Rola cukrów w roślinie

Barbara Łach

• Procentowa zawartość cukrów w komórkach

roślinnych jest dużo wyższa niż w komórkach
zwierzęcych i stanowi około 80% suchej
masy.

• Cukry są produktem fotosyntezy, do ich

wytworzenia rośliny potrzebują dwutlenku
węgla, wody oraz energii świetlnej, która w
tym procesie zamieniana jest na energię
wiązań chemicznych.

• Podstawowymi asymilatami - produktami

netto fotosyntezy, są: skrobia syntetyzowana
w chloroplaście, oraz sacharoza powstająca
w cytosolu. Pośrednimi związkami są:
glukoza i fruktoza.

monosacharydy:

-glukoza

-fruktoza

-ryboza, deoksyryboza

polisacharydy:

-skrobia

-celuloza

dwucukry:

-sacharoza

Najważniejsze cukry w komórce

roślinnej

funkcje cukrów:

- stanowią materiał zapasowy i
transportowany w roślinie

- dostarczają energii

- są czynnikiem wabiącym owady

- funkcja budulcowa, strukturalna
- funkcja regulatorowa
- funkcja ochronna

rola budulcowa i strukturalna

cukrów

• celuloza

– jest nierozgałęzionym

homoglikanem, czyli polisacharydem
zbudowanym z jednego rodzaju cukru
prostego – glukozy, której cząsteczki
połączone są wiązaniami β-1,4-
glikozydowymi.

Celuloza buduje ścianę komórkową roślin, gdzie jej
łańcuchy tworzą mikrofibryle, które następnie
układają się równolegle, tworząc miejscami micele i
za pomocą mostków wodorowych łącząc się w
fibryle. Między fibrylami pojawiają się substancje
podporowe, należące do cukrowców –

pektyny i

hemicelulozy.

rola budulcowa i strukturalna

cukrów

W ścianie pierwotnej zawartość celulozy
wynosi około 20%, w ścianie wtórnej około
60%. Zapewnia ona sztywność ściany
komórkowej, chroniąc zawartość komórki i
nadając jej kształt.

Dużą ilość celulozy zawierają np. włókna lnu
i juty, włoski nasion bawełny (nawet 90%).
W drewnie występuje około 50% celulozy.

rola budulcowa i strukturalna

cukrów

• ryboza i deoksyryboza

– pentozy, wchodzą

w skład RNA i DNA, mają budowę
pierścieniową, w rybozie przy drugim węglu
występuje grupa –OH, natomiast w
deoksyrybozie podstawnikiem jest wodór.

rola budulcowa i strukturalna

cukrów

• ryboza i deoksyryboza

– pentozy, wchodzą

w skład RNA i DNA, mają budowę
pierścieniową, w rybozie przy drugim węglu
występuje grupa –OH, natomiast w
deoksyrybozie podstawnikiem jest wodór.

rola budulcowa i strukturalna

cukrów

RNA

cukry jako materiał zapasowy i

transportowany

• skrobia

– składa się z cząsteczek glukozy

występujących w łańcuchach amylozy i
amylopektyny. Amyloza ma postać
nierozgałęzioną, a cząsteczki glukozy połączone
są wiązaniami α-1,4-glikozydowymi.
Amylopektyna jest cząsteczką rozgałęzioną,
posiadającą oprócz wiązań α-1,4-glikozydowych,
wiązania α-1,6-glikozydowe.

amylopektyna

Skrobia wytwarzana jest w

procesie fotosyntezy w zielonych

częściach roślin i gromadzona

jako skrobia asymilacyjna w

chloroplastach oraz jako materiał

zapasowy w różnych częściach

organizmu, np. korzeniach, w

strukturach zwanych

amyloplastami (plastydy,

leukoplasty), w postaci ziaren.
Duże ilości tego wielocukru

znajdziemy np.: w bananach,

ziemniakach, nasionach

kukurydzy.

Skrobia jest głównym materiałem

zapasowym dla nasion

mączystych, które podczas

kiełkowania wykorzystują ją jako

substraty energetyczne.

cukry jako materiał zapasowy i

transportowany

• sacharoza

– dwucukier, składa się z α-D-glukozy i

β-D- fruktozy.
W formie sacharozy cukry wytworzone w liściach
transportowane są do innych części rośliny. Stanowi
również substrat w procesie glikolizy, gdzie
rozkładana jest do fruktozy i glukozy. Cukier ten
gromadzi się w dużych ilościach w źdźbłach trzciny
cukrowej
(13-20%) i w korzeniach buraka cukrowego.

cukry jako materiał zapasowy

i transportowany

fruktoza

glukoza

cukry jako substancje

energetyczne

W pewnych warunkach, np. w przypadku niedoboru
światła, fotosynteza jest zahamowana, natomiast w
komórkach roślinnych bardziej intensywnie
zachodzi proces odwrotny – oddychanie, w którym
zazwyczaj substratami są cukrowce. W procesie
rozkładu substancji organicznych do H

2

O i CO

2

powstają duże ilości energii, m.in. w postaci ATP,
które wykorzystywane są we wszystkich procesach
fizjologicznych rośliny, oraz substancje pośrednie,
służące do syntezy różnych związków budujących
różne składniki komórki.

