Ciete ir polimēra veids, kas pazīstams kā polisaharīds, kas sastāv no glikozes molekulu ķēdēm un ko augi sintezē salīdzinoši lielos daudzumos. Glikoze ir vienkāršs cukura vai saharīda veids, kas pazīstams kā monosaharīds. Polisaharīdi ir veidoti no daudzām monosaharīdu vienībām, iespējams, tūkstošiem, kas ir savienotas kopā. Cietes biosintēze augos sākas ar cukuriem, kas iegūti fotosintēzes procesā, un tajā ir iesaistīti vairāki fermenti vai organiskie katalizatori.
Augi ražo divu veidu cieti. Amiloze galvenokārt sastāv no nesazarotām glikozes molekulu vai glikānu ķēdēm, kuru skaits parasti ir no 1,000 līdz 4,400. Amilopektīnā ķēdēm ir daudz zaru, un tās parasti satur no 10,000 100,000 līdz 70 XNUMX glikānu. Apmēram XNUMX% cietes lielākajā daļā augu ir amilopektīna formā, taču tas var nedaudz atšķirties dažādās sugās. Augi šūnās uzglabā cieti granulu veidā.
Cietes biosintēze notiek amiloplastos un zināmā mērā arī hloroplastos. Tie ir abu veidu plastidi — ķermeņi augu šūnā, kas veic īpašas funkcijas. Tiek uzskatīts, ka tās radušās kā simbiotiskas zilaļģes, kas tika iekļautas šūnās augu evolūcijas agrīnā stadijā. Šajos plastidos cietes molekulas tiek montētas no glikozes celtniecības blokiem. Glikoze nāk glikozes-fosfāta savienojuma veidā, kas ir netiešs fotosintēzes produkts.
Glikozes molekulās ir hidroksilgrupas (OH), kas saistītas ar oglekļa atomiem. Glikozes vienības saistās kopā, kad ūdeņraža atoms tiek atdalīts no vienas glikozes molekulas hidroksilgrupas un vesela hidroksilgrupa tiek atdalīta no citas, faktiski noņemot ūdeni (H2O). Atlikušais skābekļa atoms no vienas molekulas pēc tam saistās ar oglekļa atomu, no kura tika noņemta hidroksilgrupa no otras — reakciju var attēlot šādi: R-OH + HO-R → ROR + H2O, kur R apzīmē pārējo. glikozes molekula. Tādā veidā tiek veidotas garas glikozes molekulu ķēdes. Šāda veida saite starp saharīdu molekulām ir pazīstama kā glikozīdiskā saite.
Tomēr procesa detaļas ir sarežģītākas par šo, kas ietver vairākus fermentus, taču to var apkopot šādi. Process sākas ar glikozes-1-fosfāta apvienošanu ar adenozīna trifosfātu (ATP), veidojot adenozīna difosfāta glikozi (ADP-glikozi), ko katalizē enzīms AGPase. Pēc tam ADP-glikoze var pievienot savu glikozes molekulu esošai glikozes molekulai, veidojot glikozīdu saiti un tādējādi, veicot daudzus šī procesa atkārtojumus, veidojot amilozes molekulu. Šo reakciju katalizē cietes sintāzes enzīmi. Amilopektīnu veido cietes zarojošo enzīmu (SBE) darbība, kas veido saites starp esošajām glikozes molekulu ķēdēm, lai izveidotu sazarotu polimēru.
Cietes biosintēzes mērķis augos ir nodrošināt enerģijas uzkrājumu. Fotosintēzes rezultātā iegūtā glikoze nodrošina tūlītēju enerģijas vajadzību, bet enerģijas rezervei, kas jāizmanto, ja apstākļi neļauj sintēzei pietiekami daudz glikozes, ir skaidra izdzīvošanas vērtība. Daudzi augi ir attīstījušies, lai bumbuļos uzglabātu lielu daudzumu cietes; piemēram, kartupeļos 60-80% no sausnas ir ciete. Kopš 2011. gada notiek ievērojams apjoms pētījumu par cietes biosintēzi augos, lai palielinātu noteiktu pārtikas kultūru cietes ražošanu.