Hemiselluloosan luokittelu, rakenne, biosynteesi, toiminnot

Hemiselluloosa Se on termi, jota käytetään hyvin monimuotoisen polysakkaridiryhmän nimeämiseen monien kasvien soluseinissä ja jotka edustavat yli kolmanneksen näiden rakenteiden biomassasta.

Johann Heinrich Schulze ehdotti konseptia nimeämään muut polysakkaridit kuin tärkkelys ja yhdessä selluloosan kanssa, jotka olivat irrotettavissa ylemmän kasvien soluseinämistä alkalisien liuosten avulla käyttämällä.

Ksylanon molekyylirakenteen graafinen esitys, hemiselluloosa (lähde: Yikrazuul [julkinen alue] Wikimedia Commonsin kautta)

Nämä polysakkaridit koostuvat glucan-luurankoista, jotka yhdistyvät β-1,4-sidoksilla, joilla on erilaiset glykosyloidut substituentit ja jotka kykenevät vuorovaikutukseen toistensa kanssa ja selluloosakuitujen kanssa vety silloilla (ei-kovalenttiset vuorovaikutukset).

Toisin kuin selluloosa, joka muodostaa voimakkaasti pakattuja mikrokuituja, hemisellulius on pikemminkin amorfisia rakenteita, jotka ovat liukoisia vesiliuoksiin.

Koska yli kolmasosa kasvisolujen kuivasta painosta vastaa hemisellusia, biopolttoaineiden ja muiden kemiallisten yhdisteiden tuotannosta on tällä hetkellä paljon kiinnostusta käsittelemällä näitä polysakkarideja käsittelemällä näitä polysakkarideja.

[TOC]

Luokittelu ja rakenne

Hemicellulus jaetaan tällä hetkellä neljään rakenteellisesti erilaiseen molekyyliin: ksylaaniin, glykaaniin, β-glukaaniin ja ksyloglukaaniin. Näillä kolmella hemiselluloosan tyypillä on erilaiset jakautumis- ja sijaintikuviot muiden tärkeiden erojen lisäksi.

Xilanos

Ne ovat tärkeimmät hemisellulosyyttiset komponentit, jotka ovat läsnä kaksisirkkaisten kasvien sekundaarisolujen seinämissä. Ne edustavat yli 25% puumaisten ja nurmikasvien biomassasta ja noin 50% joissakin monokoteereissa lajeissa.

Ksylaanit ovat heteropolymeerejä, jotka koostuvat d-ksylopylaeseistä, jotka on kytketty P-1,4-sidoksilla ja joilla voi olla lyhyitä seurauksia. Tämä ryhmä on jaettu homoksylaaneihin ja heteroksiananeihin, joista joukossa ovat glukoronoksylaanit ja muut monimutkaiset polysakkaridit.

Voi palvella sinua: Populus

Nämä molekyylit voidaan eristää eri kasvilähteistä: pellavansiemenkuidusta, juurikkaiden massasta, sokeriruoko -bagasse, vehnäleseistä ja muista.

Sen molekyylipaino voi vaihdella huomattavasti ksylaneentyypistä riippuen. Luonnossa löydetty alue kattaa yleensä viidestä.000 g/mol yli 350.000 g/mol, mutta se riippuu paljon nesteytysasteesta ja muista tekijöistä.

D-Man Glycans

Tämän tyyppistä polysakkaridia löytyy ylemmissä kasveissa galaktomananien ja glukmananien muodossa, jotka koostuvat β-1,4-sidosten yhdistävien D-manpopirosasasien lineaarisista ketjuista ja D-Manpopylien ja D-glukopopiraanien tähteistä, jotka ovat yhdistäneet β β -linkit β β -yhteyksillä -1,4, vastaavasti.

Molemmissa glykaaneissa voi olla D-galatopiranosan jäännökset yhdistyneinä molekyylin pääluurulle eri asemissa.

Galaktomanan. Toisaalta glukmanaanit ovat pehmeiden puesolujen seinämien tärkeimmät hemisellulosyyttiset komponentit.

β-glucans

Glucanit ovat viljajyvien hemisellulosyyttisiä komponentteja ja ovat pääasiassa ruohoissa ja yleensä. Näissä kasveissa β-glukaanit ovat päämolekyylejä, jotka liittyvät selluloosan mikrokuituihin solujen kasvun aikana.

Sen rakenne on lineaarinen ja koostuu yhdistyneistä glukopophaanitähteistä sekoitetun β-1,4: n (70%) ja β-1,3: n (30%) sekoitetun linkin kautta (30%) (30%). Viloihin ilmoitetut molekyylipainot vaihtelevat välillä 0.065 - 3 x 10e6 g/mol, mutta lajeihin liittyy eroja, joissa niitä tutkitaan.

