MGA WAX (BIOLOGICAL): ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, PAG-ANDAR, URI - BIOLOGY - 2025

Ang isang waks ay isang materyal na hydrophobic na binubuo ng mga long-chain fat fatty at alcohols (esters of long-chain fatty acid at alcohols). Mayroon silang maraming mga pag-andar sa likas na katangian, dahil ang mga ito ay likas na ginawa ng maraming mga species ng halaman at hayop.

Ang salitang "waks" (mula sa English wax) ay nagmula sa salitang Latin na "waks", na tumutukoy sa sangkap na ginawa ng mga bubuyog at ginamit upang maitayo ang kanilang mga combs. Ang termino sa Ingles ay ginagamit na may magkatulad na konotasyon, dahil nagmula ito sa salitang Anglo-Saxon na "weax" na ginamit din upang mailalarawan ang bubuyok (sa English beeswax).

Isang pulot-pukyutan (Larawan ni Pexels sa www.pixabay.com)

Isinasaalang-alang ang nasa itaas, pagkatapos ay nauunawaan na ang kahulugan ng "waks" ay sumasaklaw sa isang hanay ng mga sangkap na nagbabahagi ng ilang mga katangian ngunit hindi kinakailangang magkaroon ng parehong kemikal at / o mga pisikal na katangian.

Gayunpaman, anuman ang kanilang pagkakakilanlan ng kemikal, ang mga wax ay mataas na hydrophobic na sangkap na nagsisilbi ng iba't ibang mga layunin depende sa organismo na gumagawa ng mga ito. Ang isang malaking bilang ng mga nabubuhay na nilalang ay gumagamit ng mga ito bilang pangunahing sangkap ng reserba ng enerhiya, habang ginagamit ito ng iba bilang mga proteksiyon na sangkap sa kanilang ibabaw.

Bagaman ang mga ito ay pangkaraniwan lamang sa mga halaman at hayop, ang mga wax wax ay ang mga inilarawan na may pinakadakilang intensity (at ilan sa ilang mga hayop), dahil mayroon silang kahalagahan ng biological para sa mga organismo at din sa industriya mula sa anthropological point of view.

Istraktura ng mga waxes

Ang mga wax ay klasikal na tinukoy bilang mga alkohol na ester ng mahabang mga fatty fatty acid, na nailalarawan sa mga haba ng 24-30 carbon atoms, na nauugnay sa pangunahing mga alkohol ng 16-36 carbon atoms (gayon din, maaari silang makisama sa mga alkohol mula sa grupo ng steroid).

Ang mga ito ay nabuo sa pamamagitan ng mga reaksyon na nagsasangkot ng "unyon" ng isang alkohol at isang fatty acid, higit pa o mas kaunti sa mga sumusunod:

CH3 (CH2) nCH2OH (alkohol) + CH3 (CH2) nCOOH (fatty acid) → CH3 (CH2) nCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (wax ester) + H2O (tubig)

Ang likas na katangian ng mga bahagi ng aliphatic ng mga waxes ay maaaring malaki na nagbabago, at maaaring matagpuan sa mga fatty acid, pangunahin at pangalawang alcohols, hydrocarbons, sterol esters, aliphatic aldehydes, ketones, diketones, triacylglycerols, triterpenes at sterols, bukod sa iba pa.

Sa parehong paraan, ang parehong haba ng kadena at ang antas ng saturation at branching ng mga fatty acid at ng iba pang mga aliphatic na sangkap ng mga wax ay nakasalalay sa kanilang pinagmulan.

Alam ito, ipinakita na ang mga waxes na ginawa sa mga halaman ay naiiba at ang mga ginawa ng mga hayop sa dagat at ng mga hayop sa lupa, halimbawa.

Mga katangian ng waks

Ang mga wax ay may iba't ibang mga katangian ng physicochemical na maaaring maikli sa isang maliit na listahan:

- Ang texture nito ay maaaring mag-iba mula sa malambot at mapapamahalaan hanggang sa matigas (plastic) o "masira" sa 20 ° C

- Karaniwan silang napakababang lagkit

- Ang mga ito ay lubos na hindi matutunaw sa tubig, ngunit ang mga ito ay nasa mga organikong solvent, bagaman ang prosesong ito ay nakasalalay sa temperatura

Pag-andar

Ang mga wax ay nagtutupad ng maraming mga pag-andar sa parehong mga hayop at halaman ng mga halaman, dahil ang mga ito ay napaka-karaniwang mga sangkap sa kalikasan.

