Тема 8 Дыхание

Синтез крахмала

Крахмал синтезируется в растениях путем последовательных реакций трансгликозилирования. Донором глюкозы служит сахароза. Акцептор глюкозы представляет собой небольшую молекулу олигосахарида. Так, например, в случае синтеза крахмала акцептором может служить даже мальтоза.

Синтез крахмала протекает двухступенчато. Вначале синтезируется амилоза как более простой компонент крахмала. Затем часть амилозы используется для синтеза амилопектина. Фермент (крахмал-синтетаза), катализирующий синтез, переносит гликозильные остатки глюкозы при участии ADPG или UDPG на затравку крахмала. Затравка представляет собой низкомолекулярный полисахарид, содержащий 3-7 остатков глюкозы. Наращивание цепи происходит по a1 ® 4 гликозидной связи.

Схематично синтез амилозы можно представить в виде следующих реакций:

Сахароза + UDP ® UDPG + Фруктоза;

UDPG + Затравка ¾® Крахмал + UDP

(крахмал) (амилоза)

Амилопектин образуется в результате совместного действия крахмал-синтетазы и a1 ® 6 ветвящего фермента (Q-фермента). Последний переносит олигосахаридный фрагмент, построенный из остатков глюкоз, соединенных a1 ® 4 гликозидной связью, в положение a1 ® 6. Под действием Q-фермента происходит синтез разветвленной части амилопектина.

Для осуществления всех реакций в живых организмах требуется постоянный приток энергии. Основным источником энергии в живой клетке является дыхание.

Дыхание — это окислительно-восстановительный процесс расщепления (диссимиляции) органических веществ (углеводов, липидов) с выделением энергии. При окислении высвобождается та энергия, которую аккумулировали зеленые растения в процессе фотосинтеза.

Общее уравнение дыхания:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ ® 6СО₂ + 6Н₂О + 2780 кДж

Это уравнение аэробного дыхания. Наряду с этим существуют организмы более древние в эволюционном отношении, у которых процесс окисления органических веществ идет в анаэробных условиях. Этот тип окисления впервые был изучен у микроорганизмов и получил название «брожение».

Различают три основные типа брожения:

1. Спиртовое

С₆Н₁₂О₆ ® 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + Q кДж;

Лежит в основе производства вина, пива, хлеба

.2 Молочнокислое

Играет большую роль при изготовлении молочнокислых продуктов, кваса, хлебных заквасок, квашении овощей, получении молочной кислоты.

3. Масляно-кислое

С₆Н₁₂О₆ ® СН₃СН₂СН₂СООН + 2Н₂ + 2СО₂ + Q кДж

Вследствие неприятного вкуса и запаха масляной кислоты не находит применения, но оно вызывает порчу пищевых продуктов: картофеля, овощей, вспучивание сыра, прогоркание масла.

Кроме этих основных видов брожения в природе существуют пропионовокислое, уксуснокислое, ацетоновое и другие виды.

Для растений, животных и человека характерен аэробный распад углеводов.