Klasyfikacja hemicelulozy, struktura, biosynteza, funkcje

Hemiceluloza Jest to termin używany do wyznaczenia bardzo zróżnicowanej grupy polisacharydów obecnych w ścianach komórkowych wielu roślin i które reprezentują ponad jedną trzecią biomasy tych struktur.

Koncepcja została zaproponowana przez Johanna Heinricha Schulze do wyznaczenia polisacharydów innych niż skrobia i w związku z celulozą, które były zdejmowane ze ścian komórkowych górnych roślin poprzez zastosowanie roztworów alkalicznych.

Graficzna reprezentacja struktury molekularnej Xyloano, hemicelulozy (źródło: Yikrazuul [domena publiczna] przez Wikimedia Commons)

Te polisacharydy składają się ze szkieletów glukanowych zjednoczonych wiązaniami β-1,4, które mają różne podstawy glikozylowane i są w stanie oddziaływać ze sobą i z włókienami celulozowymi przez mosty wodorowe (interakcje nieczelenkowe).

W przeciwieństwie do celulozy, która tworzy silnie zapakowane mikrowłóce, Hemicelulius ma raczej amorficzne struktury, które są rozpuszczalne w roztworach wodnych.

Ponieważ ponad jedna trzecia suchej masy komórek roślinnych odpowiada hemicellustalu, istnieje obecnie duże zainteresowanie produkcją biopaliw i innych związków chemicznych poprzez przetwarzanie tych polisacharydów.

[TOC]

Klasyfikacja i struktura

Hemicelluz są obecnie podzielone na cztery rodzaje strukturalnie różnych cząsteczek: ksylany, glikany, β-glukany i ksyloglucanos. Te trzy typy hemicelulozy mają różne wzorce dystrybucji i lokalizacji, oprócz innych ważnych różnic.

Xilanos

Są to główne składniki hemicelulocytowe obecne w wtórnych ścianach komórkowych roślin dicotyledonowych. Reprezentują ponad 25% biomasy roślin drzewnych i zielnych i około 50% u niektórych monokotyzowanych gatunków.

Xylany są heteropolimerami złożonymi z d-ksylopyloaese połączone wiązaniami β-1,4, które mogą mieć krótkie konsekwencje. Ta grupa jest podzielona na homoksylan i heteroksyany, wśród których są glukoronoksyloany i inne złożone polisacharydy.

Może ci służyć: populus

Cząsteczki te można izolować z różnych źródeł roślin: z błonnika siemienia lnianego, miazgi buraków, torbassy z trzciny cukrowej, otrębów pszennych i innych.

Jego masa cząsteczkowa może się znacznie różnić, w zależności od rodzaju ksylanu i gatunków roślin. Zakres występujący w naturze zwykle obejmuje od 5.000 g/mol do ponad 350.000 g/mol, ale zależy to wiele od stopnia nawodnienia i innych czynników.

D-man Glikany

Ten typ polisacharydu występuje w górnych roślinach w postaci galaktoman i glukomananów, które składają się z łańcuchów liniowych d-manpopirozazy połączonych przez wiązania β-1,4 i reszty d-manpopylas i d-glukopopirany zjednoczonych przez β Połączenia β odpowiednio przez β β -1,4.

Oba rodzaje glikanów mogą mieć reszty D-Galatopiranosa zjednoczone z głównym szkieletem cząsteczki w różnych pozycjach.

Galaktoman. Z drugiej strony glukomananie są głównymi składnikami hemicelulocytowymi miękkich ścian komórek drewna.

β-glukany

Glukany są składnikami hemicelulocytowymi ziaren zbóż i są głównie w trawach i ogólnie poaceae. W tych roślinach β-glukany są głównymi cząsteczkami związanymi z mikrowłóknięciami celulozy podczas wzrostu komórek.

Jego struktura jest liniowa i składa się z zjednoczonych reszt glukopofanowych poprzez mieszane β-1,4 (70%) i β-1,3 (30%) mieszane (30%) (30%) (30%). Masy cząsteczkowe zgłaszane dla zbóż wahają się między 0.065 do 3 x 10e6 g/mol, ale istnieją różnice związane z gatunkiem, w którym są badane.