• Głównymi substratami do wstępnego etapu glikolizy

są skrobia (zarówno asymilacyjna jak i zapasowa) lub
sacharoza. W wyniku ich rozkładu powstają:

glukoza

(ze skrobi i sacharozy) oraz

fruktoza

(z sacharozy).

• Glukoza jest aldoheksozą, natomiast fruktoza to

ketoheksoza.
Podczas glikolizy przekształcane są do pirogronianu,
a z jednego mola glukozy powstaje 2880 kJ energii.

• Duże ilości wolnej glukozy i fruktozy znajdują się w

owocach (najwięcej glukozy w winogronach),
nektarze kwiatowym i miodzie.

cukry jako substancje

energetyczne

glukoza

fruktoza

Czynnik wabiący owady

Cukry znajdujące się w nektarze swoim
zapachem i smakiem wabią owady, które
przyczyniają się do zapylenia kwiatów i
umożliwiają wytworzenie owoców.

Funkcja regulatorowa

Skrobia bierze pośrednio udział w regulacji otwarcia aparatów szparkowych, a co za
tym idzie ogranicza lub zwiększa transpirację oraz wymianę gazową. Ruchy szparek
powodowane są zmianą ciśnienia osmotycznego kationów potasu pobieranych
przez komórki szparkowe przy jednoczesnym wydzielaniu protonów. Transport
jonów potasu do wakuoli zachodzi w wyniku aktywacji pompy protonowej. Na
skutek działania światła ATPaza zostaje aktywowana i wykorzystując ATP wytwarza
gradient protonowy przez błonę, co umożliwia transport K+ przez specyficzne
kanały potasowe i akumulację tego kationu w wakuoli. Aby utrzymać równowagę
jonową do wakuoli pobierane są też z sąsiednich komórek jony chloru lub
wytwarzane jony jabłczanowe. Anion jabłczanowy powstaje przez hydrolizę skrobi.
Wzrastające stężenie jonów obniża
potencjał wodny komórki szparkowej
wywołując napływ wody z komórek
o większym potencjale, napływająca
woda zwiększa turgor, duży turgor jest
przyczyną wyginania się komórek
szparkowych i otwierania szparek.
W ciemności lub przy braku wody
jabłaczan ulega ponownej przemianie
w skrobię.

Cukry wchodzą w skład tzw. koniugatów hormonów,
czyli ich pochodnych powstających ze związania się
regulatorów z cukrami, aminokwasami itp. Jest to
proces odwracalny, dzięki czemu koniugaty
stanowią rezerwową pulę nieaktywnego związku, z
którego hormon może być uwalniany w razie
potrzeby. Mogę one również stanowić formę
transportową hormonów. Ich synteza stanowi
element systemu detoskyfikacyjnego rośliny.
np. Glukoza jest składnikiem koniugatów
giberelinowych oraz auksynowych.

Funkcja regulatorowa

Funkcja ochronna

• Glukoza i fruktoza należą do osmolitów, czyli grupy związków,

które gromadzone w wakuoli obniżają potencjał wody w komórce
i pozwalają pobierać wodę z otoczenia, chroniąc w ten sposób
roślinę przed stresem wodnym. Jest to tzw. mechanizm
dostosowania osmotycznego.

• Niektóre cukry umożliwiają tolerowanie zasolenia przez rośliny,

jako tzw. substancje kompatybilne – ich obecność utrzymuje
równowagę osmotyczną między cytoplazmą i wakuolą, a także
chroni strukturę białek i błon przed ujemnymi skutkami działania
soli.

• Cukry (i inne związki) rozpuszczone w soku komórkowym

obniżają temperaturę jego zamarzania, przez co nadają roślinie
odporność na mróz.

PROŚBA 

Jeśli ktoś wie coś więcej na temat roli
cukrów to proszę, niech da znać, bo ja
nic więcej nie znalazłam, ale możliwe
że coś przeoczyłam.

Barbórka

Literatura:

• A. Szweykowska: „Fizjologia Roślin”,

Poznań 1999

• A., J. Szweykowscy: „Botanika –

Morfologia”, Warszawa 2004

• „Chemia”, cz.3., wyd. OPERON, Gdynia

2004

• www.chemiaorganiczna.com