XYLOSE: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2024

Ang xylose ay isang monosaccharide limang carbon atoms na mayroong isang aldehyde functional group, kaya ito ay naiuri, kasama ang nauugnay bilang ribose at arabinose, sa loob ng pangkat ng mga aldopentoses sugars.

Si Koch, noong 1881, ang unang natuklasan at ihiwalay ito sa kahoy. Mula noon maraming mga siyentipiko ang nag-classified ito bilang isa sa mga pinaka "bihirang" at hindi pangkaraniwang sugars na nagbigay ng mga paghihirap at gastos sa pagkuha nito.

Pag-asa ng Fisher para sa D- at L-Xylose (Pinagmulan: akane700 sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Noong 1930, gayunpaman, ang isang kooperasyong Amerikano ay pinamamahalaang makuha ito mula sa husk ng cottonseed, isang mas murang materyal, at mula noon ay naging tanyag ito bilang isang asukal na makukuha sa mga presyo na maihahambing sa mga gawa ng sucrose.

Sa kasalukuyan, ang iba't ibang mga pamamaraan ay ginagamit upang ibukod ito mula sa kahoy ng iba't ibang mga species ng makahoy na halaman at mula sa ilang mga produktong basura.

Ang mga derivatives nito ay malawakang ginagamit bilang mga sweeteners sa mga pagkain at inumin na binuo para sa mga diabetes, dahil hindi sila nag-aambag sa pagtaas ng mga antas ng glucose sa dugo. Ang pinaka-synthesized derivative na ginamit bilang isang pampatamis ay xylitol.

Ang paggamit ng xylose bilang isang mapagkukunan ng carbon sa industriya ng alkohol na pagbuburo ay naging isa sa pinakamahalagang punto ng pananaliksik na pang-agham sa mga oras na ito.

katangian

Tulad ng glucose, ang xylose ay may matamis na lasa at ipinakita ng ilang mga pag-aaral na mayroon itong halos 40% ng matamis na lasa ng glucose.

Bilang isang reagent ito ay magagamit sa komersyal bilang isang puting kristal na pulbos. Mayroon itong, tulad ng maraming iba pang mga asukal sa pentose, isang molekular na bigat na humigit-kumulang na 150.13 g / mol at isang molekular na formula ng C5H10O5.

Dahil sa polar na istraktura nito, ang monosaccharide na ito ay madaling matunaw sa tubig at may natutunaw na punto sa paligid ng 150 ° C.

Istraktura

Ang pinaka-karaniwang form o isomer sa likas na katangian ay D-xylose, habang ang form na L-xylose ay nakuha sa synthesis ng kemikal para sa komersyal na paggamit.

Ang karbohidrat na ito ay may apat na grupo ng OH at salamat sa libreng grupo ng aldehyde, ito ay itinuturing na isang pagbawas ng asukal. Tulad ng iba pang mga sugars, depende sa daluyan kung saan ito matatagpuan, maaari itong matagpuan sa iba't ibang paraan (na may paggalang sa hugis ng singsing nito).

Haworth projection para sa Xylose (Pinagmulan: NEUROtiker sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang Cyclic isomers (hemiacetals) ay matatagpuan sa solusyon bilang mga pyrans o furans, iyon ay, bilang mga singsing ng anim o limang bono na, sa turn, depende sa posisyon ng anomalikong hydroxyl group (-OH), ay maaaring magkaroon ng higit pang mga isomeriko form .

Mga Tampok

Sa mga cell

Tulad ng iba pang mga saccharides tulad ng glucose, fructose, galactose, mannose, at arabinose, pati na rin ang ilang mga nagmula na mga amino sugars, ang D-xylose ay isang monosaccharide na maaaring matagpuan bilang isang istrukturang bahagi ng malalaking polysaccharides.

Kinakatawan nito ang higit sa 30% ng materyal na nakuha mula sa haydrolisis ng hemicellulose ng pinagmulan ng gulay at maaaring i-ferry sa ethanol ng ilang mga bakterya, lebadura at fungi.

Bilang pangunahing sangkap ng xylan polymers sa mga halaman, ang xylose ay itinuturing na isa sa mga pinaka-masaganang mga karbohidrat sa mundo pagkatapos ng glucose.

Ang Hemicellulose ay binubuo para sa pinaka bahagi ng arabinoxylan, isang polimer na ang gulugod ay binubuo ng xyloses na naka-link sa pamamagitan ng β-1,4 na mga bono, kung saan ang mga nalalabi na arabinose ay maaaring maiugnay sa mga pangkat -OH sa mga posisyon na 2 'o 3'. Ang mga bono na ito ay maaaring masiraan ng microbial enzymes.

Sa pamamagitan ng pentose phosphate metabolic pathway sa eukaryotic na organismo, ang xylose ay catabolized sa xylulose-5-P, na gumaganap bilang tagapamagitan sa daang ito para sa kasunod na nucleotide synthesis.

Xylose sa nektar

Hanggang sa isang dekada na lamang ang nakalilipas, ang mga pangunahing sugars na natagpuan sa floral nectar ay glucose, fructose, at sucrose. Sa kabila ng mga ito, ang dalawang genera ng pamilya Proteaceae ay nagtataglay ng isang ika-apat na monosaccharide: xylose.

