Hemicelluloseklassifisering, struktur, biosyntese, funksjoner

Hemicellulose Det er et begrep som brukes til å utpeke en veldig mangfoldig gruppe polysakkarider som er til stede i celleveggene til mange planter, og som representerer mer enn en tredjedel av biomassen til disse strukturene.

Konseptet ble foreslått av Johann Heinrich Schulze for å betegne andre polysakkarider enn stivelsen og i forbindelse med cellulose som var avtakbare fra celleveggene i de øvre plantene gjennom bruk av alkaliske løsninger.

Grafisk representasjon av molekylstrukturen til Xylano, en hemicellulose (kilde: Yikrazuul [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Disse polysakkaridene er sammensatt av glukanskjeletter forenet med β-1,4 bindinger som har forskjellige glykosylerte substituenter og som er i stand til å samhandle med hverandre og med cellulosefibre gjennom hydrogenbroer (ikke-kovalente interaksjoner).

I motsetning til cellulose, som danner sterkt pakket mikrofiber, har Hemicellulius ganske amorfe strukturer, som er løselige i vandige oppløsninger.

Siden mer enn en tredjedel av tørrvekten til planteceller tilsvarer hemicellulous, eksisterer det for øyeblikket mye interesse for produksjon av biodrivstoff og andre kjemiske forbindelser ved å behandle disse polysakkaridene.

[TOC]

Klassifisering og struktur

Hemicellulous er for tiden delt inn i fire typer strukturelt forskjellige molekyler: xylans, glykanos, ß-glukaner og xyloglucanos. Disse tre typene hemicellulose har forskjellige distribusjons- og stedsmønstre, i tillegg til andre viktige forskjeller.

Xilanos

De er de viktigste hemicellulocytiske komponentene som er til stede i de sekundære celleveggene til dikotyledonøse planter. De representerer mer enn 25% av biomassen til woody og urteaktige planter og omtrent 50% i noen monocotyledonous arter.

Xylanene er heteropolymerer sammensatt av D-Xylopylaese koblet med β-1,4 bindinger, og som kan ha korte konsekvenser. Denne gruppen er delt inn i homoksylaner og heteroksyaner, blant dem er glukoronoksylaner og andre komplekse polysakkarider.

Kan tjene deg: Populus

Disse molekylene kan isoleres fra forskjellige plantekilder: fra linfrøfiber, rødbunn, sukkerrør bagasse, hvetekli og andre.

Molekylvekten kan variere betydelig, avhengig av type xylan og plantearter. Rekkevidden som finnes i naturen dekker vanligvis fra 5.000 g/mol opp til mer enn 350.000 g/mol, men det avhenger mye av graden av hydrering og andre faktorer.

D-man glykaner

Denne typen polysakkarid finnes i de øvre plantene i form av galaktomanere og glukomanere, som er sammensatt av lineære kjeder av D-Manpopirosases koblet med β-1,4 bindinger og av rester av D-Manpopylas og D-glukopopirans forent av β β -koblinger med henholdsvis β β -koblinger -1,4.

Begge typer glykanoer kan ha rester av D-galatopiranosa forent til hovedskjelettet til molekylet i forskjellige posisjoner.

Galactomanan. Gluskanere er derimot de viktigste hemicellulocytiske komponentene i myke trecellevegger.

β-glukaner

Glukaner er de hemicellulocytiske komponentene i kornkorn og er hovedsakelig i gress og Poaceae generelt. I disse plantene er ß-glukaner de viktigste molekylene assosiert med cellulosemikrofiber under cellevekst.

Strukturen er lineær og består av forente glukopofanrester gjennom blandede β-1,4 (70%) og β-1,3 (30%) blandede koblinger (30%) (30%). Molekylvektene som er rapportert for korn varierer mellom 0.065 til 3 x 10E6 g/mol, men det er forskjeller relatert til arten der de blir studert.

Xiloglucanos

Dette hemicellulocytiske polysakkaridet finnes i de øvre plantene og er et av de mest tallrike strukturelle materialene i cellevegger. I dikotyledonøse angiospermer representerer det mer enn 20% av veggpolysakkarider, mens det i gress og andre monocotyledons representerer opptil 5%.

