打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
植物合成淀粉的故事

植物光合作用制造的首先是单糖——葡萄糖,但植物和人类一样,需要把养分储藏起来,供自已慢慢享用,或者留传给自己的儿孙,植物储备养分的形式主要是淀粉。

单独一个葡萄糖分子很脆弱,它有一个叫“还原端”的活性反应点很容易受到攻击(氧化),然而,如果把很多葡萄糖分子串起来,排成队,让后一个分子保护前一个分子的还原端,这样形成的葡聚糖(多糖中的一大类)分子就不容易被破坏了。有了稳定性作为前提,葡聚糖的各种功能便可得到发掘。

不过,葡萄糖分子之间可以有多种连接方式,形成多种类型的葡聚糖。应该生产什么样的葡聚糖,让它们发挥什么样的作用,植物的祖先根据它们的形态,做出了精明的选择。

如果让葡萄糖分子一正一反地排队相连,这样的队伍可以排得非常笔直,形成很长的丝,这就是纤维素。正如优良的木材常常出自树干笔挺的树木一样,分子笔直的纤维素很适合做建筑材料,用来搭建生物体的“骨架”。

如果让葡萄糖分子都以正向排队相连,由于6原子环本身处于扭曲状态,一串葡萄糖分子这样排下来,就形成了规整的螺旋形结构。如果队列再延长,就连螺旋形结构也无法保持,整个分子更是处于一团乱麻状态,这就是淀粉。

淀粉这种“曲躬折腰”的状态让它无法担当构建大厦的“重任”。但因为它天然卷曲,可以形成致密的粒,占的空间比较小,所以很适合作为养分和能量的储藏形式。这样,生物体内总是有两条流水线,其中一条是生产线,负责把葡萄糖一个个组装成淀粉,另一条则是消费线,负责把淀粉一点点拆成葡萄糖。

淀粉又可以分成两种,一种是直链淀粉,大概由数百个葡萄糖单元排成一支队伍而没有分支;另一种是支链淀粉,每隔一些葡萄糖单元就会出现分支,因而分子量更大,大概由数千个葡萄糖单元组成,就像一个个分岔的树枝。这两种淀粉各有优缺点。因为有些负责拆散淀粉分子的流水线工人(生物酶)只会从分子的末端一点一点地拆它,直链淀粉只有两个末端,而支链淀粉分子由于末端很多,能够在同一个分子上操作的工人也多,所以拆起来比直链淀粉更快。

动物体内也有类似淀粉的物质——糖原。它的结构有点像支链淀粉,只是比后者分支更多、更密,这适应了动物要运动、要更快产生能量的生活习性。只不过,糖原对动物来说只是能量的临时性储备,而需要更长期储备的能量是储藏在脂质里的。

但是,如果是人在烹制淀粉时却出现了相反的情形。直链淀粉可以溶解在热水里,溶解后的溶液比较稀,不易呈糊。支链淀粉粘性较大,即使在热水中也不好溶解,需要加压、加温,溶解后的溶液非常粘稠。另外,相对于直链淀粉来说,因为支链淀粉分子量更大、水溶性差,所以也更难被人体消化吸收。

植物储藏的淀粉中都包含这两种淀粉,但以支链淀粉为主,以普通谷物为例,一般的直链淀粉含量在20%~25%,支链淀粉含量在45%~55%。当然也有特殊情况,糯米、糯玉米中支链淀粉含量可以高达99%,所以,吃粽子的时候,老人总告诫孩子少吃一些,不好消化,就是这个原因。

导致植物中两种淀粉含量差异的原因有很多,除了植物本身的品种差别之外,环境也是一个非常重要的因素。植物在高温环境中更容易形成直链淀粉,反之,则更容易形成支链淀粉。最突出的例子就是南方大米和北方大米口感上明显的差别,南方多产籼米,直链淀粉含量高,北方多产粳米,支链淀粉含量高,因此北方大米吃起来口感更韧、更粘。

植物把淀粉主要储藏在种子或根部,所以它也早就被不劳而获的异养生物盯上了。对于这些抢自己养分和能量的“强盗”,植物主要有两个招数对付。第一个招数是发挥化学高手的天赋,合成有毒物质来对付摄食者,木薯就是其中的典型例子。木薯的块根不仅富含淀粉,为了防止被食草植物摄食,还含有一种叫“氰苷”的物质。动物把氰苷吃下肚子,氰苷就会分解并释放出剧毒的氢氰酸,致动物于死地。人类为了利用这种薯类作物,不得不发展出一套非常复杂的处理方法,既要剥皮,又要浸泡,还必须彻底煮熟,这样才能安心食用。

第二个招数就有点“破罐子破摔”的意思:既然我防不住你吃,那我就大量制造,压根让你吃不完。很多植物以淀粉作为种子的主要储藏养分,其中一些种类便采取了大量结种子的策略,这样即使有一部分种子被鸟兽等动物吃掉,总还能剩一部分幸存到下一个生长季,有机会萌发成新植株。在这些大量结种子的植物中,颇有一些得到人类的驯化,成为粮食作物——水稻、小麦、谷子、玉米、高粱、荞麦等等。

栎属植物则是典型的种子富含淀粉的树种。在栎林中,很多小动物以栎树果实(称为橡实)为食,松鼠是最有名的代表。为了应对冬季食物短缺的局面,松鼠会在地上大量埋藏橡实,可惜它们记忆不大好,很多埋藏地点最后都忘记了,结果反而便宜了栎树。这些安睡在土壤中的橡实,到来年正好可以萌发,长成新的植株。

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
淀粉
第二节淀粉的化学结构
为什么直链淀粉含量高难糊化,支链淀粉含量高易糊化?
淀粉接枝共聚物的合成及应用研究
淀粉与纤维素
籼米、粳米和糯米的区别
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服