KSILOZĖ: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Ksilozės yra monosacharidas, penkis anglies atomus, turintys aldehido funkcinę grupę, todėl yra klasifikuojami, kartu su susietos taip, kaip ribozės ir arabinozės, kaip apibrėžta aldopentoses cukrų grupės.

Kochas 1881 m. Pirmasis atrado ir išskyrė medieną. Nuo to laiko daugelis mokslininkų jį priskyrė prie „rečiausių“ ir nedažniausių cukrų, atsižvelgiant į jo gavimo sunkumus ir išlaidas.

Fišerio projekcija D- ir L-ksilozei (Šaltinis: akane700 per „Wikimedia Commons“)

Tačiau 1930 m. Amerikiečių kooperatyvui pavyko gauti jį iš medvilnės sėklų lukšto, daug pigesnės medžiagos, ir nuo tada jis tapo populiarus kaip cukrus, gaunamas tokiomis kainomis, kurios yra panašios į sacharozės gamybos kainą.

Šiuo metu jos išskyrimui iš įvairių rūšių sumedėjusių augalų medienos ir kai kurių atliekų yra naudojami įvairūs metodai.

Jos dariniai yra plačiai naudojami kaip saldikliai diabetikams sukurtuose maisto produktuose ir gėrimuose, nes jie neprisideda prie gliukozės kiekio kraujyje padidėjimo. Labiausiai sintetinamas darinys, naudojamas kaip saldiklis, yra ksilitolis.

Ksilozės kaip anglies šaltinio naudojimas alkoholio fermentacijos pramonėje šiais laikais tapo vienu iš svarbiausių mokslinių tyrimų taškų.

charakteristikos

Kaip ir gliukozė, ksilozė turi saldų skonį, o kai kurie tyrimai parodė, kad joje yra apie 40% saldaus gliukozės skonio.

Kaip reagentas parduodamas kaip balti kristaliniai milteliai. Jo, kaip ir daugelio kitų pentozinių cukrų, molekulinė masė yra apie 150,13 g / mol, o molekulinė formulė yra C5H10O5.

Atsižvelgiant į jo polinę struktūrą, šis monosacharidas lengvai tirpsta vandenyje ir jo lydymosi temperatūra yra apie 150 ° C.

Struktūra

Gamtoje labiausiai paplitusi forma arba izomeras yra D-ksilozė, o L-ksilozė - tokia, kuri gaunama cheminės sintezės būdu komerciniam naudojimui.

Šis angliavandenis turi keturias OH grupes ir dėl savo laisvos aldehido grupės laikomas redukuojančiu cukrumi. Kaip ir kiti cukrūs, priklausomai nuo terpės, kurioje jis randamas, jis gali būti randamas skirtingais būdais (atsižvelgiant į žiedo formą).

„Haworth“ projekcija ksilozei (Šaltinis: NEUROtiker per Wikimedia Commons)

Cikliniai izomerai (hemiacetaliai) tirpale gali būti rasti kaip piranai arba furanai, tai yra kaip šešių ar penkių jungčių žiedai, kurie, savo ruožtu, priklausomai nuo anomerinės hidroksilo grupės (-OH) padėties, gali turėti daugiau izomerinių formų .

funkcijos

Ląstelėse

Kaip ir kiti sacharidai, tokie kaip gliukozė, fruktozė, galaktozė, manozė ir arabinozė, taip pat kai kurie išvestiniai aminorūgštys, D-ksilozė yra monosacharidas, kuris paprastai gali būti randamas kaip didelių polisacharidų struktūrinė dalis.

Tai sudaro daugiau kaip 30% medžiagos, gautos hidrolizuojant augalinės kilmės hemiceliuliozę, ir kai kurias bakterijas, mieles ir grybelius gali fermentuoti į etanolį.

Kaip pagrindinė ksilano polimerų sudedamoji dalis augaluose, ksilozė laikoma vienu iš gausiausių angliavandenių žemėje po gliukozės.

Hemiceliuliozę didžiąja dalimi sudaro arabinoksilanas, polimeras, kurio pagrindą sudaro ksilozės, sujungtos β-1,4 ryšiais, kur arabinozės liekanos gali būti sujungtos -OH grupėse 2 'arba 3' padėtyse. Šiuos ryšius gali suskaidyti mikrobų fermentai.

Pentozės fosfato metabolizmo keliu eukariotų organizmuose ksilozė yra katabolizuojama į ksiluliozę-5-P, kuri yra tarpininkas šiame kelyje paskesnei nukleotidų sintezei.

Ksilozė nektare

Iki kiek daugiau nei prieš dešimtmetį gėlių nektare rasti pagrindiniai cukrūs buvo gliukozė, fruktozė ir sacharozė. Nepaisant jų, dvi Proteaceae šeimos gentys turi ketvirtąjį monosacharidą: ksilozę.