Sa mga hayop

Ang mga wax ay kumakatawan sa pangunahing compound ng imbakan ng enerhiya para sa mga lumulutang na microorganism na bumubuo ng plankton.

Kaya, ang mga wax ay nang sabay-sabay na isa sa mga pangunahing mapagkukunan ng metabolic sa base ng kadena ng pagkain ng mga hayop sa dagat.

Ang mga hayop ay may espesyal na mga glandula ng dermal na lihim na waks upang maprotektahan ang kanilang balat at buhok, na ginagawang mas nababaluktot, lubricated at mga istrukturang water-repellent.

Ang mga ibon ay may glandula na kilala bilang "uropygeal" gland, na patuloy na nagtatago ng mga wax, na kung saan ito ay may pananagutan sa pagpapanatiling "hindi tinatagusan ng tubig" ang mga balahibo.

Sa mga halaman

Ang isang pangunahing pag-andar ng mga waxes sa mga organismo ng halaman ay ang proteksyon ng mga tisyu.

Ang isang mabuting halimbawa nito ay ang patong ng waxy sa mga blades ng dahon ng maraming mga halaman, na binabawasan ang pag-aalis ng init na sapilitan ng sikat ng araw.

Ang isa pang halimbawa na maaaring mabanggit ay ang patong ng waxy na maraming mga buto sa kanilang amerikana, na tumutulong sa kanila na maiwasan ang pagkawala ng tubig sa panahon ng pag-iimbak.

Ang mga waxes ay karaniwang naka-embed sa pagitan ng cutin at suberin polymers, na bumubuo ng isang amorphous layer sa panlabas na ibabaw ng halaman. Maraming mga halaman ang may epicuticular layer ng mga waxy crystals na nag-overlap sa cuticle at nagbibigay sa kanila ng isang kulay-abo o glaucous na hitsura.

Hindi lamang pinipigilan ng mga wax ang pagkawala ng tubig, ngunit maaari ring makatulong sa halaman upang maiwasan ang ilang mga fungal o bakterya na pathogens, at maglaro ng isang pangunahing papel sa mga pakikipag-ugnay sa insekto ng halaman, bilang karagdagan sa pag-iwas sa pinsala na sanhi ng radiation ng ultraviolet.

Sa industriya

Ang mga waks ng biological na pinagmulan din ay napaka-kapaki-pakinabang mula sa isang pang-industriya na pananaw, dahil ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga gamot, kosmetiko, atbp.

Ang mga lotion na karaniwang ginagamit upang i-hydrate ang balat, pati na rin ang mga polishes at ilang mga pamahid, ay binubuo ng mga taba ng mga mixtures na may mga leafwax, Brazilian palm wax, lambswool wax, sperm whale wax, atbp.

Malawakang ginagamit ang mga waks sa mga pang-industriya na coatings na nagpapahintulot sa repellency ng tubig, pati na rin sa paggawa ng mga sangkap na ginamit upang mag-polish ng mga sasakyan.

Ginagamit ang mga ito sa plasticizing ng mga mainit na natutunaw, sa pagpapadulas ng mga kagamitan sa trabaho sa industriya ng metalurhiya at pahintulutan ang pagkaantala ng pagpapalabas ng mga compound na ginamit sa agrikultura at parmasyutiko.

Mga uri ng mga waxes

Ang mga wax ay maaaring likas o gawa ng tao. Ang mga likas na "wax" ay maaari ding magkaroon ng organik o mineral na pinagmulan, ang huli ay produkto ng pagproseso ng lignite (karbon), kung kaya't sa pangkalahatan sila ay hindi na mababago (tulad ng petrolatum o petrolyo jelly).

