Живые растения постоянно нуждаются в энергии. Но когда на небе не светит солнце – либо из-за облачности, либо в темное время суток, фотосинтез не может происходить и обеспечивать растения глюкозой, необходимой им для выживания. Чтобы справиться с этой проблемой, растения производят дополнительную глюкозу в светлое время суток и создают ее резервы для последующего использования.
Однако хранение глюкозы является непростой задачей. Глюкоза имеет обыкновение рассеиваться во всех направлениях, подобно детям на игровой площадке во время школьной перемены. Школьники разбегаются в разные стороны, как правило, бесконтрольно и непредсказуемо, но перед началом следующего урока учителю удается их собрать и заставить более или менее смирно сидеть за партами. У растений есть такие же надежные способы сбора «разбежавшейся» глюкозы. Для этого они мобилизуют микроскопические молекулы, которые называются ферментами и играют роль помощников учителя. Они захватывают молекулы глюкозы и заставляют их, словно детей, образно говоря, взяться за руки. В результате получается длинная цепочка из нескольких сотен или тысяч молекул, которые больше не носятся сломя голову в случайных направлениях.
Эти цепочки глюкозы называют крахмалом. В такой форме ее небольшие количества могут храниться в разных местах растений, но в основном в корнях и корнеплодах.
Чтобы сохранить глюкозу, растения собирают ее в длинные цепочки, именуемые крахмалом
Свекла, картофель, морковь, сельдерей, пастернак, турнепс, хикама[4] и ямс – все это корнеплоды, и все они содержат крахмал. Кроме того, много крахмала есть в семенах, чем обеспечивается запас энергии, необходимой им, чтобы прорастать и превращаться в растения. Рис, овес, кукуруза, пшеница, ячмень, фасоль, горох, чечевица, соевые бобы и нут – все это семена, и все они тоже содержат крахмал.
Молекулярные связи в цепочках крахмала очень сильны. Видимо, не зря английское слово starch (крахмал) происходит от немецкого Stärke, означающего «сила».
Корнеплоды и семена насыщены крахмалом
Однако сила этих связей не делает крахмал неразрушимым. С помощью подходящего инструмента его можно разделить на части. Всякий раз, когда растениям требуется глюкоза, они активируют фермент альфа-амилазу, который направляется к корням и вырывает из цепочек крахмала необходимое количество молекул глюкозы. Таким образом они высвобождают глюкозу, готовую к использованию в качестве источника энергии или строительного материала.
Прочная клетчатка
Еще один фермент (их существует довольно много) растения могут использовать для выполнения другой задачи: создания волокон клетчатки. Вместо того чтобы заставлять молекулы глюкозы соединяться, «взявшись за руки», и образовывать цепочки крахмала, этот фермент побуждает молекулы глюкозы держаться «руками» за «ноги» соседних молекул; полученная цепочка называется клетчаткой. Это вещество выполняет функцию цементного раствора, скрепляющего кирпичные стены дома. Оно позволяет растениям тянуться вверх, не падая на землю. Больше всего клетчатки содержится в стволах, ветвях, цветках и листьях, однако в корнях и плодах она тоже присутствует.
Больше всего клетчатки содержится в стволах, ветвях и листьях
Люди нашли клетчатке широкое практическое применение: еще в Древнем Египте ее собирали и перерабатывали в папирус. Сегодня ее извлекают из стволов деревьев, полимеризуют и превращают в листы и пачки бумаги. Если вы читаете эти слова в бумажной книге, значит, это книга о глюкозе, напечатанная на глюкозе.
Соблазнительная фруктоза
Если вы лизнете глюкозу, то почувствуете, что у нее сладкий вкус. Помимо этого, многие растения преобразуют некоторую часть производимой глюкозы в еще более сладкие молекулы фруктозы, которая примерно в 2,3 раза слаще глюкозы.
Растения насыщают фруктозой свисающие с их ветвей плоды – яблоки, вишни, киви и т. д. Предназначение фруктозы в том, чтобы сделать вкус этих плодов (фруктов и ягод) привлекательным для животных. Чем это объясняется? Тем, что в плодах находятся семена. В этом ключ к успешному расширению ареала произрастания: растения надеются, что животные съедят плоды, а семена останутся непереваренными. Через какое-то время они будут выведены из пищеварительной системы едоков и попадут в почву. Именно таким образом обеспечивается выживание и распространение различных видов растений.