Charakterystyka, struktura i funkcje xilosa

ksyloza Jest to monosacharyd pięciu atomów węgla, który ma grupę funkcjonalną aldehydu, więc jest klasyfikowana, wraz z innymi powiązanymi cukrami, takimi jak ryboza i arabino, w grupie aldopentosas.

Koch, w 1881 roku, był pierwszym, który go odkrył i odizolował z drewna. Od tego czasu wielu naukowców skatalogowało go jako jeden z najbardziej „rzadkich” i nietypowych cukrów, biorąc pod uwagę trudności i koszty ich uzyskania.

Projekcja Fishera dla D- i L-Xilosa (źródło: Akane700 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)] przez Wikimedia Commons)

Jednak w 1930 r. Amerykańskiej spółdzielni zdołał ją uzyskać ze skorupy bawełnianej nasion, znacznie tańszy materiał, a od tego czasu stał się popularny jako cukier uzyskany w cenach porównywalnych z produkcją sacharozy.

Obecnie stosuje się różne metody izolowania go z drewna z różnych gatunków roślin drzewnych i niektórych produktów odpadowych.

Jego pochodne są szeroko stosowane jako słodziki w żywności i napojach opracowanych dla osób z cukrzycą, ponieważ nie przyczyniają się do wzrostu poziomu glukozy we krwi. Najbardziej zsyntetyzowana i używana pochodna jako słodzik jest xilitol.

Zastosowanie ksylozy jako źródła węgla w branży fermentacji alkoholowej stało się czasami w jednym z najważniejszych punktów badań naukowych.

[TOC]

Charakterystyka

Podobnie jak glukoza, ksyloza ma słodki smak, a niektóre badania udowodniły, że ma około 40% słodkiego smaku glukozy.

Jako odczynnik osiąga się w handlu jako biały proszek spuszczający krystaliczny. Ma, podobnie jak wiele innych pentowych cukrów, masa cząsteczkowa, która wynosi około 150.13 g/mol i wzór molekularny C5H10O5.

Biorąc pod uwagę jego strukturę polarną, ten monosacharyd jest łatwo rozpuszczalny w wodzie i ma temperaturę topnienia około 150 ° C.

Może ci służyć: flora i fauna Tlaxcala: bardziej reprezentatywne gatunki

Struktura

Najczęstszym izomerem lub izomerem w naturze jest D-Xilosa, podczas gdy forma L-ksylozy jest uzyskiwana przez syntezę chemiczną do użytku komercyjnego.

Ten węglowodan ma cztery grupy OH, a dzięki bezpłatnej grupie aldehydowej jest uważany za cukier redukujący. Podobnie jak inne cukry, w zależności od medium, gdzie jesteś, może być na różne sposoby (w odniesieniu do kształtu jego pierścienia).

Projekcja Haworth dla ksylozy (Źródło: Neurotokeker [domena publiczna] za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Cykliczne izomery (hemiacetale) można znaleźć w roztworze, takim jak pirany lub furany, to znaczy jako pierścienie sześciu lub pięciu linków, które z kolei w zależności od położenia anomerycznego grupy hydroksylowej (-OH) mogą mieć więcej izomerycznych form.

Funkcje

W komórkach

Podobnie jak inne sacharydy, takie jak glukoza, fruktoza, galaktoza, ręka i arabino, a także niektóre cukry pochodne aminowe, d-ksyloza jest monosacharydem, który można powszechnie znaleźć jako część strukturalną dużych polisacharydów.

Reprezentuje ponad 30% materiału uzyskanego z hydrolizy hemicelulozy pochodzenia rośliny i może być fermentowany do etanolu przez niektóre bakterie, drożdże i grzyby.

Jako główny składnik polimerów Xilano w roślinach, ksyloza jest uważana za jeden z najliczniejszych węglowodanów na Ziemi po glukozie.

Hemiceluloza składa się głównie z arabinoksyloano, polimeru, którego szkielet składa się z xilosas powiązanych z β -1,4 powiązaniami, gdzie w grupach pozycji 2 'lub 3' może być zjednoczony przez marnotrawstwo arabinne odpady arabinne. Te linki można degradować przez enzymy drobnoustrojów.

Przez szlak metaboliczny fosforanu pentozowego w organizmach eukariotycznych ksyloza jest katabolizowana do ksylulozy-5-p, która działa jako pośrednik tej drogi do późniejszej syntezy nukleotydów.

Ksyloza w nektaru

Jeszcze ponad dekadę temu głównymi cukrami znalezionymi w kwiatowym nektaru były glukoza, fruktoza i sacharoza. Mimo nich dwa gatunki rodziny Proteaceae mają czwarty monosacharyd: ksylozę.

