Wie wird Amylose hergestellt?

Amylose wird in Pflanzen durch das Enzym ADP-Glucose-Pyrophosphorylase (AGPase) synthetisiert, das die Übertragung eines Glucosemoleküls von Glucose-1-phosphat (G1P) auf ADP-Glucose (ADPG) katalysiert, was zur Bildung von Amylose und Pyrophosphat führt ( PPi). Hier ist der Schritt-für-Schritt-Prozess:

1. Substratverfügbarkeit:

- AGPase erfordert die Anwesenheit von Glucose-1-phosphat (G1P) und ADP-Glucose (ADPG) als Substrate.

2. Enzymaktivierung:

- AGPase wird durch verschiedene Faktoren reguliert, darunter Licht, Hormone und Stoffwechselsignale. Die Aktivierung der AGPase ist ein entscheidender Schritt bei der Initiierung der Amylosesynthese.

3. Glukoseübertragung:

- AGPase katalysiert den Transfer eines Glucosemoleküls von G1P zur C1-Position von ADPG, bildet eine neue Bindung und setzt Pyrophosphat (PPi) als Nebenprodukt frei.

4. Amylose-Kettenverlängerung:

- Der von G1P übertragene Glucoseanteil wird zur ersten Einheit der Amylosekette. Nachfolgende Glucoseeinheiten werden dieser wachsenden Kette durch die Bildung glykosidischer Bindungen zwischen C1 der neuen Glucose und C4 der vorherigen Glucoseeinheit hinzugefügt.

5. Verzweigung und Kettenbildung:

- Während Amylose in erster Linie ein lineares Polymer ist, kann es gelegentlich zu Verzweigungen kommen. Ein anderes Enzym namens Branching Enzyme (BE) führt Verzweigungen ein, indem es einen Teil der wachsenden Kette an eine andere Position innerhalb des Moleküls überträgt und so eine verzweigte Struktur erzeugt.

6. Kettenabschluss:

- Die Verlängerung der Amyloseketten setzt sich fort, bis das Enzym auf kettenabbrechende Signale stößt oder inaktiviert wird.

Faktoren, die die Amylosesynthese beeinflussen:

Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Amylosesynthese in Pflanzen werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter:

• Genetische Variation:

Verschiedene Pflanzenarten und -sorten weisen genetische Unterschiede in der Expression und Aktivität von AGPase und anderen an der Stärkesynthese beteiligten Enzymen auf, was zu Schwankungen im Amylosegehalt führt.

• Umgebungsbedingungen:

Umweltfaktoren wie Lichtintensität, Temperatur und Nährstoffverfügbarkeit können die AGPase-Aktivität und die Stärkesynthese beeinflussen.

• Hormonelle Regulierung:

Hormone wie Gibberelline und Abscisinsäure spielen eine Rolle bei der Regulierung der AGPase-Aktivität und der Amylosesynthese.

Biologische Bedeutung:

Amylose bildet zusammen mit Amylopektin das wichtigste Speicherpolysaccharid in Pflanzen. Es stellt eine kompakte und energiedichte Glukosereserve dar, die leicht abgebaut und als Energiequelle während der Samenkeimung und des Pflanzenwachstums genutzt werden kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Amylosesynthese ein entscheidender Prozess in Pflanzen ist, bei dem die Polymerisation von Glucoseeinheiten durch das Enzym AGPase katalysiert wird. Das Zusammenspiel genetischer, umweltbedingter und hormoneller Faktoren beeinflusst die Amylosesynthese und trägt zur Vielfalt der Stärkezusammensetzung verschiedener Pflanzenarten bei.