Metabolismus von Speicherkohlenhydraten

Abstract

Neben anderen Aufgaben sind Kohlenhydrate die wichtigste Energiequelle für alle Lebewesen. Fast 30 % der Kohlenhydrate in Pflanzen werden von jeder Zelle für die Biosynthese der Zellwand verwendet. Das Kohlenstoffskelett muss auch für die Synthese von Abwehrstoffen (Sekundärmetaboliten) verwendet werden, um Pflanzenfresser abzuwehren. Dies erfordert einen kontinuierlichen Fluss von Kohlenhydraten von der Quelle zur Senke. In autotrophen Pflanzen wird CO2 in den grünen Teilen gebunden, was zur Produktion von Einfachzuckern (Monosacchariden) führt. Während der Nacht werden überschüssige Photosynthaten, die als vorübergehende Stärke in den Chloroplasten gespeichert sind, in andere Teile der Pflanze transportiert, nachdem sie in lösliche Form umgewandelt wurden (Abb. 9.1). Zucker werden in der am wenigsten reaktiven löslichen Form, hauptsächlich als Saccharose, von der Quelle (Ort ihrer Synthese) zur Senke (Ort ihrer Verwertung) transportiert, obwohl auch andere Kohlenhydrate als Saccharose transloziert werden, darunter Raffinose, Verbascose und Stachyose. Stärke ist die primäre Speicherform von Kohlenhydraten. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen Saccharose gespeichert wird, z. B. in Zuckerrohr und Roter Bete. In einigen Pflanzen sind Fruktane die Speicherform der Kohlenhydrate. In der Familie der Gräser wird Stärke in den Körnern gespeichert. Obwohl der Kohlenhydrat-Stoffwechsel bei anderen Organismen ähnlich abläuft, gibt es bestimmte einzigartige Merkmale, die Pflanzen von anderen unterscheiden. Dazu gehören ihr autotropher Charakter und das Vorhandensein einer speziellen Klasse von Organellen, nämlich der Plastiden. Neben den Plastiden sind auch das Cytosol und die Vakuolen am Stoffwechsel der Kohlenhydrate beteiligt (Abb. 9.2). Da die Pflanzen nicht in der Lage sind, sich unter ungünstigen Umweltbedingungen an einen sichereren Ort zu begeben, haben sie einen flexiblen Stoffwechsel und weisen oft alternative Stoffwechselwege auf. In diesem Kapitel wird das Hauptaugenmerk auf den Stoffwechsel der Speicherform von Kohlenhydraten in Pflanzen gelegt.