КСИЛОЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ

Ксилози є моносахарид п'ять атомів вуглецю , які мають функціональну групу , альдегидную, тому вона класифікується, поряд з співвідносяться як рибоза і Арабіноза, в групі aldopentoses цукрів.

Кох у 1881 році вперше виявив і виділив його з дерева. З того часу багато вчених відносять його до числа найбільш «рідкісних» і нечасто цукрів, враховуючи труднощі та витрати на його отримання.

Прогноз Фішера на D- та L-ксилозу (Джерело: akane700 через Wikimedia Commons)

Однак у 1930 році американському кооперативу вдалося отримати його з лушпиння бавовняного насіння, набагато дешевшого матеріалу, і з того часу він став популярним як цукор, який можна отримати за цінами, порівнянними з виробництвом сахарози.

В даний час застосовуються різні способи виділення його з деревини різних видів деревних рослин та від деяких відходів виробництва.

Його похідні широко використовуються як підсолоджувачі в продуктах харчування та напоях, розроблених для діабетиків, оскільки вони не сприяють підвищенню рівня глюкози в крові. Найбільш синтезованим похідним, що використовується як підсолоджувач, є ксиліт.

Використання ксилози як джерела вуглецю в галузі алкогольного бродіння стало в ці часи одним з найважливіших пунктів наукових досліджень.

характеристики

Як і глюкоза, ксилоза має солодкий смак, і деякі дослідження показали, що вона містить близько 40% солодкого смаку глюкози.

Як реагент він продається у вигляді білого кристалічного порошку. Він, як і багато інших пентозних цукрів, має молекулярну масу близько 150,13 г / моль і молекулярну формулу C5H10O5.

Враховуючи свою полярну структуру, цей моносахарид легко розчиняється у воді і має температуру плавлення близько 150 ° C.

Будова

Найпоширенішою формою або ізомером у природі є D-ксилоза, тоді як форма L-ксилози - це форма, отримана хімічним синтезом для комерційного використання.

Цей вуглевод має чотири групи ОН, і завдяки своїй вільній альдегідній групі він вважається відновлюючим цукром. Як і інші цукри, залежно від середовища, де він знаходиться, його можна знайти різними способами (стосовно форми його кільця).

Прогноз Гаворта для Ксилози (Джерело: NEUROtiker через Wikimedia Commons)

Циклічні ізомери (геміацетали) можуть знаходитися в розчині у вигляді піранів або фуранів, тобто як кільця з шести або п’яти зв’язків, які, у свою чергу, залежно від положення аномерної гідроксильної групи (-OH), можуть мати більше ізомерних форм .

Особливості

У клітинах

Як і інші сахариди, такі як глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза та арабіноза, а також деякі похідні амінокислоти, D-ксилоза є моносахаридом, який зазвичай можна зустріти як структурну частину великих полісахаридів.

Він становить понад 30% матеріалу, отриманого в результаті гідролізу геміцелюлози рослинного походження, і може бути ферментований до етанолу деякими бактеріями, дріжджами та грибами.

Як основна складова полімерів ксилану в рослинах, ксилоза вважається одним з найпоширеніших вуглеводів на землі після глюкози.

Геміцелюлоза здебільшого складається з арабіноксилану, полімеру, основу якого складають ксилози, пов'язані зв'язками β-1,4, де залишки арабінози можуть бути пов'язані у групах -OH у положеннях 2 'або 3'. Ці зв’язки можуть бути деградовані мікробними ферментами.

Через метаболічний шлях пентозофосфату в еукаріотичних організмах ксилоза катаболізується до ксилулози-5-Р, яка функціонує як посередник у цьому шляху для подальшого синтезу нуклеотидів.

Ксилоза в нектарі

Ще трохи більше десяти років тому основними цукрами, виявленими в квітковому нектарі, були глюкоза, фруктоза та сахароза. Незважаючи на них, два роди родини Proteaceae мають четвертий моносахарид: ксилоза.

