Sinteza, transformarea, depunerea și importanța glucidelor

Dorin Vlad-Ștefan

Cuprins

Glucidele Structură Clasificare Sinteza glucidelor:

Transformări ale glucozeiSinteza amidonuluiSinteza celulozei

Hemiceluloze Pectinele Depozitarea glucidelor

AmidonulInulina

Importanța fiziologică a glucidelor Importanța economică a glucidelor

Glucidele

Glucidele sunt molecule organice sau macromolecule, care se găsesc în toate organismele vii.

Glucidele poartă denumirea de carbohidrați, hidrați de carbon, dar structural denumirea cea mai corectă ar fi polihidroxi-aldehide și cetone

Structură

Monolucidele derivă de la polialcoolii cu 3-7 atomi de carbon, la care o funcție alcoolică este oxidată fie în functie aldehidică, fie cetonică.

Zaharurile cu funcția aldehidică sunt aldoze (ex. glucoza), iar cele cu funcția cetonică sunt cetoze (ex. fructoza)

Monoglucidele pot exista într-o formă deschisă sau sub formă ciclică, unde carbonilul și gruparea hidroxilică formează un semiacetal

Monozaharidele se pot lega împreună pentru a forma polizaharide prin intermediul legăturilor glicozidice.

Clasificare

Monoglucidele: glucoză, fructoză, riboză, manoză

Diglucidele: celobioză, izomaltoză, zaharoză Oligoglucidele: rafinoză, stahioză Poliglucidele: amiloză, amilopectină,

hemiceluloza, celuloză, inulină

Sinteza glucidelor

Cea mai importantă glucidă este glucoza, o monozaharidă sintetizată de aproape toate organismele vii.

Plantele sintetizează carbohidrații pornind de la dioxid de carbon și apă folosind fotosinteza.

Procesul de fotosinteză începe atunci când energia luminoasă este absorbită de centri de reacție ce conțin pigmenți clorofilieni, colorați în verde.În plante, aceste proteine se află în interiorul cloroplastelor, abundente în celulele frunzelor.

Sinteza glucidelor

În aceste reacții dependente de lumină, o parte din energie este folosită pentru a obține electroni din apă, rezultând oxigen.

În urma procesului are loc formarea NADPH-ului și ATP-ului. În plante glucidele sunt produse de o secvență de reacții indepenendentă de lumină numită ciclul Calvin.

În ciclul Calvin, dioxidul de carbon este încorporat în compuși organici existenți, cum ar fi ribulozo-difosfat.

Folosind ATP și NADPH produse în reacția anterioară, compușii rezultați sunt reduși pentru a forma carbohidrați precum glucoza.

Transformări ale glucozei

Glucoza reprezintă o moleculă organică de bază în plante.

Pornind de la glucoză se poate sintetiza acetil coenzima A, folosită în ciclul Krebs, care permite la rândul ei formarea altor compuși chimici.

Resturile de glucoză intră în structura amidonului și celulozei, cele mai abundente poliglucide de pe Pământ.

Sinteza amidonului

Glucidele obținute în urma fotosintezei suferă reacții de polimerizare pentru obținerea oligozaharidelor și polizaharidelor.

O polizaharidă importantă este amidonul Glucoza este solubilă în apă, hidrofilică, ocupă mult

spațiu și este activă din punct de vedere osmotic; glucoza sub formă de amidon nu este solubilă, fiind osmotic inactivă și poate fi stocată mult mai compact.

Moleculele de glucoză în amidon sunt legate prin legături alfa-glicozidice, ușor hidrolizabile.

Sinteza amidonului

Plantele produc amidonul convertind glucozo 1-fosfatul la glucozo-ADP. Această etapă necesită energie sub formă de ATP.

Enzima amidon sintaza adaugă glucozo-ADP prin legătura alfa 1,4-glicozidică la un lanț de resturi de glucoză, eliberând ADP și formând amiloza.

Enzime de ramificare a amidonului introduc legături alfa 1,6-glicozidice între aceste lanțuri, formând amilopectina.

Sinteza celulozei

În plantele vasculare, celuloza este sintetizată la nivelul membranei plasmatice.

Sinteza este formată din procese, unul de inițiere și unul de elongare a celulozei.