Protea ir Faurea genose šio sacharido nektaruose yra iki 40%. Tai yra sunkiai paaiškinama aplinkybė, nes daugumai natūralių šių augalų apdulkintojų jis atrodo nelabai malonus (efektingas ar malonus).

Kai kurie autoriai šią savybę laiko nespecifinių gėlių lankytojų prevencijos mechanizmu, kiti mano, kad jos buvimas labiau susijęs su nektarų ląstelių sienelių skaidymu grybeliais ar bakterijomis.

Medicinoje

D-ksilozė taip pat naudojama kaip tarpinė priemonė gaminant vaistus, turinčius gydomųjų funkcijų. Jis naudojamas kaip cukraus pakaitalas nuo karieso (karieso).

Veterinarijos srityje jis naudojamas tiriant malabsorbciją ir tokiu pat būdu atliekamas procedūrose, skirtose įvertinti paprastų cukrų absorbcijos žmonių žarnyne gebėjimą žarnyne.

Pramonėje

Kaip minėta anksčiau, komerciškai kalbant, vienas iš labiausiai paplitusių ksilozės naudojimo būdų yra mažai kaloringas saldiklis, maisto papildas, o jo vartojimą patvirtino FDA (Maisto ir vaistų administracija). .

Alternatyvių degalų, tokių kaip etanolis, gamyba daugiausia pasiekiama dėl angliavandenių, esančių augalinėje biomasėje, fermentacijos, kuri yra ilgalaikis minėto alkoholio šaltinis.

Ksilozė yra antras gausiausias angliavandenis gamtoje, nes ji yra hemiceliuliozės dalis - heteropolisaharidas, esantis augalų ląstelių sienelėse, ir kuri yra svarbi medienos skaidulų dalis.

Šiuo metu dedama daug pastangų norint pasiekti šio cukraus fermentaciją, kad iš augalų audinių būtų pagamintas didesnis etanolio kiekis, šiam tikslui naudojant genetiškai modifikuotus mikroorganizmus (ypač bakterijas ir mieles).

Ksilozės poveikis gyvūnų metabolizmui

Atrodo, kad ksilozę labai mažai naudoja monogastriniai gyvūnai (gyvūnai, turintys tik vieną skrandį, skiriasi nuo atrajotojų, turintys daugiau nei vieną skrandžio ertmę).

Paukštienai ir kiaulėms, kai į jų dienos racioną įeina per daug D-ksilozės, galima pastebėti tiesinio vidutinio dienos svorio padidėjimo, šėrimo efektyvumo ir pašalintų sausųjų medžiagų kiekio tiesinį sumažėjimą.

Tai paaiškinama daugumos gyvūnų nesugebėjimu skaidyti hemiceliuliozės polimerų, kuriems skirtingoms tyrimų grupėms buvo pavesta ieškoti alternatyvų, tokių kaip egzogeniniai fermentai, probiotikų ir mikroorganizmų įtraukimas į dieta ir kt.

Labai mažai žinoma apie metabolizuotą ksilozės naudojimą stuburiniams gyvūnams, tačiau žinoma, kad jos pridėjimas kaip maisto papildas paprastai baigiasi šlapimo išsiskyrimo produktu.

Nuorodos

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemija (4-asis leidimas). Bostonas, JAV: Brooks / Cole. CENGAGE mokymasis.
2. „Huntley“, NF, ir „Patience“, JF (2018). Ksilozė: absorbcija, fermentacija ir poabsorbcinis metabolizmas kiaulėje. Gyvūnų mokslo ir biotechnologijų žurnalas, 9 (4), 1–9.
3. Jackson, S., & Nicolson, SW (2002). Ksilozė kaip nektarinis cukrus: nuo biochemijos iki ekologijos. Lyginamoji biochemija ir fiziologija, 131, 613–620.
4. Jeffries, TW (2006). Inžinerinės mielės ksilozės metabolizmui. Dabartinė nuomonė biotechnologijos srityje, 17, 320–326.
5. Kotter, P., ir Ciriacy, M. (1993). Ksilozės fermentacija Saccharomyces cerevisiae būdu. Taikyti Mikrobiolis. Biotechnol, 38, 776-783.
6. Mathews, C., van Holde, K., ir Ahern, K. (2000). Biochemija (3-asis leidimas). San Franciskas, Kalifornija: Pearsonas.
7. Miller, M., & Lewis, H. (1932). Pentozės metabolizmas. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
8. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. „PubChem“ duomenų bazė. (+) - Ksilozė, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (pasiekiama 2019 m. Balandžio 12 d.)
9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., ir Maleszka, R. (1981). D-ksilozės pavertimas etanoliu, naudojant mieles Pachysolen tannophilus. Biotechnologijų laiškai, 3 (2), 89–92.