Ang mga waks ng pinagmulan ng hayop at / o gulay ay itinuturing na mababago at nababago na natural na mga wax, dahil maaari silang mabago ng mga pamamaraan ng kemikal tulad ng hydrogenation at reesterification, halimbawa.

Kaya, sa kontekstong biological, ang mga wax ay naiuri ayon sa pinagmulan kung saan nakuha ang mga ito.

- Mga waks ng gulay

Ang mga halaman ay gumagawa ng iba't ibang uri ng mga waxes sa iba't ibang bahagi ng kanilang mga katawan: sa mga dahon, sa mga bulaklak, sa mga prutas o sa mga buto.

Ano ang tulad ng biosynthetic pathway?

Ang mga sangkap ng aliphatic ng mga waxes ng gulay ay synthesized sa mga cell ng epidermula mula sa mga fatty acid na may mahabang haba na kadena (20 hanggang 34 na carbon atoms).

Ang synthesis ay nagsisimula sa paggawa ng mga fatty acid ng 16 at 18 carbons, na nagmula sa una sa stroma ng plastid salamat sa aktibidad ng natutunaw na mga enzyme na bumubuo sa kumplikadong fatty acid synthase.

Kasunod nito, ang mga fatty acid ay pinahabang salamat sa mga komplikadong multi-enzyme na nauugnay sa lamad na kilala bilang fatty acid elongases. Sa bawat pagpapalawak ng dalawang mga carbon atoms mayroong apat na reaksyon:

- Ang kondensasyon sa pagitan ng isang mataba na acyl na tinukoy sa isang acetyl Co-A molekula (substrate) at isang molonyl-CoA molekula

- Pagbawas ng B-keto

- pag- aalis ng tubig

- Pagbawas ng Enoil

Dalawang pangunahing ruta para sa paggawa ng mga sangkap ng mga waks ng gulay ay inilarawan, ang isa sa mga ito ay ang ruta ng pagbawas ng acyl at ang iba pa ay ang ruta ng decarbonylation. Ang mga dating resulta sa synthesis ng mga alkohol at mga estadong waks, habang ang huli ay gumagawa ng aldehydes, alkanes, pangalawang alcohol at keton.

Ang landas ng pagbabawas ng acyl

Ang mga ester ng acyl-CoA na ginawa ng elongation ng chain ay nabawasan sa isang dalawang hakbang na reaksyon na kinasasangkutan ng isang lumilipas na aldehyde-type na intermediate at kung saan ay na-catalyzed ng enzyme acyl-CoA reductase. Ang mataba na alkohol na ginawa ay maaaring matukoy upang makabuo ng isang wax ester salamat sa enzyme acyl-CoA na alkohol na transacylase.

Landas ng decarbonylation

Ang unang hakbang sa daang ito ay ang pagbawas ng isang acyl-CoA ester sa isang aldehyde na pinagsama ng isang acyl-CoA reductase enzyme. Kapag ang isang aldehyde decarbonylase enzyme ay nag-aalis ng pangkat na carbonyl mula sa sinabi na molekula, isang alkane ang ginawa, na may isang mas kaunting carbon atom kaysa sa precursor fatty acid.

Ang hydrocarbon na ito ay maaaring masulit sa pamamagitan ng pagpasok ng isang pangkat na hydroxyl sa kadena sa pamamagitan ng isang hydroxylase o isang oxidase, na bumubuo ng pangalawang alkohol.

Ang pangwakas na hakbang para sa paggawa ng mga wax esters mula sa mahabang alcohol ng chain at fatty acid ay na-catalyzed ng isang acyl-CoA enzyme: alkohol transacylase, na kinakailangan din para sa synthesis ng triacylglycerols.

- Mga waxes ng hayop

Ang mga hayop ay gumagawa din ng maraming mga waxes, lalo na ang mga insekto, balyena, tupa at ibon, kung saan maaari silang makuha para sa mga layunin ng biotechnological.

Ang kanilang biological utility ay pinag-aralan nang detalyado at, depende sa hayop na pinag-uusapan, maaari silang maghatid ng proteksyon at mga layunin ng komunikasyon, bukod sa iba pa.