Xiloglucanos

Ten polisacharyd hemicelulocytowy znajduje się w górnych roślinach i jest jednym z najliczniejszych materiałów strukturalnych ścian komórkowych. W dicotyledonowych okrytozalążkach reprezentuje ponad 20% polisacharydów ściennych, podczas gdy w trawach i innych monokotyle -lewymi reprezentuje do 5%.

Może ci służyć: cykl życia roślin: etapy i ich cechy

Xiloglucanos składa się ze szkieletu podobnego do celulozy, złożonego z jednostek glukopirobójczych połączonych wiązaniami β-1,4, które są powiązane z resztami α-D-xylopiranus przez węgiel w pozycji 6.

Te polisacharydy ściśle wiążą się z mikrowłóceniami celulozowymi ściany komórkowej przez mosty wodoru, przyczyniając się do stabilizacji sieci celulocytarnej.

Biosynteza

Większość polisacharydów błonowych jest syntetyzowana z bardzo specyficznych aktywowanych cukrów nukleotydowych.

Cukry te są używane przez enzymy glikozylotransferazy w kompleksie Golgiego, odpowiedzialne za tworzenie glukozydowych powiązań między monomerami i syntezą danego polimeru.

Ksyloglukan celulocytarkowy jest syntetyzowany przez członków rodziny białka odpowiedzialnego za syntezę celulozową, kodowaną przez rodzinę genetyczną CSLC.

Funkcje

Oprócz jego składu różni się w zależności od badanych gatunków roślin, funkcje Hemicelulius. Główne to:

Funkcje biologiczne

W tworzeniu ściany komórkowej roślin i innych organizmów z komórkami podobnymi do komórek roślin.

Xilanos, jeden z rodzajów hemicelluz, są szczególnie ważne w utwardzaniu wtórnych ścian komórkowych opracowanych przez niektóre gatunki roślinne.

U niektórych gatunków roślin, takich jak tamarynda, nasiona, zamiast skrobi, przechowuj ksyloglucany, które są zmobilizowane dzięki działaniu enzymów obecnych w ścianie komórkowej, a dzieje się to podczas procesów kiełkowania, w których energia jest dostarczana do zarodka zawartego w nasionach.

Może ci służyć: 13 wymarłych grzybów i ich cechy

Funkcje komercyjne i znaczenie

Hemiceluloza przechowywana w nasionach takich jak tamaryndowca są wykorzystywane komercyjnie do produkcji dodatków, które są zatrudnione w przemyśle spożywczym.

Przykładem tych dodatków to guma Tamarindo ”i guma„ guar ”lub„ guaran ”(wydobyta z rodzaju roślin strączkowych).

W branży piekarza obecność arabinoksyanów może wpływać na jakość uzyskanych produktów, w taki sam sposób, jak ze względu na jego charakterystyczną lepkość, wpływają również na produkcję piwa.

Obecność pewnego rodzaju celulozy w niektórych tkankach roślinnych może znacznie wpłynąć na stosowanie tych tkanek do produkcji biopaliw.

Zwykle dodanie enzymów hemicelowych jest powszechną praktyką do przezwyciężenia tych niedogodności. Ale wraz z pojawieniem się biologii molekularnej i innych bardzo przydatnych technik, niektórzy badacze pracują nad projektowaniem roślin transgenicznych, które wytwarzają określone rodzaje hemicelulozy.

Bibliografia

1. Ebringerová, a., Homádková, Z., I Heinze, T. (2005). Hemiceluloza. Adv. Polim. Sci., 186, 1-67.
2. Pauly, m., Gille, s., Liu, L., Mansoori, n., Souza, to., Schultink, a., & Xiong, g. (2013). Biosynteza hemicelulozy. Zakład, 1-16.
3. Saha, ur. C. (2003). Biokonwersja hemicelulozy. J IND Microbiol Biotechnol, 30, 279-291.
4. Scheller, h. V., & Ulvskov, p. (2010). Hemicelluses. Annu. Obrót silnika. Zakład. Physiol., 61, 263-289.
5. Wyman, c. I., Decker, s. R., Himmel, m. I., Brady, J. W., & Skopec, c. I. (2005). Hydroliza celulozy i hemicelulozy.
6. Yang, h., Yan, r., Chen, h., Ho Lee, D., I Zheng, C. (2007). Charakterystyka pirolizy hemicelulozy, celulozy i ligniny. Paliwo, 86, 1781-1788.