L’amidon est un type de polymère connu sous le nom de polysaccharide qui se compose de chaînes de molécules de glucose et est synthétisé en quantités relativement importantes par les plantes. Le glucose est un type simple de sucre – ou saccharide – connu sous le nom de monosaccharide. Les polysaccharides sont construits à partir de nombreuses unités monosaccharides, peut-être des milliers, réunies. La biosynthèse de l’amidon dans les plantes commence avec les sucres produits par la photosynthèse et implique un certain nombre d’enzymes ou de catalyseurs organiques.
Deux types d’amidon sont produits par les plantes. L’amylose se compose principalement de chaînes non ramifiées de molécules de glucose, ou glucanes, généralement au nombre de 1,000 4,400 à 10,000 100,000. Dans l’amylopectine, les chaînes sont multibranchées et contiennent généralement entre 70 XNUMX et XNUMX XNUMX glucanes. Environ XNUMX% de l’amidon dans la plupart des plantes est sous forme d’amylopectine, mais cela peut varier quelque peu entre les différentes espèces. Les plantes stockent l’amidon sous forme de granules à l’intérieur des cellules.
La biosynthèse de l’amidon a lieu dans les amyloplastes et aussi dans une certaine mesure dans les chloroplastes. Ce sont deux types de plastes – des corps au sein de la cellule végétale qui remplissent des fonctions spécialisées. On pense qu’elles proviennent d’algues bleu-vert symbiotiques qui ont été incorporées dans les cellules à un stade précoce de l’évolution des plantes. Dans ces plastes, les molécules d’amidon sont assemblées à partir de blocs de construction de glucose. Le glucose se présente sous la forme d’un composé glucose-phosphate qui est un produit indirect de la photosynthèse.
Les molécules de glucose ont des groupes hydroxyle (OH) liés à des atomes de carbone. Les unités glucose se lient lorsqu’un atome d’hydrogène est retiré d’un groupe hydroxyle sur une molécule de glucose et qu’un groupe hydroxyle entier est retiré d’un autre, éliminant en fait l’eau (H2O). L’atome d’oxygène restant d’une molécule se lie ensuite à l’atome de carbone à partir duquel le groupe hydroxyle a été retiré de l’autre – la réaction peut être représentée comme: R-OH + HO-R → ROR + H2O, où R représente le reste de la molécule de glucose. De cette façon, de longues chaînes de molécules de glucose sont constituées. Ce type de liaison entre les molécules de saccharide est connu sous le nom de liaison glycosidique.
Les détails du processus sont cependant plus compliqués que cela – impliquant un certain nombre d’enzymes – mais peuvent être résumés comme suit. Le processus commence par la combinaison du glucose-1-phosphate avec l’adénosine triphosphate (ATP) pour former l’adénosine diphosphate glucose (ADP-glucose), catalysée par l’enzyme AGPase. L’ADP-glucose peut alors ajouter sa molécule de glucose à une molécule de glucose existante, formant une liaison glycosidique et ainsi, à travers de nombreuses répétitions de ce processus, constituant une molécule d’amylose. Cette réaction est catalysée par les enzymes amidon synthase. L’amylopectine est formée par l’action d’enzymes de ramification de l’amidon (SBE) qui forgent des liens entre les chaînes existantes de molécules de glucose pour créer un polymère ramifié.
Le but de la biosynthèse de l’amidon chez les plantes est de fournir une réserve d’énergie. Le glucose, produit par photosynthèse, répond aux besoins énergétiques immédiats, mais une réserve d’énergie à utiliser lorsque les conditions empêchent la synthèse de suffisamment de glucose a une valeur de survie évidente. De nombreuses plantes ont évolué pour stocker de grandes quantités d’amidon dans les tubercules ; dans les pommes de terre, par exemple, 60 à 80 % du poids sec est constitué d’amidon. Depuis 2011, de nombreuses recherches sont en cours sur la biosynthèse de l’amidon chez les plantes, en vue d’augmenter la production d’amidon de certaines cultures vivrières.