XYLOSE: EGENSKAPER, STRUKTUR OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den xylose er et monosakkarid fem karbonatomer med et aldehyd funksjonell gruppe, slik at det er klassifisert, sammen med beslektet som ribose og arabinose, innenfor gruppen av aldopentoses sukker.

Koch, i 1881, var den første som oppdaget og isolerte den fra tre. Siden den gang klassifiserte mange forskere det som en av de mest "sjeldne" og uvanlige sukkerarterne gitt vanskene og kostnadene med å få det.

Fishers projeksjon for D- og L-Xylose (Kilde: akane700 via Wikimedia Commons)

I 1930 klarte imidlertid et amerikansk kooperativ å skaffe det fra skallet av bomullsfrø, et mye billigere materiale, og siden har det blitt populært som et sukker som er oppnåelig til priser som kan sammenlignes med sukroseproduksjonens priser.

For tiden brukes forskjellige metoder for å isolere det fra treverket til forskjellige treslagarter og fra noen avfallsprodukter.

Derivater blir ofte brukt som søtstoffer i mat og drikke utviklet for diabetikere, siden de ikke bidrar til økningen i blodsukkernivået. Det mest syntetiserte derivat brukt som søtningsmiddel er xylitol.

Bruken av xylose som karbonkilde i alkoholgjæringsindustrien har blitt et av de viktigste punktene i vitenskapelig forskning i disse tider.

kjennetegn

I likhet med glukose har xylose en søt smak, og noen studier har vist at den har omtrent 40% av den søte smaken av glukose.

Som et reagens er det kommersielt tilgjengelig som et hvitt krystallinsk pulver. Den har, som mange andre pentosesukker, en molekylvekt på rundt 150,13 g / mol og en molekylformel C5H10O5.

Gitt sin polare struktur er dette monosakkarid lett løselig i vann og har et smeltepunkt rundt 150 ° C.

Struktur

Den vanligste formen eller isomeren i naturen er D-xylose, mens L-xyloseformen er den som er oppnådd ved kjemisk syntese for kommersiell bruk.

Dette karbohydratet har fire OH-grupper, og takket være den frie aldehydgruppen regnes det som et reduserende sukker. Som andre sukkerarter, avhengig av mediet der den finnes, kan den finnes på forskjellige måter (med hensyn til formen på ringen).

Haworth-projeksjon for Xylose (Kilde: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Sykliske isomerer (hemiacetals) kan finnes i oppløsningen som pyraner eller furaner, det vil si som ringer med seks eller fem bindinger, som igjen, avhengig av posisjonen til den anomere hydroksylgruppen (-OH), kan ha mer isomere former .

Egenskaper

I celler

Som andre sakkarider som glukose, fruktose, galaktose, mannose og arabinose, samt noen avledede aminosukkere, er D-xylose et monosakkarid som ofte kan finnes som en strukturell del av store polysakkarider.

Det representerer mer enn 30% av materialet oppnådd fra hydrolyse av hemicellulose av vegetabilsk opprinnelse og kan fermenteres til etanol av noen bakterier, gjær og sopp.

Som hovedbestanddel av xylanpolymerer i planter regnes xylose som en av de mest tallrike karbohydratene på jorden etter glukose.

Hemicellulose er for det meste sammensatt av arabinoxylan, en polymer hvis ryggrad er sammensatt av xyloser bundet av β-1,4 bindinger, hvor arabinoserester kan kobles i -OH-gruppene på 2 'eller 3' -posisjoner. Disse bindingene kan brytes ned av mikrobielle enzymer.

Gjennom den metabolske stien fosfatfase i eukaryote organismer blir xylose katabolisert til xylulose-5-P, som fungerer som en mellommann i denne veien for etterfølgende nukleotidsyntese.

Xylose i nektar

Inntil for et drøyt tiår siden var hovedsukkeret som ble funnet i blomster nektar glukose, fruktose og sukrose. Til tross for dem har to slekter fra Proteaceae-familien et fjerde monosakkarid: xylose.

