Растения превращают солнечный свет в глюкозу в ходе фотосинтеза и преобразуют ее в различные формы. На иллюстрации можно увидеть корни, листья и плоды
Вряд ли Александр догадывается о тонких биохимических реакциях, которые происходят в его клетках. Но он чувствует, что, если повернуть листья к солнечному свету и постараться достать корнями из почвы больше воды, станешь крепче, выносливее и больше. А все потому, что образованные в ходе фотосинтеза молекулы глюкозы соединяются между собой в более длинные молекулы – крахмал и целлюлозу. Именно они становятся составными частями растений, их кирпичиками, и позволяют им расти. Глюкоза – настолько удобный строительный материал, что с легкостью создает жесткие стебли и прочные стволы, гибкие листья и ветки, корни, корнеплоды, сочные плоды и ягоды. Подобно тому, как из атомов углерода можно получить алмазы и карандашный грифель, растения производят из глюкозы множество разных по свойствам структур.
Александр – умное дерево. Он понимает, что хорошо и изобильно бывает не всегда. Солнечные дни могут смениться пасмурными, или же в какой-то момент наступит череда дней без единой капли дождя. Поэтому пока у корней много воды, а на листья попадает достаточно света, Александр усиленно создает глюкозу. С избытком, про запас. Так делают все растения, что с точки зрения эволюции и выживания весьма оправданно[8].
Но проблема в том, что хранить глюкозу непросто. Она склонна растворяться во всем вокруг и быстро вступать в химические реакции. Поэтому клетки нашего Александра содержат ферменты, которые сцепляют молекулы глюкозы друг с другом в цепочки. Получается новое вещество – КРАХМАЛ.
Крахмал – самый распространенный в природе полисахарид.
«Поли-» означает «много», а «сахарид», как вы уже догадались, подразумевает сахар – глюкозу. Молекула крахмала может состоять из сотен и тысяч молекул глюкозы и иметь некоторые отличия в строении у разных растений. По сравнению с чистой глюкозой, крахмал – довольно стабильное вещество, поэтому он может долго храниться. Особенно много его в корнеплодах (свекла, картофель, морковь, сельдерей, пастернак, репа, бататы) и семенах (рис, овес, рожь, кукуруза, пшеница, ячмень, фасоль, горох, чечевица, соевые бобы, нут).
Растения организуют глюкозу в длинные цепи под названием «крахмал» для хранения
Корнеплоды и семена, богатые крахмалом
Ну вот, Александр сделал себе запасы. Теперь, когда возникнет необходимость, он подключит особый фермент – альфа-амилазу, которая начнет отщипывать молекулы глюкозы от стройной цепочки крахмала. Глюкоза пойдет на обеспечение растения энергией или строительство новых молекул. Кстати, в нашем организме тоже есть амилаза, но об этом позже.
Что же еще можно построить из глюкозы? Все части растения имеют каркас. Основной его материал – КЛЕТЧАТКА. Наибольшее ее количество содержится в стволах, ветвях, цветах и листьях, но еще она присутствует в корнях и плодах. Клетчатка тоже создается из молекул глюкозы, но под воздействием других ферментов – не тех, что нужны для получения крахмала. Эти ферменты очень прочно скрепляют молекулы глюкозы друг с другом, формируя устойчивые структуры. Александр использует клетчатку для роста вверх и вширь, превращаясь из маленького росточка в большую раскидистую иву. Люди тоже нашли ей практическое применение, превращая в листы бумаги. Если вы держите в руках бумажную книгу, можно сказать, читаете текст о глюкозе, напечатанный на ней же. Вы могли слышать другие названия клетчатки – целлюлоза или пищевые волокна. Последнее часто используется производителями продуктов питания и указывается на этикетках.
Если вы лизнете крахмал или клетчатку, скорее всего, ничего не почувствуете. Они безвкусные. Тогда почему арбуз или груша такие сладкие? Все дело в том, что не вся глюкоза идет на создание крахмала и клетчатки: часть ее остается растворенной в клеточной жидкости, а часть превращается в другой сахар – фруктозу, которая в 2,3 раза слаще глюкозы[9]. Особенно богаты фруктозой плоды растений. И это тоже имеет эволюционный смысл и важно для выживания.
Ствол, ветви и листья содержат больше всего клетчатки
Плоды содержат много фруктозы
Сладость фруктов, овощей и ягод делает их очень привлекательными для животных. А в плодах, как вы знаете, содержатся семена, необходимые для размножения. Растения надеются, что после того как животные съедят их плоды, семена не переварятся и выйдут вместе с фекалиями наружу. Так семена распространяются повсюду, обеспечивая тем самым выживание растений.
9
Джостен, Мелвин Д.; Хогг, Джон Л., Кастеллион, Мэри Э. (2007). «Сладость относительно сахарозы (таблица)», «Мир химии: основы» (4-е изд.). Белмонт, Калифорния: Thomson Brooks/Cole, стр. 359. ISBN 978–0-495–01213-9. Использовано 14 сентября 2010 г.