Перетворення глюкози в фруктозу і манозу

ПЕРЕТВОРЕННЯ МОНОСАХАРИДІВ І ДИСАХАРИДІВ.

ЗАГАЛЬНІ УЯВЛЕННЯ ПРО СИНТЕЗ ВУГЛЕВОДІВ.

Динаміка вуглеводів при дозріванні і зберіганні плодів і овочів.

Синтез і розпад полісахаридів

Загальні уявлення про синтез вуглеводів.

2. Перетворення моносахаридів і дисахаридів:

а) взаємоперетворення моноцукрів;

б) синтез аскорбінової кислоти;

в) синтез сахарози.

а) синтез крохмалю;

б) розпад крохмалю;

в) синтез і розпад целюлози.

В рослинах в результаті фіксації вуглекислого газу досить швидко утворюються не тільки фосфорні ефіри цукрів або прості цукри, але і більш складні форми вуглеводів – сахароза, крохмаль, клітковина. Розпад складних форм вуглеводів до більш простих проходить досить інтенсивно. Це можна спостерігати, наприклад, при проростанні насіння, в якого основною запасною речовиною є крохмаль.

Інтенсивний розпад складних форм вуглеводів спостерігається при старінні вегетативних органів рослин, коли в листках переважають не синтетичні, а гідролітичні процеси. Утворенні при розпаді прості цукри або їх фосфорні ефіри відтікають в репродуктивні органи, де з них знову синтезуються більш складні вуглеводи, які відкладаються про запас. В рослинах досить легко проходять процеси взаємоперетворення вуглеводів.

Якщо, наприклад, в рослину ввести глюкозу, то вона досить швидко перетворюється в фруктозу, сахарозу, крохмаль і інші вуглеводи, і навіть використовується для побудови амінокислот, органічних кислот, жирів. Також легко піддаються взаємним перетворенням в рослинах і інші цукри – сахароза, фруктоза, галактоза, мальтоза. Все це є свідченням того, що вуглеводи – дуже рухомі речовини, а в тканинах рослин є багато численні системи, які здатні каталізувати синтез, розпад і взаємне перетворення вуглеводів.

а) взаємне перетворення моноцукрів.

Ці процеси проходять в рослинах дуже легко і швидко завдяки фосфорним ефірам цукрів або їх уридиндифосфат похідних (УДФ). УДФ – похідні цукрів являють собою цукор, який сполучений через два залишки фосфорної кислоти з уридином. Розглянемо деякі перетворення моноцукрів.

Глюкоза перетворюється в фруктозу через фосфорні ефіри цих цукрів – глюкозо – 6 – фосфат і фруктозо – 6 – фосфат. Спочатку проходить фосфорилювання глюкози за участю АТФ, в результаті чого синтезується глюкозо – 6 – фосфат, який потім ізомеризується в фруктозо – 6 – фосфат, від нього відщеплюється залишок фосфорної кислоти з утворенням вільної фруктози.

СН₂ОН О СН₂ОР О

Н Н гексокіназа Н Н

ОН ОН ОН ОН

Н ОН Н ОН

Глюкоза Глюкозо – 6 – фосфат

Фруктозо – 6 – фосфат Фруктоза

Глюкоза також легко може перетворюватися і в манозу. В цьому випадку на фруктозо – 6 – фосфат діє фермент манозофосфатізомераза, завдяки чому фруктозо – 6 – фосфат перетворюється в манозу – 6 – фосфат, а потім відщеплюється фосфорна кислота і утворюється вільна маноза.

Фруктозо – 6 – фосфат Манозо – 6 – фосфат

Маноза

При утворенні пентоз і гексоз проміжним продуктом являється глюкоронова кислота. На першій стадії цього процесу глюкозо – 1 – фосфат сполучається з УТФ (уридинтрифосфат) з утворенням уридиндифосфат УДФ – глюкози, яка потім під дією ферменту дегідрогенази окисляється і утворюється уридиндифосфатглюкоронова кислота. Потім вона піддається декарбоксилюванню і перетворюється на уридиндифосфатксилозу від якої відщеплюється уридиндифосфат і утворюється вільна ксилоза.