Protea- og Faurea-slektene har dette sakkaridet i konsentrasjoner på opptil 40% i nektaren, noe som har vært vanskelig å forklare, siden det ser ut til å være usmakelig (prangende eller velsmakende) for de fleste av de naturlige pollinatorene til disse plantene.

Noen forfattere anser dette kjennetegnet som en forebyggingsmekanisme for ikke-spesifikke blomsterbesøkende, mens andre mener at dens tilstedeværelse har mer å gjøre med nedbrytningen av celleveggene i nektarene av sopp eller bakterier.

I medisin

D-xylose brukes også som et mellomprodukt i fremstillingen av medikamenter med terapeutiske funksjoner. Det brukes som erstatning for sukker til anti-karies (anti-karies) formål.

Innen veterinærmedisin brukes det til å teste malabsorpsjon, og på samme måte er det involvert i prosedyrer for å evaluere tarmabsorpsjonskapasiteten til enkle sukkerarter hos mennesker.

I bransjen

Som nevnt tidligere, er en av de vanligste bruksområdene av xylose, kommersielt sett, som et næringsstofftilskudd med lite kaloriinnhold i søtstoff, og bruken er godkjent av FDA (Food and Drug Administration). .

Produksjonen av alternative drivstoff som etanol oppnås hovedsakelig takket være gjæringen av karbohydratene som er til stede i den vegetabilske biomassen, som representerer en langsiktig kilde til nevnte alkohol.

Xylose er det nest rikeste karbohydratet i naturen, siden det er en del av hemicellulose, et heteropolysakkarid som er til stede i celleveggen i planteceller, og som er en viktig del av fibrene i tre.

Det arbeides for øyeblikket mye for å oppnå gjæringen av dette sukkeret for å produsere en større mengde etanol fra plantevev ved å bruke genmodifiserte mikroorganismer til dette formålet (spesielt bakterier og gjær).

Effekter av xylose på dyremetabolismen

Xylose ser ut til å være veldig lite brukt av monogastriske dyr (dyr med en enkelt mage, forskjellig fra drøvtyggere med mer enn ett magehulrom).

Når det er for mye D-xylose inkludert i deres daglige kosthold hos både fjørfe og svin, kan en lineær reduksjon observeres i den gjennomsnittlige daglige vektøkningen, i fôringseffektiviteten og i innholdet av tørrstoff utskilt.

Dette forklares med manglende evne til de fleste dyr til nedbrytning av hemicellulosepolymerer, som forskjellige forskningsgrupper har fått i oppgave å lete etter alternativer som eksogene enzymer, inkludering av probiotika og mikroorganismer i kosthold, etc.

Svært lite er kjent om den metabolske utnyttelsen av xylose i virveldyr, men det er kjent at tilsetningen som et ernæringstilskudd vanligvis ender opp som et produkt av utskillelse i urinen.

referanser

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokjemi (4. utg.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Læring.
2. Huntley, NF, & Patience, JF (2018). Xylose: absorpsjon, gjæring og postabsorberende metabolisme hos grisen. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9 (4), 1–9.
3. Jackson, S., & Nicolson, SW (2002). Xylose som nektarsukker: fra biokjemi til økologi. Sammenlignende biokjemi og fysiologi, 131, 613–620.
4. Jeffries, TW (2006). Ingeniørgjær for xylosemetabolisme. Aktuell mening i bioteknologi, 17, 320–326.
5. Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Fermentering av xylose ved Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol. Biotechnol, 38, 776-783.
6. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
7. Miller, M., & Lewis, H. (1932). Pentosemetabolisme. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
8. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. PubChem-databasen. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (tilgjengelig 12. april 2019)
9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Konvertering av D-Xylose til etanol av gjæren Pachysolen tannophilus. Biotechnology Letters, 3 (2), 89–92.