Vlastnosti, struktura a funkce Xilosy

3449
Egbert Haynes
Vlastnosti, struktura a funkce Xilosy

The xylóza Jedná se o monosacharid s pěti atomy uhlíku, který má aldehydovou funkční skupinu, a proto je zařazen spolu s dalšími příbuznými cukry, jako je ribóza a arabinóza, do skupiny aldopentóz..

Koch, v roce 1881, jej jako první objevil a izoloval od dřeva. Od té doby jej mnoho vědců klasifikovalo jako jeden z nejvíce „vzácných“ a neobvyklých cukrů vzhledem k obtížím a nákladům na jeho získání..

Fisherova projekce pro D- a L-xylózu (Zdroj: akane700 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] prostřednictvím Wikimedia Commons)

V roce 1930 se však americkému družstvu podařilo získat z plevele bavlníkového semene, mnohem levnějšího materiálu, a od té doby se stalo populárním jako cukr získatelný za ceny srovnatelné s cenami výroby sacharózy..

V současnosti se k jeho izolaci od dřeva různých druhů dřevin a od některých odpadních produktů používají různé metody.

Jeho deriváty se široce používají jako sladidla v potravinách a nápojích vyvinutých pro diabetiky, protože nepřispívají ke zvýšení hladiny glukózy v krvi. Nejsyntetizovanějším derivátem a používaným jako sladidlo je xylitol.

Použití xylózy jako zdroje uhlíku v odvětví alkoholového kvašení se stalo v dnešní době jedním z nejdůležitějších bodů vědeckého výzkumu.

Rejstřík článků

  • 1 Funkce
  • 2 Struktura
  • 3 funkce
    • 3.1 V buňkách
    • 3.2 Xylóza v nektaru
    • 3.3 V medicíně
    • 3.4 V průmyslu
  • 4 Účinky xylózy na metabolismus zvířat
  • 5 Reference

Vlastnosti

Stejně jako glukóza má i xylóza sladkou chuť a některé studie ukázaly, že má asi 40% sladké chuti glukózy.

Jako činidlo je komerčně dostupné jako bílý krystalický prášek. Má, stejně jako mnoho jiných pentózových cukrů, molekulovou hmotnost kolem 150,13 g / mol a molekulární vzorec C5H10O5.

Vzhledem ke své polární struktuře je tento monosacharid snadno rozpustný ve vodě a má teplotu tání kolem 150 ° C..

Struktura

Nejběžnější formou nebo isomerem v přírodě je D-xylóza, zatímco forma L-xylózy je forma získaná chemickou syntézou pro komerční použití..

Tento sacharid má čtyři OH skupiny a díky své volné aldehydové skupině je považován za redukující cukr. Stejně jako ostatní cukry, i v závislosti na prostředí, kde se nachází, jej lze najít různými způsoby (s ohledem na tvar prstence).

Haworthova projekce pro xylózu (zdroj: NEUROtiker [public domain] prostřednictvím Wikimedia Commons)

Cyklické izomery (hemiacetaly) lze v roztoku nalézt jako pyrany nebo furany, tj. Jako kruhy se šesti nebo pěti vazbami, které zase mohou mít v závislosti na poloze anomerní hydroxylové skupiny (-OH) více izomerních forem.

Funkce

V buňkách

Stejně jako jiné sacharidy, jako je glukóza, fruktóza, galaktóza, manóza a arabinóza, stejně jako některé odvozené aminocukry, je D-xylóza monosacharid, který lze běžně nalézt jako strukturní součást velkých polysacharidů..

Představuje více než 30% materiálu získaného hydrolýzou hemicelulózy rostlinného původu a může být fermentován na ethanol některými bakteriemi, kvasinkami a houbami.

Jako hlavní složka xylanových polymerů v rostlinách je xylóza považována za jeden z nejhojnějších sacharidů na Zemi po glukóze.

Hemicelulózu tvoří převážně arabinoxylan, polymer, jehož páteř je tvořena xylozami spojenými vazbami β-1,4, kde mohou být zbytky arabinózy spojeny ve skupinách -OH v polohách 2 'nebo 3'. Tyto vazby mohou být degradovány mikrobiálními enzymy.

Prostřednictvím metabolické dráhy pentóza-fosfátu v eukaryotických organismech je xylóza katabolizována na xylulózu-5-P, která funguje jako meziprodukt v této cestě pro následnou syntézu nukleotidů..

