سنتز ساکارز و نشاسته در گیاه 1

اهداف:

• آشنایی با سنتز نشاسته
• آشنایی با سنتز ساکارز

شرح درس:

نقش اصلی فتوسنتز تامین انرژی و کربن لازم برای نگهداری و رشد بافت های فتوسنتزی و کل گیاه است. طی ساعات روشنایی روز بخشی از تولیدات فتوسنتزی به صورت ساکارز از برگ به سایر بافت های گیاه منتقل و بخشی دیگر موقتاً در برگ ذخیره می شود. بسیاری از گیاهان زراعی مانند سویا، اسفناج و تنباکو تولیدات فتوسنتزی مازاد را به صورت نشاسته در کلروپلاست ذخیره می کنند و برخی دیگر از گیاهان مانند گندم، جو و یولاف نشاسته را ذخیره نکرده، بلکه مقدار زیادی ساکارز را در واکوئل به صورت موقت انبار می کنند.

این نشاسته و ساکارز بعداً به فرم قابل انتقال در آمده و مواد مورد نیاز تنفس و سایر نیازهای متابولیکی را طی شب و یا دوره هایی که تولید فتوسنتزی اندک است تامین می کنند. ساکارزی که از سلول برگ صادر و به بافت های غیرفتوسنتزی فرستاده می شود، ممکن است بلافاصله صرف فعالیت های متابولیکی شود، موقتاً به صورت ساکارز در واکوئل ها ذخیره گردد و یا به نشاسته تبدیل شده و برای مدت های طولانی تر در کلروپلاست ها ذخیره شود.

ساخت نشاسته در کلروپلاست

نشاسته کربوهیدرات ذخیره ای اصلی در گیاهان عالی است که در دو فرم وجود دارد.

• آمیلوز یک پلیمر خطی گلوکز است که از طریق پیوستن گلوکزهای مجاور توسط کربن های اول و چهارم به وجود می آید. در نتیجه آمیلوز را به عنوان یک آلفای 1 و 4 گلوکان می شناسند.
• آمیلوپکتین شبیه آمیلوز است، با این تفاوت که پیوندهای آلفا-1و6 به ازای هر 24تا30 واحد گلوکز سبب منشعب شدن مولکول می شود. آمیلوپکتین شباهت زیادی به گلیکوژن که کربوهیدرات ذخیره ای اصلی در حیوانات است دارد. درجه ی انشعاب گلیکوژن بیشتر است،به طوری که به جای یک پیوند-آلفا(1و6) در هر 30 گلوکز در هر 10 گلوکز یک پیوند آلفا- (1و6) وجود دارد.

محل تولید نشاسته در برگ گیاه در کلروپلاست است. میکروگراف الکترونی از کلروپلاست گیاهان سه کربنه و کلروپلاست سلول غلاف آوندی گیاهان چهارکربنه اجسام بزرگ نشاسته ای را نشان می دهند. به علاوه، دو آنزیم اصلی دخیل در سنتز نشاسته یعنی ADP گلوکز فسفریلاز و استارچ سینتاز در کلروپلاست دیده می شوند. سنتز نشاسته در کلروپلاست با فروکتوز-6- فسفات (F6P) که یکی از ترکیبات حدواسط تولید شده از چرخه کالوین است شروع می شود.

و آنزیم کلروپلاستی، یعنی هگزوز-فسفات ایزومراز و فسفوگلوکوموتاز F6P را به گلوکز-1- فسفات تبدیل می کنند که متعاقباً با ATP واکنش داده تا ADP- گلوکز را تشکیل دهد. این واکنش توسط آنزیم ADP- گلوکز فسفریلاز کاتالیز می شود. ADP گلوکز یک فرم فعال از گلوکز است و نشاسته از آن به وجود می آید.

ساخت نشاسته در کلروپلاست

در نهایت استارچ سینتاز تشکیل یک اتصال جدید آلفا-(1و4) را کاتالیز کرده و سبب پیوستن یک گلوکز دیگر به زنجیره می شود.
تشکیل اتصال های آلفا(1و6) که با ایجاد انشعابات، آمیلوپکتین را به وجود می آورند توسط آنزیم انشعاب دهنده که به آن آنزیم Q نیز می گویند، کاتالیز می شود.

تولید ساکارز

ساکارز یک دی ساکارید محلول متشکل از یک گلوکز و یک فروکتوز است. ساکارز یکی از فراوان ترین فرآورده های طبیعی است که نه تنها در زندگی گیاه نقش حیاتی دارد،بلکه یک فرآورده ی مهم تجاری نیز محسوب می شود. ساکارز ممکن است مانند آنچه در چغندرقند و نیشکر دیده می شود با ذخیره شدن در واکوئل سلول های ذخیره ای به عنوان یک فرآورده فتوسنتزی ذخیره ای عمل کند.همچنین ممکن است با انتقال به بافت های غیرفتوسنتزی در گیاه به مصرف مستقیم متابولیسم گیاهی یا تبدیل به نشاسته برسد. ساکارز تا کنون عمده ترین شکل قند در نقل و انتقالات مواد در داخل گیاه محسوب می شود.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فاضل صحرانشین سامانی
تنظیم: مریم فروزان کیا