Klasifikácia hemicelulózy, štruktúra, biosyntéza, funkcie

Hemicelulóza Je to termín používaný na označenie veľmi rozmanitej skupiny polysacharidov prítomných v bunkových stenách mnohých rastlín a ktoré predstavujú viac ako tretinu biomasy týchto štruktúr.

Koncept navrhol Johann Heinrich Schulze, aby označil polysacharidy iné ako škrob a v spojení s celulózou, ktoré boli odnímateľné z bunkových stien horných rastlín pomocou alkalických roztokov.

Grafické znázornenie molekulárnej štruktúry Xylano, hemicelulózy (zdroj: Yikrazuul [verejná doména] cez Wikimedia Commons)

Tieto polysacharidy sa skladajú z glukánskych kostrov spojených pomocou p-1,4 väzieb, ktoré majú rôzne glykozylované substituenty a ktoré sú schopné vzájomne interagovať a s celulózovými vláknami cez vodíkové mostíky (nekovalentné interakcie).

Na rozdiel od celulózy, ktorá tvorí silne zabalené mikrubry, má hemicellulius skôr amorfné štruktúry, ktoré sú rozpustné vo vodných roztokoch.

Pretože viac ako tretina suchej hmotnosti rastlinných buniek zodpovedá hemicellousu, v súčasnosti existuje veľký záujem o výrobe biopalív a iných chemických zlúčenín spracovaním týchto polysacharidov.

[TOC]

Klasifikácia

Hemicelous sú v súčasnosti rozdelené do štyroch druhov štruktúrne odlišných molekúl: xylans, glykanos, p-glukány a xyloglucanos. Tieto tri typy hemicelulózy majú okrem ďalších dôležitých rozdielov rôzne vzorce distribúcie a umiestnenia.

Xilanos

Sú to hlavné hemicelulocytické komponenty prítomné v sekundárnych bunkových stenách dikotyledonóznych rastlín. Predstavujú viac ako 25% biomasy drevených a bylinných rastlín a asi 50% u niektorých monokotyledonóznych druhov.

Xylans sú heteropolyméry zložené z d-xylopylaese spojených s p-1,4 väzbami a ktoré môžu mať krátke dôsledky. Táto skupina je rozdelená na homoxylány a heteroxyany, medzi ktorými patria glucoronoxylany a ďalšie komplexné polysacharidy.

Môže vám slúžiť: Populus

Tieto molekuly môžu byť izolované z rôznych zdrojov rastlín: z ľanového vlákna, buničiny repy, bagasky z cukrovej trstiny, pšeničných otrúb a ďalších.

Jeho molekulová hmotnosť sa môže značne meniť v závislosti od typu xylánu a rastlinných druhov. Rozsah nachádzajúci sa v prírode zvyčajne pokrýva od 5.000 g/mol až do viac ako 350.000 g/mol, ale veľa záleží na stupni hydratácie a iných faktorov.

Glykány D-Man

Tento typ polysacharidu sa nachádza v horných rastlinách vo forme galaktomananov a glukomananov, ktoré sa skladajú z lineárnych reťazcov D-manpopirosáz spojených s p-1,4 väzbami a zvyškami D-Manpopylas a D-glukopopiranov United pomocou p-glukopopiranov pomocou p β väzby pomocou β β väzieb -1,4, respektíve.

Oba typy glykánov môžu mať zvyšky D-Galatopiranosa zjednotené s hlavnou kostrou molekuly v rôznych pozíciách.

Galaktomanský. Glukomanans, na druhej strane, sú hlavnými hemicelulocytovými komponentmi stien s mäkkým drevom.

P-Glukáni

Glukány sú hemicelulocytické zložky obilnín zŕn a sú prevažne v trávu a poaceae všeobecne. V týchto rastlinách sú β-glukány hlavnými molekulami spojenými s mikrofibremi celulózy počas bunkového rastu.

Jeho štruktúra je lineárna a pozostáva z zjednotených glukopofánových zvyškov prostredníctvom zmiešaných zmiešaných spojení p-1,4 (70%) a β-1,3 (30%) zmiešaných väzieb (30%) (30%). Molekulové hmotnosti hlásené pre obilniny sa pohybujú medzi 0.065 až 3 x 10e6 g/mol, ale existujú rozdiely súvisiace s druhmi, v ktorých sa študujú.

