Целлобіози є дисахарид глюкози , який містить целюлозу , і отримують в результаті часткового гідролізу целюлози або neoquestosa, яка є трисахарид складається з фруктози і глюкози (Fruct-Gluc-Fruct) знайдений в зернах кукурудзи.
Цей дисахарид описав хімік Зденко Ганс Скрауп у 1901 р., Який визначив, що целюлоза є гомополісахаридом, що складається з повторюваних одиниць того ж дисахариду: целобіози.
Представництво Гаворта щодо целобіози (Джерело: Edgar181, через Wikimedia Commons)
Целюлоза - головний структурний полісахарид у царстві рослин, оскільки він знаходиться у клітинній стінці рослинних клітин. Тому і целобіоза, і целюлоза виконують важливі функції.
Целобіоза не зустрічається сама по собі в природі. Це розглядається як проміжне з'єднання для деградації іншого значно більш тривалого полісахариду, тобто його отримують виключно гідролізом целюлози.
Целлобіоза може бути синтезована з глюкози ферментами глюкозидази, які утворюють β-глюкозидну зв’язок між вуглецем у положенні 1 однієї D-глюкопіранози та вуглецем у положенні 4 іншого (4- O -β-D- глюкопіранозил).
Було проведено різноманітні дослідження з розробки систем синтетичного виробництва целобіози з метою отримання целюлози як кінцевого продукту. Однак синтез і виробництво цієї сполуки набагато дорожче, ніж отримання її з рослинних організмів.
В даний час целобіоза виділяється бактеріальним гідролізом целюлози, оскільки деякі види бактерій мають ферменти целобіогідролази та ендоцелюлази, необхідні для деградації целюлози на дисахариди.
характеристики
Найбільш відмітною характеристикою целобіози є те, що її складові моносахариди пов'язані між собою типом β-1,4 зв’язків, конформація яких робить його "стійким" до гідролізу ферментами α-глюкозидази, а також сполуками з зв'язком α-1 , 4 не може бути субстратом для β-глюкозидази.
Целобіозні ланцюги в целюлозі можна групувати паралельно або антипаралельно. Зміна орієнтації між цими причинами утворює целюлозу типу I (орієнтація целобіозних ланцюгів паралельно) або целюлозу II типу (орієнтація целобіозних ланцюгів у протипаралельній формі).
Целюлоза I типу - це природна форма, що міститься у рослинних волокнах звичайних та дикорослих рослин, тоді як целюлоза II типу утворюється шляхом перекристалізації целюлози I типу, яка була гідролізована до целобіози.
Біосинтез целюлози в рослинах оркестрований ферментами глікозилтрансферази та целюлазної синтази, які використовують UDP-глюкозу або целобіозу як субстрат. Зазвичай цей субстрат походить із сахарози.
Ще одна відмінна хімічна характеристика целобіози - це її знижувальна здатність, тому її класифікують як відновлюючий цукор, як і лактозу, ізомальтозу та мальтозу.
Будова
Целобіоза - дисахарид, що складається з 4- O -β-D-глюкопіранозил-β-D-глюкопіранози (β-D-Glc p - (1,4) -D-Glc). Два моносахариди, що складають целобіозу, є стереоізомерами D-глюкози загальної формули C6H12O6 і пов'язані глюкозидними зв’язками типу β-1,4.
Тому молекулярна формула целобіози - C12H22O11, оскільки кисень, де утворюється глікозидна зв'язок, виділяється у вигляді води (H2O).
Структура целюлози (целобіоза, пов'язана зв'язком β-1,4), була предметом багатьох досліджень, однак повного кристалографічного опису ще не було досягнуто.
Целобіози, присутні в структурі целюлози, можуть утворювати водневу зв’язок між ендоциклічними оксигенами сусідніх целобіозів у вуглецях у положенні 3 'та 6'. Цей водневий міст є результатом кожного залишку цукру, який «перевертається» відносно першого, утворюючи ланцюг у вигляді стрічки або драбини.
Структура целобіози зазвичай представлена в книгах з проекціями Хаворта, пов'язаними її β-зв’язком та структурою целюлози, що полегшує її візуалізацію в структурі клітинної стінки, оскільки вона являє собою мости водневі та глікозидні зв’язки.
Молекулярна маса целюлози може становити до декількох мільйонів, а її висока механічна та хімічна стійкість пояснюється тим, що целобіозні ланцюги орієнтуються паралельно і вирівнюються по поздовжній осі, встановлюючи велику кількість міжмолекулярних водневих зв’язків. , що породжує високоструктуровані мікрофібрили.
Особливості
Целобіоза є компонентом целюлози, будучи основною структурною складовою клітинних стінок рослин. Це жорстка волокниста речовина, нерозчинна у воді.
Целюлоза, а отже целобіоза, особливо зосереджена в тростинах, стеблах, стовбурах та всіх деревних рослинних тканинах.
У целюлозі молекули целобіози орієнтовані лінійно. Целюлозні волокна можуть складатися з 5000-7 500 одиниць целобіози. Тип зв’язку, який їх об'єднує, та їх структурні характеристики роблять цей полісахарид дуже стійким матеріалом.
Однією з еволюційних переваг, розроблених рослинами, є зв'язок β-1,4, який зв’язує молекули целобіози в їх клітинній стінці. Більшість тварин не можуть використовувати целюлозу як джерело енергії, оскільки їм не вистачає ферменту, здатного гідролізувати ці зв’язки.
Поточним завданням для людства є виробництво біопалива для отримання енергії, безпечної для навколишнього середовища. Тому проводяться випробування з ферментами, такими як лігноцелюлази, які виділяють енергію гідролізацією глікозидної зв’язки (β-1,4) між целобіозними одиницями, що складають целюлозу.
Список літератури
- Бадуй, С. (2006). Хімія їжі. (Е. Квінтанар, - ред.) (4-е видання). Мексика DF: Пірсон освіта.
- Dey, P., & Harborne, J. (1977). Біохімія рослин. Сан-Дієго, Каліфорнія: Академічна преса.
- Фінч, П. (1999). Вуглеводи: структури, синтези та динаміка. Лондон, Великобританія: Springer-Science + Business Media, BV
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи біохімії Ленінгера. Видання «Омега» (5-е видання).
- Stick, R. (2001). Вуглеводи. Солодкі молекули життя. Академічна преса.
- Stick, R., & Williams, S. (2009). Вуглеводи: основні молекули життя (2-е видання). Ельзев'є.