Роди протеї та фареї містять цей сахарид у концентрації до 40% у своєму нектарі, факт, який важко пояснити, оскільки він здається незручним (показовим або смачним) для більшості природних запилювачів цих рослин.

Одні автори розглядають цю характеристику як механізм профілактики для неспецифічних відвідувачів квітів, інші вважають, що її наявність має більше спільного з деградацією клітинних стінок нектарів грибами чи бактеріями.

У медицині

D-ксилоза також використовується як проміжний при виробництві ліків з терапевтичною функцією. Його використовують як замінник цукру для протикарієзних (протикарієзних) цілей.

У галузі ветеринарної медицини він використовується для тестування мальабсорбції і таким же чином бере участь у процедурах для оцінки здатності кишечника до всмоктування простих цукрів у людини.

У галузі

Як згадувалося раніше, одне з найпоширеніших застосувань ксилози, комерційно кажучи, є харчовою добавкою з низьким вмістом калорій, і його використання затверджено FDA (Управління з контролю за продуктами харчування та ліків). .

Виробництво альтернативних видів палива, таких як етанол, досягається головним чином завдяки ферментації вуглеводів, присутніх у рослинній біомасі, що є довготривалим джерелом зазначеного алкоголю.

Ксилоза є другим найбільш поширеним у природі вуглеводом, оскільки вона є частиною геміцелюлози, гетерополісахариду, присутнього в клітинній стінці рослинних клітин і який є важливою частиною волокон у дереві.

В даний час докладається багато зусиль для досягнення ферментації цього цукру з метою отримання більшої кількості етанолу з рослинної тканини, використовуючи для цього генетично модифіковані мікроорганізми (особливо бактерії та дріжджі).

Вплив ксилози на обмін речовин у тварин

Ксилозу, здається, дуже мало використовують моногастральні тварини (тварини, які мають лише один шлунок, відрізняється від жуйних тварин з більш ніж однією шлунковою порожниною).

Як у птиці, так і у свиней, якщо в їх щоденний раціон включено занадто багато D-ксилози, може спостерігатися лінійне зниження середнього добового приросту ваги, ефективності годівлі та вмісту сухої речовини, що виділяється.

Це пояснюється нездатністю більшості тварин до деградації геміцелюлозних полімерів, для яких різним дослідницьким групам було поставлено завдання шукати такі альтернативи, як екзогенні ферменти, включення пробіотиків та мікроорганізмів до дієта тощо.

Про метаболічну утилізацію ксилози у хребетних відомо дуже мало, однак відомо, що її додавання як харчова добавка зазвичай закінчується продуктом виведення з сечею.

Список літератури

Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Біохімія (4-е видання). Бостон, США: Брукс / Коул. CENGAGE Навчання.
Huntley, NF, & Patience, JF (2018). Ксилоза: абсорбція, бродіння та поглинальний метаболізм у свині. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9 (4), 1–9.
Джексон, С., і Ніколсон, Південна Корея (2002). Ксилоза як цукор нектару: від біохімії до екології. Порівняльна біохімія та фізіологія, 131, 613–620.
Джеффріс, TW (2006). Інженерні дріжджі для метаболізму ксилози. Поточна думка в галузі біотехнології, 17, 320–326.
Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Бродіння ксилози Saccharomyces cerevisiae. Додаток Мікробіол. Біотехнол, 38, 776-783.
Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Біохімія (3-е видання). Сан-Франциско, Каліфорнія: Пірсон.
Міллер, М., Льюїс, Х. (1932). Метаболізм пентози. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
Національний центр інформації про біотехнології. PubChem База даних. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (доступ 12 квітня 2019 р.)
Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Перетворення D-ксилози в етанол дріжджами Pachysolen tannophilus. Листи з біотехнології, 3 (2), 89–92.

КСИЛОЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025