Kan tjene deg: Plant livssyklus: stadier og deres egenskaper

Xiloglucanos er sammensatt av et skjelett som ligner på cellulose, sammensatt av glukopyranøse enheter koblet med β-1,4 bindinger, som er knyttet til α-D-xylopyranøse rester gjennom karbonet i posisjon 6.

Disse polysakkaridene binder seg nøye til cellulosemikrofibre i celleveggen med hydrogenbroer, og bidrar til stabilisering av det cellulocytiske nettverket.

Biosyntese

De fleste membranpolysakkarider er syntetisert fra veldig spesifikke aktiverte nukleotidsukker.

Disse sukkerene brukes av glykosyltransferase -enzymer i Golgi -komplekset, ansvarlig for dannelsen av glukosidiske koblinger mellom monomerer og syntesen av den aktuelle polymeren.

Det xyloglucan cellulocytiske skjelettet syntetiseres av medlemmer av familien av protein som er ansvarlig for cellulosesyntese, kodet av CSLC genetisk familie.

Funksjoner

I tillegg til sammensetningen varierer avhengig av planteartene som studeres, funksjonene til Hemicellulius også. De viktigste er:

Biologiske funksjoner

I dannelsen av celleveggen til planter og andre organismer med celler som ligner på planteceller, oppfyller de forskjellige typer hemicellous viktige funksjoner i strukturelle forhold takket være deres evne til å ikke knytte til covalent med cellulose.

Xilanos, en av typene hemicellulous, er spesielt viktige i herding av de sekundære celleveggene som er utviklet av noen plantearter.

I noen plantearter som tamarind, frø, i stedet for stivelse, lagrer xyloglucans som blir mobilisert takket være virkningen av enzymene som er til stede i celleveggen, og dette skjer under spiringsprosesser, der energi leveres til embryoet som er inneholdt i frøet.

Kan tjene deg: 13 utdødde sopp og dens egenskaper

Kommersielle funksjoner og betydning

Hemicellulose lagret i frø som tamarind blir kommersielt utnyttet for produksjon av tilsetningsstoffer som er ansatt i matindustrien.

Eksempel på disse tilsetningsstoffene er Tamarindos gummi "og" "Guar" eller "Guaran" -gummi (hentet fra en slags belgfrukter).

I bakerindustrien kan tilstedeværelsen av arabinoxyans påvirke kvaliteten på produktene som er oppnådd, på samme måte som på grunn av dens karakteristiske viskositet påvirker de også ølproduksjon.

Tilstedeværelsen av en viss type cellulose i noen plantevev kan ha stor innvirkning på bruken av disse vevene for biodrivstoffproduksjon.

Vanligvis er tilsetning av hemicellulous enzymer en vanlig praksis for å overvinne disse ulempene. Men med bruk av molekylærbiologi og andre veldig nyttige teknikker, jobber noen forskere med utforming av transgene planter som produserer spesifikke typer hemicellulose.

Referanser

1. Ebringerová, a., Hromádková, Z., & Heinze, t. (2005). Hemicellulose. Adv. Polym. Sci., 186, 1-67.
2. Pauly, m., Gille, s., Liu, l., Mansoori, n., Souza, til., Schultink, a., & Xiong, g. (2013). Hemicellulose -biosyntese. Anlegg, 1-16.
3. Saha, f. C. (2003). Hemicellulose biokonversjon. J Indic Microbiol Biotechnol, 30, 279-291.
4. Scheller, h. V., & Ulvskov, P. (2010). Hemicellulosses. Annu. Rev. Anlegg. Fysiol., 61, 263-289.
5. Wyman, ca. OG., Decker, s. R., Himmel, m. OG., Brady, J. W., & Slepec, c. OG. (2005). Hydrolyse av cellulose og hemicellulose.
6. Yang, h., Yan, r., Chen, h., Ho Lee, D., & Zheng, C. (2007). Kjennetegn på hemicellulose, cellulose og ligninpyrolyse. Brensel, 86, 1781-1788.