KSILÓZ: JELLEMZŐK, SZERKEZET ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

A xilóz egy öt szénatomos monoszacharid, amely aldehid funkciós csoporttal rendelkezik, tehát a brómhoz és arabinózhoz hasonlóan az aldopentózisú cukrok csoportjába sorolható.

Koch, 1881-ben volt az első, aki felfedezte és elkülönítette a fát. Azóta sok tudós besorolta azt az egyik legritkább és ritkább cukornak, tekintettel a beszerzés nehézségeire és költségeire.

Fisher előrejelzése D- és L-xilózra (Forrás: akane700 a Wikimedia Commons segítségével)

1930-ban azonban egy amerikai szövetkezetnek sikerült megszerezni azt a gyapotmag héjából, ami sokkal olcsóbb anyag, és azóta népszerűvé vált olyan cukorként, amelyet a szacharóz előállításához hasonló árakon lehet beszerezni.

Jelenleg különféle módszereket alkalmaznak a fás szárú növények fajától és egyes hulladéktermékektől történő izolálására.

Származékai széles körben használják édesítőként a cukorbetegek számára kifejlesztett ételekben és italokban, mivel ezek nem járulnak hozzá a vércukorszint emelkedéséhez. Az édesítőszerként legszintetizáltabb származék a xilit.

A xilóz szénforrásként történő felhasználása az alkoholos erjesztési iparban ezekben az időkben a tudományos kutatás egyik legfontosabb pontjává vált.

jellemzők

A glükózhoz hasonlóan a xilóz is édes ízű, és néhány tanulmány kimutatta, hogy a glükóz édes ízének körülbelül 40% -a rendelkezik.

Reagensként a kereskedelemben fehér, kristályos por formájában kapható. Mint sok más pentóz-cukor, molekulatömege körülbelül 150,13 g / mol, és a molekulatömeg a C5H10O5.

Poláris szerkezete miatt ez a monoszacharid vízben könnyen oldódik, olvadáspontja 150 ° C körül van.

Szerkezet

A természetben a legelterjedtebb forma vagy izomer a D-xilóz, míg az L-xilóz forma a kémiai szintézissel előállított, kereskedelmi használatra.

Ennek a szénhidrátnak négy OH csoportja van, és szabad aldehidcsoportjának köszönhetően redukáló cukornak tekinthető. Más cukrokhoz hasonlóan, a tápközegtől függően, különféle módon (a gyűrű alakja szempontjából) megtalálható.

Haworth-vetítés a Xylose-hoz (Forrás: NEUROtiker a Wikimedia Commons segítségével)

Ciklikus izomerek (hemiacetálok) piránok vagy furánok formájában találhatók oldatban, vagyis hat vagy öt kötést tartalmazó gyűrűk formájában, amelyek viszont, az anomer hidroxilcsoport (-OH) helyzetétől függően, több izomer formában lehetnek.

Jellemzők

A cellákban

Más szacharidokhoz, például glükóz, fruktóz, galaktóz, mannóz és arabinóz, valamint néhány származékos amincukorhoz hasonlóan a D-xilóz is egy monoszacharid, amelyet általában a nagy poliszacharidok szerkezeti részeként lehet megtalálni.

Ez a növényi eredetű hemicellulóz hidrolíziséből nyert anyag több mint 30% -át képviseli, és egyes baktériumok, élesztők és gombák által etanollal erjeszthetők.

Mivel a növényekben a xilán polimerek fő alkotóeleme, a xilózt a glükóz után a földön a legszélesebb körű szénhidrátoknak tekintik.

A hemicellulózt nagyrészt az arabinoxilán alkotja, egy olyan polimer, amelynek gerincét β-1,4-kötésekkel kötött xilózok alkotják, ahol az arabinóz-csoportok kapcsolódhatnak az -OH csoportokban a 2 'vagy a 3' helyzetben. Ezek a kötések mikrobiális enzimek által lebonthatók.

Az eukarióta szervezetekben a pentóz-foszfát metabolikus útján a xilóz katabolizálódik xilulóz-5-P-kémiai anyagként, amely közvetítőként szolgál a későbbi nukleotidszintézis útjában.

Ksilóz nektárban

Alig több mint egy évtizeddel ezelőtt a virág nektárban található fő cukrok a glükóz, a fruktóz és a szacharóz voltak. Ezek ellenére a Proteaceae család két nemzetségének negyedik monoszacharidja van: a xilóz.