Xylóza v nektaru

Ještě před více než deseti lety byly hlavními cukry nalezenými v květinovém nektaru glukóza, fruktóza a sacharóza. Navzdory nim mají dva rody čeledi Proteaceae čtvrtý monosacharid: xylózu..

Pohlaví Protea  Y Faurea Ve svém nektaru mají tento sacharid v koncentracích až 40%, což je obtížné vysvětlit, protože se zdá, že to není chutné (nápadné nebo chutné) pro většinu přirozených opylovačů těchto rostlin..

Někteří autoři považují tuto vlastnost za preventivní mechanismus pro nespecifické návštěvníky květin, zatímco jiní se domnívají, že její přítomnost souvisí spíše s degradací buněčných stěn nektarů houbami nebo bakteriemi..

V medicíně

D-xylóza se také používá jako meziprodukt při výrobě léčiv s terapeutickými funkcemi. Používá se jako náhražka cukru pro účely proti zubnímu kazu (proti zubnímu kazu).

V oblasti veterinárního lékařství se používá pro malabsorpční test a stejným způsobem se podílí na postupech hodnocení intestinální absorpční kapacity jednoduchých cukrů u lidí..

V průmyslu

Jak již bylo zmíněno dříve, jedno z nejběžnějších použití xylózy, komerčně řečeno, je jako nízkokalorický sladidlový doplněk výživy a jeho použití je schváleno FDA. (Úřad pro kontrolu potravin a léčiv, Úřad pro kontrolu potravin a léčiv).  

Výroba alternativních paliv, jako je ethanol, je dosažena hlavně díky fermentaci uhlohydrátů přítomných v rostlinné biomase, která představuje dlouhodobý zdroj uvedeného alkoholu..

Xylóza je druhým nejhojnějším sacharidem v přírodě, protože je součástí hemicelulózy, heteropolysacharidu přítomného v buněčné stěně rostlinných buněk a která je důležitou součástí vláken ve dřevě.

V současné době se vyvíjí velké úsilí k dosažení fermentace tohoto cukru za účelem výroby většího množství ethanolu z rostlinné tkáně za použití geneticky modifikovaných mikroorganismů (zejména bakterií a kvasinek)..

Účinky xylózy na metabolismus zvířat

Xylóza se zdá být velmi málo používána monogastrickými zvířaty (zvířata s jediným žaludkem, odlišná od přežvýkavců, s více než jednou žaludeční dutinou).

U drůbeže i prasat, pokud je do jejich denní stravy přidáno příliš mnoho D-xylózy, lze pozorovat lineární pokles průměrného denního přírůstku hmotnosti, účinnosti krmení a obsahu vylučované sušiny..

To je vysvětleno neschopností většiny zvířat degradovat hemicelulózové polymery, pro které různé výzkumné skupiny dostaly za úkol hledat alternativy, jako jsou exogenní enzymy, zahrnutí probiotik a mikroorganismů do stravy atd..

O metabolickém využití xylózy u obratlovců je známo velmi málo, je však známo, že její přidání jako doplněk výživy obvykle končí jako produkt vylučování močí..

Reference

  1. Garrett, R. a Grisham, C. (2010). Biochemie (4. vydání). Boston, USA: Brooks / Cole. Učení CENGAGE.
  2. Huntley, N.F., & Patience, J. F. (2018). Xylóza: absorpce, fermentace a postabsorpční metabolismus u prasete. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9(4), 1-9.
  3. Jackson, S., a Nicolson, S. W. (2002). Xylóza jako nektarový cukr: od biochemie po ekologii. Srovnávací biochemie a fyziologie, 131, 613-620.
  4. Jeffries, T. W. (2006). Technické kvasinky pro metabolismus xylózy. Aktuální názor na biotechnologie, 17, 320-326.
  5. Kotter, P., a Ciriacy, M. (1993). Fermentace xylózy Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol. Biotechnol, 38, 776-783.
  6. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemie (3. vyd.). San Francisco, Kalifornie: Pearson.
  7. Miller, M., & Lewis, H. (1932). Metabolismus pentózy. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
  8. Národní centrum pro biotechnologické informace. Databáze PubChem. (+) - Xylóza, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (přístup k 12. dubna 2019)
  9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Konverze D-xylózy na etanol kvasinkami Pachysolen tannophilus. Biotechnologické dopisy, 3(2), 89-92.

Zatím žádné komentáře