Może ci służyć: 12 etapów rozwoju człowieka i jego cechy

Płcie Protea  I Faurea Mają ten sacharyd w stężeniach do 40% w swoim nektaru, co było trudne do wyjaśnienia, ponieważ wydaje się, że nie jest smaczny (uderzający lub zadowolony) dla większości naturalnych zapylaczy tych roślin.

Niektórzy autorzy uważają tę cechę za mechanizm zapobiegania niespecyficznymi kwiatowymi odwiedzającymi, podczas gdy inni uważają, że ich obecność dotyczy degradacji ścian komórkowych grzybów lub bakterii.

W medycynie

D-ksyloza jest również stosowana jako pośrednik w produkcji leków z funkcjami terapeutycznymi. Jest stosowany jako substytut cukru dla celów przeciwbólowych (przeciwcarary).

W polu weterynarii jest stosowany do testu Jugorion i w taki sam sposób jest zaangażowany w procedury oceny zdolności wchłaniania jelit prostych cukrów u ludzi u ludzi.

W przemyśle

Jak wspomniano wcześniej, jedno z najczęstszych zastosowań ksylozy (Administracja Jedzenia i Leków, Administracja ds. Narkotyków i żywności).  

Produkcja alternatywnych paliw, takich jak etanol, osiąga się głównie dzięki fermentacji węglowodanów obecnych w biomasie roślinnej, która stanowi długoterminowe źródło wspomnianego alkoholu.

Ksyloza jest drugim najliczniejszym węglowodanem w naturze, ponieważ jest częścią hemicelulozy, heteropolisacharydu obecnego w ścianie komórkowej komórek roślinnych i jest to ważna część włókien w drewnie.

Obecnie podejmuje się wiele wysiłków w celu osiągnięcia fermentacji tego cukru w ​​celu wytworzenia większej ilości etanolu z tkanki roślinnej, przy użyciu genetycznie zmodyfikowanych mikroorganizmów w tym celu (zwłaszcza bakterii i drożdży).

Może ci służyć: polimeraza DNA

Wpływ ksylozy na metabolizm zwierząt

Ksyloza wydaje się być bardzo mało wykorzystywana przez zwierzęta monogastryczne (zwierzęta z pojedynczym żołądkiem, różniące się od zwierząt przeżuwaczych, z więcej niż jedną jamą żołądka).

Zarówno u ptaków, jak i świni, gdy D-Xilosa jest uwzględniona w codziennej diecie, można zaobserwować liniowy spadek średniego dziennego przyrostu masy ciała, w wydajności pokarmu oraz zawartości wydalanej materii suchej.

Wyjaśnia to niezdolność większości zwierząt do degradacji polimerów hemicelulozowych, więc różne grupy badawcze dały zadanie poszukiwania alternatyw, takich jak enzymy egzogenne, włączenie probiotyków i mikroorganizmów do diety itp.

Niewiele wiadomo na temat metabolicznego stosowania ksylozy u kręgowców, wiadomo, że jego dodatek jako suplement odżywczy zwykle kończy się jako produkt wydalania w moczu.

Bibliografia

1. Garrett, r., I Grisham, C. (2010). Biochemia (Wydanie 4.). Boston, USA: Brooks/Cole. Cengage Learning.
2. Huntley, n. F., I cierpliwość, j. F. (2018). Ksyloza: absorpcja, fermentacja i metabolizm po absorpcji u świń. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9(4), 1-9.
3. Jackson, s., I Nicolson, S. W. (2002). Ksyloza co do cukru nektarowego: od biochemii do ekologii. Biochemia porównawcza i fizjologia, 131, 613-620.
4. Jeffries, t. W. (2006). Inżynieria YAST dla metabolizmu ksylozy. Obecna opinia na temat biotechnologii, 17, 320-326.
5. Kotter, s. 1., & Ciriacy, m. (1993). Fermentacja ksylozy przez Saccharomyces cerevisiae. Appl. Mikrobiol. Biotechnol, 38, 776-783.
6. Mathews, c., Van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemia (3 wyd.). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
7. Miller, m., & Lewis, H. (1932). Metabolizm pentosse. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
8. National Center for Biotechnology Information. Baza danych Pubchem. (+)-ksyloza, CID = 644160, www.Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov/ComuNund/644160 (dostęp do APR. 12, 2019)
9. Schneider, godz., Wang, s., Chan i., & Illeszka, r. (1981). Konwersja d-ksylozy do ethanolu przez drożdżowe pachysolen tannofilus. Listy biotechnologiczne, 3(2), 89-92.