Xiloglucanos

Tento hemicelulocytárny polysacharid sa nachádza v horných rastlinách a je jedným z najhojnejších štrukturálnych materiálov bunkových stien. V dikotyledonóznych angiospermoch predstavuje viac ako 20% polysacharidov steny, zatiaľ čo v trávu a iných monokotyledónoch predstavuje až 5%.

Môže vám slúžiť: životný cyklus rastlín: etapy a ich vlastnosti

Xiloglucanos sa skladá zo kostry podobnej kostole celulózy, ktorá sa skladá z glukopyranóznych jednotiek spojených s p-1,4 väzbami, ktoré sú spojené s a-d-xylopyranóznymi zvyškami cez svoj uhlík v polohe 6.

Tieto polysacharidy sa úzko viažu na celulózové mikrofítory bunkovej steny vodíkovým mostom, čo prispieva k stabilizácii celulocytovej siete.

Biosyntéza

Väčšina membránových polysacharidov je syntetizovaná z veľmi špecifických aktivovaných nukleotidových cukrov.

Tieto cukry používajú enzýmy glykozyltransferázy v komplexe Golgi, zodpovedné za tvorbu glukozidných väzieb medzi monomérmi a syntézou príslušného polyméru.

Xyloglukán Cellulocytárny kostra je syntetizovaný členmi rodiny proteínu zodpovedných za syntézu celulózy, kódovanej genetickou rodinou CSLC.

Funkcia

Rovnako ako jeho zloženie sa líši v závislosti od študovaných druhov rastlín, aj funkcie hemicellulius. Tie hlavné sú:

Biologické funkcie

Pri tvorbe bunkovej steny rastlín a iných organizmov s bunkami podobnými rastlinným bunkám, rôzne druhy hemicellózneho plnenia základných funkcií v štrukturálnych veciach vďaka ich schopnosti spájať nie kovalentne s celulózou.

Xilanos, jeden z typov hemiceloulous, je obzvlášť dôležitý pri kalení sekundárnych bunkových stien vyvinutých niektorými druhmi rastlín.

U niektorých druhov rastlín, ako je tamarind, semená, namiesto škrobu, ukladajte xyloglukany, ktoré sú mobilizované vďaka pôsobeniu enzýmov prítomných v bunkovej stene a k tomu dochádza počas procesov klíčenia, kde sa energia dodáva do embrya obsiahnutého v semenách.

Môže vám slúžiť: 13 vyhynutých húb a jeho vlastnosti

Komerčné funkcie a dôležitosť

Hemicelulóza uložená v semenách, ako je Tamarind, sa komerčne využívajú na výrobu prísad, ktoré sa používajú v potravinárskom priemysle.

Príkladom týchto prísad je guma Tamarindo „a„ „Guar“ alebo „Guaran“ guma (extrahovaná z druhu strukoviny).

V pekárskom priemysle môže prítomnosť arabinoxyanov ovplyvniť kvalitu získaných výrobkov rovnakým spôsobom, že vďaka svojej charakteristickej viskozite ovplyvňujú aj výrobu piva.

Prítomnosť určitého typu celulózy v niektorých rastlinných tkanivách môže výrazne ovplyvniť použitie týchto tkanív na výrobu biopalív.

Zvyčajne je pridanie hemicelelóznych enzýmov bežnou praxou na prekonanie týchto nepríjemností. Ale s príchodom molekulárnej biológie a ďalších veľmi užitočných techník, niektorí vedci pracujú na navrhovaní transgénnych rastlín, ktoré produkujú špecifické typy hemicelulózy.

Odkazy

1. Ebringerová, a., Hromádková, Z., & Heinze, T. (2005). Hemicelulóza. ADP. Polym. Sci., 186, 1-67.
2. Pauly, m., Gille, s., Liu, L., Mansoori, n., Souza,., Schultink, a., & Xiong, G. (2013). Biosyntéza hemicelulózy. Zasadenie, 1-16.
3. Saha, b. C. (2003). Biokonverzia hemicelulózy. J indiánsky mikrobiol biotechnol, 30, 279-291.
4. Scheller, h. Vložka., & Ulvskov, P. (2010). Hemicellulosses. Anu. Otáčať sa. Zasadenie. Fyziola., 61, 263-289.
5. Wyman, C. A., Decker, s. R., Himmel, m. A., Brady, J. W., & Skopec, C. A. (2005). Hydrolýza celulózy a hemicelulózy.
6. Jang, h., Yan, r., Chen, h., Ho Lee, D., & Zheng, C. (2007). Charakteristiky pyrolýzy hemicelulózy, celulózy a lignínu. Palivo, 86, 1781-1788.