A Protea és a Faurea nemzetségekben ez a szacharid legfeljebb 40% -os nektárkoncentrációban van, ezt nehéz megmagyarázni, mivel úgy tűnik, hogy ezeknek a növényeknek a legtöbb természetes beporzója számára nem kellemes (mutatós vagy ízletes).

Egyes szerzők ezt a tulajdonságot megelőzik a nem specifikus viráglátogatók mechanizmusaként, mások szerint inkább a nektár sejtfalának gombák vagy baktériumok általi lebontására utalnak.

A gyógyászatban

A D-xilózt intermedierként is használják terápiás funkcióval rendelkező gyógyszerek előállításában. Cukorpótlóként használják szuvasodásgátló (szuvasodásgátló) célokra.

Az állatgyógyászat területén a felszívódás tesztelésére használják, és ugyanúgy részt vesz az egyszerű cukrok emésztőrendszerben történő felszívódási képességének felmérésére szolgáló eljárásokban.

Az iparban

Mint korábban említettük, a xilóz egyik leggyakoribb felhasználása, kereskedelmi szempontból, alacsony kalóriatartalmú édesítő táplálékkiegészítő, és használatát az FDA (Élelmiszer- és Gyógyszerügynökség) hagyta jóvá..

Az alternatív üzemanyagok, például az etanol előállítása elsősorban a növényi biomasszában lévő szénhidrátok fermentációjának köszönhető, amely az említett alkohol hosszú távú forrása.

A xilóz a természetben a második legszélesebb szénhidrát, mivel része a hemicellulóznak, egy heteropoliszacharidnak, amely a növényi sejtek sejtfalában található, és amely a fa rostoinak fontos része.

Jelenleg sok erőfeszítést tesznek ennek a cukornak az erjesztése érdekében annak érdekében, hogy nagyobb mennyiségű etanolt nyerjenek a növényi szövetekből, erre a célra genetikailag módosított mikroorganizmusokat (különösen baktériumokat és élesztőket) felhasználva.

A xilóz hatása az állati anyagcserére

Úgy tűnik, hogy a xilózt kevésbé használják monogastrikus állatok (egyetlen gyomorral rendelkező állatok, különböznek a kérődző állatoktól, egynél több gyomorüreggel).

Baromfi és sertés esetében, ha túl sok D-xilózt tartalmaznak napi étrendjükben, lineáris csökkenést lehet megfigyelni az átlagos napi súlygyarapodásban, az etetési hatékonyságban és a kiválasztott szárazanyag-tartalomban.

Ez azzal magyarázható, hogy a legtöbb állat nem képes lebontani a hemicellulóz polimereket, amelyekre különféle kutatócsoportoknak adtak feladatot alternatívák, például exogén enzimek, a probiotikumok és mikroorganizmusok beépítése a diéta stb.

Nagyon keveset tudunk a xilóz gerinces állatokon történő metabolikus felhasználásáról, azonban ismert, hogy étrend-kiegészítőként való hozzáadása általában a vizelettel történő ürítési termékként végződik.

Irodalom

1. Garrett, R. és Grisham, C. (2010). Biokémia (4. kiadás). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Tanulás.
2. Huntley, NF, és Patience, JF (2018). Ksilóz: felszívódás, fermentáció és utóabszorpciós metabolizmus a sertésben. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9. (4), 1–9.
3. Jackson, S. és Nicolson, SW (2002). Ksilóz nektárcukorként: a biokémiától az ökológiáig. Összehasonlító biokémia és élettan, 131, 613–620.
4. Jeffries, TW (2006). Műszaki élesztők a xilóz anyagcseréhez. Jelenlegi vélemény a biotechnológiáról, 17, 320–326.
5. Kotter, P. és Ciriacy, M. (1993). A xilóz fermentáció Saccharomyces cerevisiae által. Appl. Microbiol. Biotechnol, 38, 776-783.
6. Mathews, C., van Holde, K., és Ahern, K. (2000). Biokémia (3. kiadás). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
7. Miller, M. és Lewis, H. (1932). Pentóz anyagcsere. J. Biol. Chem. 98, 133-140.
8. Országos Biotechnológiai Információs Központ. PubChem adatbázis. (+) - Xilóz, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (elérhető 2019. április 12-én)
9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y. és Maleszka, R. (1981). A D-xilóz átalakítása etanolmá a Pachysolen tannophilus élesztővel. Biotechnology Letters, 3. (2), 89–92.