دستورزي بيوسنتز نشاسته و توليد بيوپليمر در گياهان (مقاله مروري)

نشاسته پلي ساكاريدي مركب از واحدهاي گلوكز است كه از دو جزء آميلوز و آميلوپكتين تشكيل شده است. آميلوز تركيبي خطي از واحدهاي گلوكز (4-1)α است، اما آميلوپكتين نسبتاً داراي شاخه هاي (6-1)α فراواني است. بسته به نوع گونه گياهي و محل ساخت و ساز نشاسته، نسبت اين دو جز متغير است، اما به طور كلي در بيشتر گونه ها ميزان آميلوز در حدود 20 درصد است. اگرچه اين پلي ساكاريد مهم به همان شكلي كه در گياه توليد مي شود داراي كاربردهاي متعددي در صنايع غذايي، دارويي و ... است، اما استفاده از آن به همين شكل و بدون اعمال تيمار هاي فيزيكو-شيميايي با محدوديت هاي فراواني مواجهه است و لذا چندان مناسب كاربردهاي صنعتي نمي باشد. درست به همين دليل و براي توليد نشاسته هايي با خصوصيات مطلوبي چون حداقل پس رفت (Retrogradation) و پايداري در چرخه هاي متعدد ذوب و انجماد مجدد (Freez-thaw stability)، در نهايت نسبت به تيمار نشاسته با مواد شيميايي اقدام مي شود. صرف نظر از هزينه بر بودن چنين تيمارهايي در صنعت، نگراني در مورد سلامت بشر و آلودگي محيط زيست را مي توان از مضرات ديگر اين روش ها برشمرد. دست ورزي در سطح آنزيم هاي دخيل در بيوسنتز نشاسته امكان اصلاح كيفيت نشاسته توليدي در گياهاني مانند سيب زميني، كاساوا، ذرت، گندم، برنج و ... را فراهم آورده است. به منظور تغيير در خصوصيات فيزيكو-شيميايي نشاسته به كمك راهكارهاي مهندسي ژنتيك، از آنزيم هاي جالب توجهي از منابع ميكروبي متعددي استفاده مي شود تا در جريان بيوسنتز نشاسته، بتوانند تغييرات مورد نظر را در داخل آميلوپلاست اعمال كنند. خاموش سازي ژن هاي درگير در بيوسنتز نشاسته و يا افزايش بيان آن ها، منجر به توليد نشاسته هايي با خصوصيات فيزيكو شيميايي متفاوت شده است. همچنين توليد بيوپليمرهاي كه واحدهاي سازنده ي آن ها به غيراز (4-1)α و (6-1)α به صورت پيوندهاي (3،6-1)α و (4،6-1)α و يا تركيبي از اين ها به هم متصل شده باشند، به دليل اهميت اين بيوپليمرها در صنعت، در حال حاضر از جمله زمينه هاي تحقيقاتي مهم امروزي است.