1940) kan amylos syntetiseras i närvaro av enzymet stärkelsefosforylas från glukos-1-fosfat och en acceptormolekyl bestående av cirka 3 till 20 glukosenheter som är sammanfogade med α-(1: 4)-glykosidiska bindningar.
(2) Bildning av α-(1 : 4) glykosidiska bindningar kan också ske i närvaro av enzymet UDPG-transglykosylas (amylosesyntetas) genom överföring av glukos från UDPG (Uridindifosfatglukos) till en acceptormolekyl bestående av 2 till 4 eller fler glukosenheter som är sammanfogade med α-(1 : 4) glykosidiska bindningar eller till och med en stärkelsemolekyl.
Strukturen för UDPG ges nedan:
UDPG (Uridindifosfatglukos)
ADVERTISERINGAR:
(3) Enligt Akazawa et al (1964) överförs glukosmolekylen som erhålls som ett resultat av hydrolys av sackaros i närvaro av enzymet sukras till UDP-molekylen (Uridindifosfat) för att bilda UDPG. I form av UDPG överförs glukosmolekylen till stärkelse (fig. 13).2)
(4) Bildning av α-(1: 4) glykosidiska bindningar som leder till syntesen av; amylos kan också ske i närvaro av D-enzym genom överföring av två eller flera glukosenheter från maltodextriner (som består av mer än två glukosenheter) till en mängd olika acceptorer såsom maltotroise, maltotetrosemolekyler.
(B) Syntes av amylopektin (eller α-(1: 6) glykosidiska bindningar):
Det sker i närvaro av Q-enzym genom överföring av små kedjor av glukosenheter som är sammanlänkade med α-(1: 4)-glykosidiska bindningar till en acceptormolekyl som består av minst fyra α-(1: 4)-länkade glukosenheter. α-(1: 6)-glykosidbindningen etableras mellan C-1 av den terminala glukosenheten i givarmolekylen och C-6 av en av glukosenheterna i acceptormolekylen (fig. 13.3).
Brytning av cellulosa:
Cellulosa är en rak kedja av polymera kolhydratmolekyler (en glukan) som består av ett stort antal D-glukopyranosenheter som är sammanfogade med β(1 → 4)-glykosidiska bindningar. I naturen bryts cellulosa ner genom enzymatisk hydrolys genom de enzymer som kallas celluloser. Dessa enzymer, som ofta samlas under det generiska namnet cellulas, angriper slumpmässigt β(1 → 4)-glykosidbindningarna i cellulosakedjan och bildar först cellodextriner och sedan disackarider som kallas cellobiose. Cellobiose hydrolyseras sedan till glukos av enzymet cellobiose.
Cellulosa nedbrytande enzymer finns inte hos växter eller människor. De finns endast i vissa organismer som idisslare, termiter, vissa bakterier och vissa protozoer.
(Divisionen Ruminantia av jämnåriga hovdjur som hjort, antilop, får, get eller ko).
Syntes av cellulosa:
Långa oförgrenade kedjor av cellulosa (bestående av β(1→4) länkade glukosrester) syntetiseras i växter av de enzymer som kallas cellulosasyntaser. Enzymet cellulosasyntas är ett multi-submit-komplex som ligger på plasmamembranet och överför en glukosrest från en sockernukleotiddonator som kallas uridindifosfatglukos (UDPG) till en acceptormolekyl som bildar β (1 → 4) glukosylacceptor.
UDPG + acceptor → UDP + β (1→4) glukosyl-acceptor
Det antas att sterolglykosider (dvs. steroler som är förenade med en kedja av en eller flera glukosenheter), såsom β-sitosterolglukosid (fig. 13.4), troligen fungerar som initiala acceptorer som startar förlängningen av cellulosakedjan. Processen fortsätter, och när cellulosakedjan har uppnått önskad längd skärs sterolen av från glukanen (cellulosakedjan) av det enzym endoglukanas som finns i plasmamembranet. De separerade cellulosakedjorna extruderas sedan på plasmamembranets utsida (fig. 13.5).
Det finns belägg för att glukos i UDPG kommer från sackaros, genom verkan av det reversibla enzymet sackarossyntetas (Fig. 13.5). Alternativt kan UDP-glukos fås direkt från cytoplasma.
