Škrob je vrsta polimera, znanega kot polisaharid, ki je sestavljen iz verig molekul glukoze in ga rastline sintetizirajo v razmeroma velikih količinah. Glukoza je preprosta vrsta sladkorja – ali saharida – znana kot monosaharid. Polisaharidi so zgrajeni iz številnih monosaharidnih enot, morda na tisoče, združenih skupaj. Biosinteza škroba v rastlinah se začne s sladkorji, proizvedenimi s fotosintezo, in vključuje številne encime ali organske katalizatorje.
Rastline proizvajajo dve vrsti škroba. Amiloza je sestavljena večinoma iz nerazvejanih verig molekul glukoze ali glukanov, običajno od 1,000 do 4,400. V amilopektinu so verige večveje in na splošno vsebujejo med 10,000 in 100,000 glukanov. Približno 70 % škroba v večini rastlin je v obliki amilopektina, vendar se lahko to med različnimi vrstami nekoliko razlikuje. Rastline hranijo škrob v obliki zrnc v celicah.
Biosinteza škroba poteka v amiloplastih in do neke mere tudi v kloroplastih. To sta obe vrsti plastidov – teles v rastlinski celici, ki opravljajo specializirane funkcije. Domneva se, da so nastale kot simbiotične modro-zelene alge, ki so bile vključene v celice v zgodnji fazi razvoja rastlin. Znotraj teh plastidov so molekule škroba sestavljene iz gradnikov glukoze. Glukoza je v obliki glukozno-fosfatne spojine, ki je posredni produkt fotosinteze.
Molekule glukoze imajo hidroksilne (OH) skupine, vezane na ogljikove atome. Glukozne enote se vežejo skupaj, ko se vodikov atom odstrani iz hidroksilne skupine na eni molekuli glukoze in se celotna hidroksilna skupina odstrani iz druge, kar dejansko odstrani vodo (H2O). Preostali atom kisika iz ene molekule se nato veže na atom ogljika, s katerega je bila odstranjena hidroksilna skupina na drugi – reakcijo lahko predstavimo kot: R-OH + HO-R → ROR + H2O, kjer R pomeni preostanek molekula glukoze. Na ta način se zgradijo dolge verige molekul glukoze. Ta vrsta vezi med molekulami saharidov je znana kot glikozidna vez.
Vendar so podrobnosti postopka bolj zapletene od tega – vključujejo številne encime -, vendar jih je mogoče povzeti na naslednji način. Postopek se začne s kombiniranjem glukoza-1-fosfata z adenozin trifosfatom (ATP), da nastane adenozin difosfat glukoza (ADP-glukoza), ki jo katalizira encim AGPaza. ADP-glukoza lahko nato doda svojo molekulo glukoze obstoječi molekuli glukoze, tvori glikozidno vez in tako z mnogimi ponovitvami tega procesa zgradi molekulo amiloze. To reakcijo katalizirajo encimi škrobne sintaze. Amilopektin nastane z delovanjem škrobnih razvejanih encimov (SBE), ki tvorijo povezave med obstoječimi verigami molekul glukoze, da ustvarijo razvejen polimer.
Namen biosinteze škroba v rastlinah je zagotoviti zalogo energije. Glukoza, proizvedena s fotosintezo, zagotavlja takojšnje potrebe po energiji, vendar ima rezerva energije, ki jo je treba uporabiti, ko razmere preprečijo sintezo zadostne količine glukoze, jasno vrednost preživetja. Številne rastline so se razvile tako, da shranjujejo velike količine škroba v gomoljih; pri krompirju je na primer 60-80 % suhe mase škroba. Od leta 2011 potekajo številne raziskave o biosintezi škroba v rastlinah z namenom povečanja proizvodnje škroba pri nekaterih živilskih rastlinah.