Mga halimbawa ng biological waxes

- Mga waxes ng hayop

Bee waks

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ang ganitong uri ng waks ay ginawa ng mga bubuyog, ang pinakapopular na pagiging ng Apis mellifera. Ang mga hayop na ito ay may dalubhasang mga glandula sa kanilang tiyan na naglihim sa waks na ginagamit nila upang maitayo ang mga combs kung saan inilalagay ang kanilang mga itlog at ayusin ang mga pugad.

Ang wax na ito ay karaniwang nakuha bilang isang by-product ng honey at ginagamit para sa iba't ibang mga layunin, kapwa sa cosmetology at sa industriya (paggawa ng mga kandila, polishes, pagkain, tela, barnisan, atbp.). Binubuo ito ng mga hydrocarbons, esters, free acid, at iba pa, at higit pang dalubhasang mga pag-aaral ay nagpapahiwatig na mayaman ito sa cerotic acid at myricin.

Spermaceti

Ang whale whale ay isa pang kilalang uri ng wax ng hayop, na nakuha mula sa isang lukab sa ulo ng Physical macrocephalus whale, na maaaring makagawa ng hanggang sa 3 tonelada ng sangkap na ito na ginagamit bilang sonar.

Mayaman ito sa mga fatty ester, triglycerides, free alcohols at acid; Kabilang sa mga fat ester ang pangunahing cetyl palmitate (32 karbonson) at cetyl myristate (30 karbeta).

Ang hayop na wax na ito ay malawakang ginagamit sa gamot, cosmetology at mga parmasyutiko, pati na rin sa paggawa ng mga kandila.

Gayunpaman, ang ilang mga internasyonal na regulasyon na kasalukuyang umiiral, dahil ang mga balyena ay pinatay para sa nag-iisang hangarin na makuha ang produktong ito, nangangahulugang malaking pagkalugi para sa mga fauna sa dagat.

- Mga waks ng gulay

Palm wax

Ang wax palm Copernicia cerifera Martius ay isang species ng palma sa Brazil na gumagawa ng isa sa pinakamahalagang waxes ng gulay mula sa isang komersyal na pananaw.

Ang wax na ito ay nakuha mula sa itaas at mas mababang ibabaw ng mga dahon ng palma at may maraming mga aplikasyon kapwa sa paghahanda ng pagkain at sa cosmetology, kasangkapan at waxing ng kotse, ang paggawa ng waxed dental floss, atbp.

Paglilinang ng palma ng palma (Larawan ni Fernando Arteaga sa www.pixabay.com)

Jojoba langis

Ang Jojoba wax ay nakuha mula sa Simmondsia chinensis, isang tipikal na palumpong mula sa mga arid zone ng Mexico at Estados Unidos. Ang mga buto nito ay mayaman sa isang waks o langis na nakuha ng malamig na pindutin at may maraming mga gamot na gamot, na isa sa mga pangunahing kapalit para sa sperm whale.

Mga Binhi ng isang halaman na jojoba (Pinagmulan: Kenneth Bosma / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Mga Sanggunian

1. Domínguez, E., & Heredia, A. (1998). Mga wax: isang nakalimutan na paksa sa pagtuturo ng lipid. Edukasyong Biochemical, 26 (4), 315-316.
2. Firestone, D. (2006). Mga katangiang pang-pisikal at kemikal ng mga langis, taba at waxes (Hindi. L-0671). Ang Aocs Press.
3. Kolattukudy, PE (1970). Mga waxes ng halaman. Lipid, 5 (2), 259-275.
4. Lusas, EW, Riaz, MN, Alam, MS, & Clough, R. (2017). Mga taba, langis, at waks ng mga hayop at gulay. Sa Handbook ng Industrial Chemistry at Biotechnology (pp. 823-932). Springer, Cham.
5. Post-Beittenmiller, D. (1996). Biochemistry at molekular na biology ng paggawa ng waks sa mga halaman. Taunang pagsusuri ng biology ng halaman, 47 (1), 405-430.
6. Tinto, WF, Elufioye, TO, & Roach, J. (2017). Mga Wax. Sa Pharmacognosy (pp. 443-455). Akademikong Press.