Ang Protea at Faurea genera ay mayroong saccharide na ito sa mga konsentrasyon ng hanggang sa 40% sa kanilang nektar, isang katotohanang mahirap ipaliwanag dahil tila hindi masayang (palabas o masarap) para sa karamihan ng mga likas na pollinator ng mga halaman na ito.

Ang ilang mga may-akda ay isinasaalang-alang ang katangian na ito bilang mekanismo ng pag-iwas para sa mga hindi kasiya-siyang bulaklak na mga bisita, habang ang iba ay iniisip na ang pagkakaroon nito ay may higit na kaugnayan sa pagkasira ng mga pader ng cell ng mga nektar sa pamamagitan ng fungi o bakterya.

Sa gamot

Ang D-xylose ay ginagamit din bilang isang intermediate sa paggawa ng mga gamot na may mga therapeutic function. Ginagamit ito bilang isang kapalit ng asukal para sa mga layunin na anti-caries (anti-caries).

Sa larangan ng gamot sa beterinaryo, ginagamit ito para sa pagsubok ng malabsorption at sa parehong paraan ay kasangkot ito sa mga pamamaraan upang masuri ang kapasidad ng pagsipsip ng bituka ng mga simpleng sugars sa mga tao.

Sa industriya

Tulad ng nabanggit dati, ang isa sa mga pinaka-karaniwang paggamit ng xylose, komersyal na pagsasalita, ay bilang isang mababang-calorie sweetener supplement supplement at ang paggamit nito ay naaprubahan ng FDA (Pagkain at Gamot na Pangangasiwaan). .

Ang paggawa ng mga alternatibong fuels tulad ng ethanol ay nakamit higit sa lahat salamat sa pagbuburo ng mga karbohidrat na naroroon sa planta ng biomass, na kumakatawan sa isang pangmatagalang mapagkukunan ng sinabi na alkohol.

Ang Xylose ay ang pangalawang pinaka-masaganang karbohidrat sa likas na katangian, dahil ito ay bahagi ng hemicellulose, isang heteropolysaccharide na naroroon sa cell wall ng mga cell cells at kung saan ay isang mahalagang bahagi ng mga hibla sa kahoy.

Maraming pagsisikap ang kasalukuyang ginagawa upang makamit ang pagbuburo ng asukal na ito upang makagawa ng isang mas malaking halaga ng ethanol mula sa tisyu ng halaman, gamit ang mga genetic na binagong mga mikroorganismo para sa hangaring ito (lalo na ang mga bakterya at lebadura).

Mga epekto ng xylose sa metabolismo ng hayop

Ang Xylose ay tila napakaliit na ginamit ng mga hayop na monogastric (mga hayop na may isang solong tiyan, naiiba sa mga hayop na ruminant, na may higit sa isang gastric na lukab).

Sa parehong manok at baboy, kung ang sobrang D-xylose ay kasama sa kanilang pang-araw-araw na diyeta, ang isang linear na pagbawas ay maaaring sundin sa average na pang-araw-araw na pagtaas ng timbang, sa pagpapakain ng pagpapakain at sa nilalaman ng dry matter na excreted.

Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng kawalan ng kakayahan ng karamihan sa mga hayop para sa pagkasira ng mga hemicellulose polymers, kung saan ang iba't ibang mga pangkat ng pananaliksik ay binigyan ng gawain ng paghahanap ng mga kahalili tulad ng mga exogenous enzymes, ang pagsasama ng probiotics at microorganism sa diyeta, atbp.

Napakaliit ay nalalaman tungkol sa metabolic na paggamit ng xylose sa mga vertebrates, gayunpaman, kilala na ang karagdagan nito bilang isang suplemento sa nutrisyon ay karaniwang nagtatapos bilang isang produkto ng excretion sa ihi.

Mga Sanggunian

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemistry (ika-4 na ed.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Pag-aaral.
2. Huntley, NF, & Pasensya, JF (2018). Xylose: pagsipsip, pagbuburo, at post-sumisipsip na metabolismo sa baboy. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9 (4), 1–9.
3. Jackson, S., & Nicolson, SW (2002). Ang Xylose bilang isang asukal sa nektar: mula sa biochemistry hanggang ekolohiya. Comparative Biochemistry at Physiology, 131, 613-6620.
4. Jeffry, TW (2006). Mga yeast sa engineering para sa metabolismo ng xylose. Kasalukuyang Opinyon sa Biotechnology, 17, 320–326.
5. Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Xylose pagbuburo sa pamamagitan ng Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol. Biotechnol, 38, 776-783.
6. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemistry (ika-3 ed.). San Francisco, California: Pearson.
7. Miller, M., & Lewis, H. (1932). Metabolismo ng Pentose. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
8. National Center para sa Impormasyon sa Biotechnology. PubChem Database. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (na-access noong Abril 12, 2019)
9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Ang Pagbabago ng D-Xylose sa Ethanol ng lebadura na Pachysolen tannophilus. Mga Sulat ng Biotechnology, 3 (2), 89–92.