б) синтез аскорбінової кислоти

Аскорбінова кислота (вітамін С) дуже близька по своїй будові до моноцукрів і утворюється із гексоз. Проміжним продуктом при її синтезі являється уридиндифосфатглюкоронова кислота. УДФ – глюкоронова кислота гідролізується до вільної глюкоронової кислоти.

УДФ – глюкоронова кислота Глюкоронова кислота

Потім глюкоронова кислота під дією фермента глюкоронатредуктази відновлюється і дає L – гулонову кислоту.

О СН₂ОН

|| |

ОН – С – Н Н – С – ОН

| |

Н – С – ОН ОН – С – Н

| |

ОН – С – Н + НАДФ^. Н + Н⁺ Н – С – ОН

| |

Н – С – ОН Н – С – ОН

| |

Н – С – ОН СООН

|

СООН

Глюкоронова кислота L – гулонова кислота

Потім від L – гулонової кислоти відщеплюється молекула води і вона перетворюється в L – гулонолактол. Цю реакцію каталізує фермент альдонолактон.

СН₂ОН О = С

| |

Н – С – ОН ОН – С – Н

| |

ОН – С – Н ОН – С – Н + НАДФ⁺

| |

Н – С – ОН Н – С

| |

Н – С – ОН ОН – С – Н

| |

СООН СН₂ОН

L – гулонова кислота L – гулонолактол

О = С

|

ОН – С

|

ОН – С + НАДФ ^. Н + Н⁺

|

Н – С

|

ОН – С – Н

|

СН₂ОН

Вітамін С

Після окислення гулонолактону утворюється аскорбінова кислота.

в) синтез сахарози

Сахароза – найбільш поширений дисахарид. В рослинах вона утворюється із глюкози і фруктози. На першому етапі йде фосфорилювання глюкози: глюкоза перетворюється спочатку в глюкозо – 6 фосфат, а потім ізомеризується в глюкозо – 1 – фосфат.

Глюкоза + АТФ → Глюкозо – 6 – фосфат + АДФ

Глюкозо – 6 – фосфат → Глюкозо – 1 – фосфат

На наступному етапі глюкозо – 1 – фосфат з’єднується з УТФ, в результаті чого відщеплюється піровиноградна кислота і утворюється сполука глюкози з уридиндифосфорною кислотою (УДФ) – уридинфосфатглюкоза.

+ УТФ +Н₄Р₂О₇

Глюкозо – 1 - фосфат УДФ – глюкоза

Одночасно йде фосфорилювання фруктози під дією фермента фруктокінази за участю АТФ.

+ АТФ ^{фруктокіназа} + АДФ

Фруктоза Фруктозо – 6 – фосфат

Після цього проходить взаємодія УДФ – глюкози і фруктозо – 6 – фосфату і утворюється сахарозо – 6 – фосфат, який під дією фосфаиазм гідролізується з утворенням вільної сахарози.

УДФ – глюкоза Фруктозо – 6 – фосфат

+ УДФ

Сахарозо – 6 – фосфат

Сахарозо – 6 – фосфат + Н₂О → Сахароза + Н₃РО₄

В нефотосинтезуючих тканинах деяких рослин, наприклад в коренеплодах цукрового буряка, бульбах картоплі сахароза може утворюватись не із фруктозо – 6 – фосфат, а із вільної фруктози.

УДФ – глюкоза + фруктоза ↔ Сахароза + АТФ

Ця реакція каталізується ферментом сахарозо – УДФ – глюкозилтрансферазою і залежно від умов може проходити як в сторону синтезу, так і в сторону розпаду сахарози.

Дата добавления: 2014-01-11