Xiloglucanos

Tämä hemisellulosyyttinen polysakkarid. Kaksisirkkaisissa angiospermissa se edustaa yli 20% seinäpolysakkarideista, kun taas ruohoissa ja muissa monokoteereissa se edustaa jopa 5%.

Voi palvella sinua: Kasvien elinkaari: vaiheet ja niiden ominaisuudet

Xiloglucanos koostuu luurankoista, jotka ovat samanlaisia ​​kuin selluloosan, joka koostuu glukopyranusista yksiköistä, jotka on kytketty β-1,4-sidoksilla, jotka on kytketty a-d-ksylopyranoisiin jäännöksiin sen hiilen kautta asennossa 6.

Nämä polysakkaridit sitoutuvat läheisesti soluseinämän selluloosan mikrokuituihin vety silloilla, mikä edistää sellulosyyttisen verkon stabilointia.

Biosynteesi

Useimmat kalvopolysakkaridit syntetisoidaan hyvin spesifisistä aktivoiduista nukleotidisokereista.

Glykosyylitransferaasientsyymejä Golgi -kompleksissa käytetään näitä sokereita, jotka vastaavat glukosidisten yhteyksien muodostumisesta monomeerien ja kyseisen polymeerin synteesin välillä.

Ksyloglukaanin sellulosyyttinen luuranko syntetisoivat selluloosan synteesistä vastaavan proteiinin jäsenet, jotka koodaavat CSLC -geneettinen perhe.

Funktiot

Sen lisäksi sen koostumus vaihtelee tutkitun kasvilajin mukaan myös hemicelluliuksen toiminnot. Tärkeimmät ovat:

Biologiset toiminnot

Kasvien ja muiden organismien soluseinämän muodostumisessa kasvisolujen kaltaisten solujen kanssa, erilaiset hemisellit täyttävät olennaiset toiminnot rakenteellisissa asioissa, koska niiden kyky yhdistää kovalenttisesti selluloosaan.

Xilanot, yksi hemicellulus -tyypistä, ovat erityisen tärkeitä joidenkin kasvilajien kehittämien sekundaaristen soluseinien kovettumisessa.

Joissakin kasvilajeissa, kuten tamarindissa, siemenet tärkkelyksen sijasta varastoitavat ksyloglukaania, jotka ovat mobilisoituja soluseinämässä olevien entsyymien vaikutuksen ansiosta ja tämä tapahtuu itämisprosessien aikana, joissa energiaa syötetään alkaan sisältävään alkioon.

Voi palvella sinua: 13 sukupuuttoon sukupuuttoon ja sen ominaisuudet

Kaupalliset toiminnot ja merkitys

Siemeniin, kuten tamarindiin, varastoitu hemiselluloosa hyödynnetään kaupallisesti elintarviketeollisuudessa käytettyjen lisäaineiden tuotantoon.

Esimerkki näistä lisäaineista ovat Tamarindon kumi "ja" "guar" tai "guaran" kumi (uutettu eräänlaisesta palkokasvasta).

Leipuriteollisuudessa arabinoksijalaisten läsnäolo voi vaikuttaa saatujen tuotteiden laatuun, samalla tavalla kuin ominaisen viskositeettinsa vuoksi ne vaikuttavat myös oluen tuotantoon.

Tietyntyyppisen selluloosan esiintyminen joissakin kasvikudoksissa voi vaikuttaa suuresti näiden kudosten käyttöön biopolttoaineiden tuotantoon.

Yleensä hemicellulus -entsyymien lisääminen on yleinen käytäntö näiden haittojen voittamiseksi. Mutta molekyylibiologian ja muiden erittäin hyödyllisten tekniikoiden myötä jotkut tutkijat työskentelevät siirtogeenisten kasvien suunnittelussa, jotka tuottavat erityisiä hemiselluloosia.

Viitteet

1. Ebringerová, a., Hromádková, Z., & Heinze, T. (2005). Hemiselluloosa. Adv. Polymio. Sci., 186, 1-67.
2. Pauly, m., S., Liu, l., Mansoori, n., Souza,., Schultink, a., & Xiong, G. (2013). Hemicelluloosa -biosynteesi. Tehdas, 1-16.
3. Saha, b. C. (2003). Hemicelluloosan biokonversio. J Indic Microbiol Biotechnol, 30, 279-291.
4. Scheller, H. V., & Ulvskov, P. (2010). Hemisellulosses. Annu. Rev. Tehdas. Fysioli., 61, 263-289.
5. Wyman, c. JA., S, S, S. R -., Himmel, m. JA., Brady, J. W -., & Skopec, c. JA. (2005). Selluloosan ja hemiselluloosan hydrolyysi.
6. Yang, h., Yan, r., Chen, h., Ho Lee, D., & Zheng, c. (2007). Hemiselluloosan, selluloosan ja ligniinipyrolyysin ominaisuudet. Polttoaine, 86, 1781-1788.