A cellobióz a glükóz diszacharidja, amely cellulózt tartalmaz, és cellulóz vagy neoquestosa részleges hidrolízisével nyerik, amely fruktózból és glükózból (Fruct-Gluc-Fruct) álló triszacharid a kukorica szemeiben található.
Ezt a diszacharidot Zdenko Hans Skraup kémikus ismertette 1901-ben, aki meghatározta, hogy a cellulóz egy homopoliszacharid, amely ugyanazon diszacharid: a cellobióz ismétlődő egységeiből áll.
Haworth Cellobiose képviselete (Forrás: Edgar181, a Wikimedia Commons segítségével)
A cellulóz a növényi királyság fő szerkezeti poliszacharidja, mivel megtalálható a növényi sejtek falában. Ezért mind a cellobióznak, mind a cellulóznak fontos funkciója van.
A cellobióz önmagában nem található meg a természetben. Ezt közbenső vegyületnek tekintik egy másik, sokkal hosszabb ideig tartó poliszacharid lebontásában, azaz kizárólag a cellulóz hidrolízisével nyerik.
A cellobiózt glükózból szintetizálhatják olyan glükózidáz enzimek, amelyek β-glükozid kötést képeznek az egyik D-glükopiranóz 1. helyzetében lévő szén és a másik 4. helyzetében lévő szén között (4- O-β-D- glükopiranozil).
Különböző vizsgálatokat végeztek a cellulóz szintetikus termelési rendszerek kifejlesztésére annak érdekében, hogy végtermékként cellulózt nyerjenek. Ennek a vegyületnek a szintézise és előállítása azonban sokkal drágább, mint növényi szervezetekből történő előállítása.
Jelenleg a cellobiózt a cellulóz bakteriális hidrolízise útján izolálják, mivel egyes baktériumfajok olyan cellobiohidrolazok és endocellulázok enzimeket tartalmaznak, amelyek szükségesek a cellulóz diszacharidokká történő lebontásához.
jellemzők
A cellobióz legkülönlegesebb jellemzője, hogy alkotó monoszacharidjait β-1,4 típusú kötések kötik össze, amelyek konformációja „ellenállóvá teszi” az α-glükozidáz enzimek, valamint az α-1 kötésű vegyületek hidrolízisével szemben, 4. ábra nem lehet szubsztrát a β-glükozidáz számára.
A cellulózban lévő cellobióz láncok párhuzamosan vagy anti-párhuzamosan csoportosíthatók. Az orientáció változása ezek között az I. típusú cellulóz (a cellobióz láncok párhuzamos orientációja) vagy a II. Típusú cellulóz (a cellobióz láncok antiparallel formában történő orientációja) kialakulását eredményezi.
Az I. típusú cellulóz a természetes forma, amelyet a közönséges és a vadon élő növények növényi rostokban találunk, míg a II. Típusú cellulózt az I. típusú cellulóz átkristályosításával állítják elő, amelyet cellobiózá hidrolizáltak.
A növényekben a cellulóz bioszintézisét a glikoziltranszferáz és a celluláz szintáz enzimek szervezik meg, amelyek szubsztrátként UDP-glükózt vagy cellobiózt használnak. Ez a szubsztrát általában szacharózból származik.
A cellobióz másik megkülönböztető kémiai tulajdonsága a redukálóképessége, ezért redukálócukornak minősítik, csakúgy, mint a laktóz, az izomaltóz és a maláta.
Szerkezet
A cellobióz egy diszacharid, amely 4-O-β-D-glükopiranozil-β-D-glükopiranózt (β-D-Glc p - (1,4) -D-Glc) tartalmaz. A két monoszacharid, amelyek a cellobiózt alkotják, D-glükóz sztereoizomerjei, általános képletük C6H12O6, és β-1,4 típusú glükozid kötésekkel kapcsolódnak.
Ezért a cellobióz molekuláris képlete C12H22O11, mivel az oxigén, ahol a glikozidkötés kialakul, víz (H2O) formájában szabadul fel.
A cellulóz (β-1,4-kötés által kötött cellobióz) szerkezetét sok kutatás tárgya, ám a teljes kristálytani leírást még nem sikerült elérni.
A cellulóz szerkezetében jelen lévő cellobiosok hidrogénkötést képezhetnek a szomszédos cellobiosok endociklusos oxigénjei között a szénatomon a 3 'és 6' helyzetben. Ez a hidrogénhíd az egyes cukormaradékok eredménye, amelyek az elsőhöz viszonyítva "megcsúsznak", és szalag vagy létra formájában láncot képeznek.
A cellobióz szerkezetét általában olyan könyvek mutatják be, amelyek Haworth-előrejelzéseit összekapcsolják β-kötésükkel és a cellulóz szerkezetével, ami megkönnyíti annak megjelenését a sejtfal szerkezetén belül, mivel ez a hidrogén- és glikozidkötések.
A cellulóz molekulatömege akár több millió is lehet, és nagy mechanikai és kémiai ellenállása annak köszönhető, hogy a cellobióz láncok párhuzamosan vannak orientálva és hosszanti tengelyen vannak elhelyezve, így nagyszámú intermolekuláris hidrogénkötést képeznek., amely rendkívül strukturált mikrofibrillumokat eredményez.
Jellemzők
A cellobióz a cellulóz alkotóeleme, amely a növényi sejtfalak fő szerkezeti alkotóeleme. Ez egy rostos, ellenálló és vízben oldhatatlan anyag.
A cellulóz, tehát a cellobióz különösen a vesszőkben, szárokban, fatörzsekben és az összes fás szárú növényi szövetekben koncentrálódik.
A cellulózban a cellobióz molekulák lineárisan orientálódnak. A cellulózrostok 5000-7 500 egység cellobiózból készülhetnek. A kötés típusa, amely egyesíti őket, és szerkezeti tulajdonságuk miatt ezt a poliszacharidot nagyon ellenálló anyaggá teszi.
A növények által kifejlesztett egyik evolúciós előnye a β-1,4-kötés, amely köti a sejtfalban a cellulóz molekulákat. A legtöbb állat nem használhatja a cellulózt energiaforrásként, mivel nincs enzim, amely képes ezen kötések hidrolízisére.
Az emberiség számára jelenleg jelenlegi kihívás a bioüzemanyagok előállítása a környezet számára biztonságos energia előállítása érdekében. Ezért teszteket végeznek olyan enzimekkel, mint például a lignocellulázok, amelyek energiát bocsátanak ki a cellulózt alkotó cellobióz egységek közötti glikozidkötés (β-1,4) hidrolizálásával.
Irodalom
- Badui, S. (2006). Élelmiszerkémia. (E. Quintanar, szerk.) (4. kiadás). Mexico DF: Pearson oktatás.
- Dey, P. és Harborne, J. (1977). Növényi biokémia. San Diego, Kalifornia: Academic Press.
- Finch, P. (1999). Szénhidrátok: Szerkezetek, szintézisek és dinamika. London, Egyesült Királyság: Springer-Science + Business Media, BV
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
- Stick, R. (2001). Szénhidrátok. Az élet édes molekulái. Academic Press.
- Stick, R. és Williams, S. (2009). Szénhidrátok: Az élet alapvető molekulái (2. kiadás). Elsevier.