10. Ферментативное превращение углевода в растениях.

При фотосинтезе в растениях образуются не только простые сахара но и др более сложные органические соединения: крахмал, клетчатка и др. Также может интенсивно идти процесс распада сложных углеводов до простых сахаров. Это происходит пари прорастании семян когда крахмал содержащийся в эндосперме или семядолях разлагается до простых сахаров необходимых для развития зародыша. Подобный процесс распада крахмала и др соединений происходит в вегетативных органов растения при их отмирании. Продукты распада передвигаются в плоды и семена где исподльзуются для синтеза сложных веществ. Такие образования углеводов в растении являются очень подвижными соединениями, которые принимают участия в большом количестве реакций обмена веществ. Например синтез сахарозы:

1. фруктозо 6 фосфат полученный в 7-ой реакции фотосинтеза подвергается изомеризации в глюкозе 6 фосфате.

Фермент: глюкозо фосфат изомераза

Формула 20

2. изомеризация глюкозо 6 фосфата в глюкозо 1 фосфат.

Фермент: глюкозо фосфат мутаза

Формула 21

3. глюкозо 1 фосфат взаимодействует с уридин 3 фосфатом.

Реакция идет в несколько этапов, участвует комплекс ферментов.

Формула 22

4. дефосфорелирование фруктозо 6 фосфата .

Фермент: фосфотаза

Формула 23

5. уридин ди фосфат глюкоза взаимодействует со свободной фруктозой.

Фермент: сахароза УДФ гликозил трансфераза.

Формула 24

Синтез сахарозы в клетках растений идет постоянно и непрерывно и одновременно с ними идет синтез уредин 3 фосфата которые необходимы для этого процесса.

11……………………………………………………………….

синтез крахмала

Для большинства зерновых культур крахмал является основным запасным веществом. Он образуется из продуктов фотосинтеза, поскольку амилоза и амилопектин имеют разное пространственное строение, то их синтез идет по разному. Амилоза это линейный углевод . Молекулы глюкозы соединены в ней пептидной связью С1-4 , синтез амилозы идет из глюкозо 1 фосфата с участием фермента фосфорилазы. От первого углеродного атома глюкозо фосфата отщепляется остаток фосфорной кислоты и образуется пептидная связь С1-4, и свободная фосфорная кислота. Для того чтобы шел синтез амилозы необходимо чтобы в среде присутствовала затравка, это 4,5 молекул глюкозы соединенных связью С1-4. При наличии затравки синтез амилозы идет быстро и непрерывно. Для синтеза разветвленной молекуле амилопектина, где в ответвлениях гликозидная связь С1-6 , необходим фермент: глюкан ветвящая гликозил трансфераза или Q- фермент. При участии этого фермента происходит синтез гликозидной связи С1-6 , и амилоза превращается в амилопектин. Если в окружающей среде в достаточном количестве присутствует фосфорилаза, Q- фермент, затравка и глюкозо 1 фосфата то синтез амилопектина может идти на прямую минуя стадию амилозы. Второй путь синтеза крахмала в растениях из ди сахарида – сахарозы. Фермент: синтетаза крахмала. Схематично этот процесс идет след образом: сахароза +УТФ= глюкоза +УДФ, глюкоза +УДФ + затравка = амилоза.

Для синтеза крахмала по этому пути необходимо чтобы параллельно шел синтез УТФ в растениях. Существуют и другие пути синтеза крахмала , но встречаются они гораздо реже.

Распад крахмала

Основные ферменты которые ведут гидролиз крахмала: а-милаза и в-амилаза. в-амилаза гидрализует связи С1-4 с каждого конца амилопектина до разветвлений. Амилозу в-амилаза гидрализует на 70%, т.к. в некоторых участках амилазы присутсвуют также структуры которые не поддаются действию в-амилазы. Гидралиьтичесское расщепление этих структур идет под действием Z-фермента, поэтому амилоза гидрализуется на 100%. Связи С1-6 в амилопектине гидрализуются R-ферментом. Таким образом полное гидролитическое расщепление крахмала возможно при совмесном действии а-милазы и в-амилазы, Z-фермента и R-фермента. Еще один путь расщепления крахмала с участием фосфорной кислоты и фермента фосфорилазы; таким путем распадается только амилоза с образованием глюкозо 1 фосфата. Преобладает путь распада крахмала 1-ый с участвующим ферментом.

Превращение углеводов др в др.

В растениях во время их роста и развития углеводы легко превращаются др. в др. через фосфорные эфиры. Превращение глюкозу во фруктозу:

1) фосфорелирование глюкозы.

Фермент: гексогеназа.

Формула 25

2)реакция изомеризации глюкозо 6 фосфата во фруктозо 6 фосфат.

Фермент: изомераза

Формула26

4. де фосфорелирование фруктозо 6 фосфата

Формула 27

Также легко глюкоза превращается в манозу. Первые две реакции идут аналогично. В третьей реакции фруктозо 6 фосфат изомеризуется в манозо 6 фосфат.

Фермент: фруктозо фосфат изомераза.

Формула 28

В следующей реакции от манозо 6 фосфата происходит отщепление остатка фосфорной кислотыс участием воды с образованием маннозы.

Фермент: фосфотаза

Формула 29

Превращение гексоз в пентозы идет с обязательным участием УТФ и НАД.