O glucoziltransferază inițiază polimelizarea celulozei, iar celuloz sintaza folosește precursori de uracil difosfat-D-glucoză pentru a elonga lanțul de celuloză.

O celulază va cliva forma primară a lanțului matur.

Hemiceluloza

Hemiceluloza reprezintă aproximativ 20% din biomasa plantelor.

Față de celuloză, hemiceluloza derivă din mai multe glucide, în special xiloza, dar include și manoza, galactoza, ramnoza și arabinoza.

Hemiceluloza are un lanț mult mai scurt, în jur de 200 de unități și este ramificată spre deosebire de celuloză.

Hemicelulozele sunt sintetizate din resturi de glucide la nivelul aparatului Golgi.

Pectinele

Sunt heteropolizaharide ce se găsesc în pereții celulari ai plantelor terestre.

Pectina este un component major al lamelei mijlocii care ajută la legarea celulelor între ele și formarea țesuturilor

Sunt bogate în acid galacturonic, xiloză și apioză.

Depozitarea glucidelor

În urma fotosintezei are loc producerea unei mari cantitați de glucide. Acestea sunt transportate la nivelul rădăcinilor, tulpinilor, florilor și fructelor.

Glucidele simple sunt transportate în plantă cu ajutorul țesutului conducator liberian.

Acesta este alcătuit din tuburi ciuruite, celule anucleate care permit transportul glucidelor solubilizate.

Depozitarea glucidelor - Amidonul

Amiloplastele sunt organite nepigmentate ce se găsesc în celulele plantelor. Ele sunt responsabile pentru sinteza și depozitarea granulelor de amidon prin polimelizarea glucozei.

Cele mai multe amiloplaste se găsesc în țesuturi de depozitare subterane ale unor plante precum tuberculii de cartof, în semințele gramineelor dar și în alte specii de plante.

Depozitarea glucidelor - Inulina

Inulinele sunt un grup de poliglucide produse de mai multe plante, fiind extrase de obicei din cicoarea comună.

Inulina este folosită de unele plante cu rol în depozitarea energiei, găsindu-se în rădăcină sau rizom.

Structural, este alcătuită din resturi de fructoză și glucoză

Inulina are proprietăți diferite de cele ale amidonului, fiind solubilă în apă, oferind plantei rezistență la temperaturi scăzute.

Importanța fiziologică a glucidelor

Glucidele sunt produși de sinteză primari din care derivă celelalte substanțe organice

Intră în structura unor molecule complexe, cum ar fi acizii nucleici, glicoproteinele, glicolipidele.

“Arderea” glucidelor este folosită în generarea de molecule ATP – sursă de energie

Sunt depozitate sub formă de polimeri (amidon și inulină) în organe specializate.

Importanța fiziologică a glucidelor

Celuloza conferă plantelor structură și flexibilitate, protejează celulele de efectul osmozei și le oferă formă.

Florile produc nectar pentru a atrage polenizatori.

Fructele sunt bogate în glucide, pentru a fi dispersate de animale.

Semințele conțin cantități mari de amidon pentru a întreține embrionul.

Importanța economică a glucidelor

Glucidele reprezintă o sursă importantă de hrană pentru om și animale.

În industria textilă se folosește bumbacul, inul și cânepa, ce au un conținut mare de celuloză.

Celuloza este folosita în producerea hârtiei. Prin fermentația glucidelor se obține etanolul,

utilizat ca băutură alcoolică sau biocombustibil. Lemnul este folosit în construcții, ca mobilier, sau

carburant. Din amidon se obține bioplasticul.

Bibliografie

Șt. Petrei, N. Salageanu “Fiziologia Plantelor”, Editura Didactică și Pedagogică, București – 1972

Western Kentucky University(May 29, 2013). "WKU BIO 113 Carbohydrates". wku.edu.

http://myweb.brooklyn.liu.edu/lawrence/che4x/e5chos.pdf http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1biochem/

carbo5.html http://www.britannica.com/EBchecked/topic/94687/carbohydrate http://en.wikipedia.org/wiki/Starch http://www.britannica.com/EBchecked/topic/101633/cellulose http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulose http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20192742 http://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Hemicellulose.html http://en.wikipedia.org/wiki/Pectin http://en.wikipedia.org/wiki/Inulin