Hemicellulosa klassificering, struktur, biosyntes, funktioner

Hemicellulosa Det är en term som används för att utse en mycket mångfaldig grupp polysackarider som finns i cellväggarna i många växter och som representerar mer än en tredjedel av biomassan i dessa strukturer.

Konceptet föreslogs av Johann Heinrich Schulze för att utse andra polysackarider än stärkelsen och i samband med cellulosa som var avtagbara från cellväggarna i de övre växterna genom användning av alkaliska lösningar.

Grafisk representation av molekylstrukturen i xylano, en hemicellulosa (källa: Yikrazuul [allmän domän] via Wikimedia Commons)

Dessa polysackarider består av glukans skelett förenade med p-1,4-bindningar som har olika glykosylerade substituenter och som kan interagera med varandra och med cellulosafibrer genom vätebroar (icke-kovalent interaktioner) och.

Till skillnad från cellulosa, som bildar starkt förpackade mikrofibrer, har Hemicellulius ganska amorfa strukturer, som är lösliga i vattenhaltiga lösningar.

Eftersom mer än en tredjedel av den torra vikten av växtceller motsvarar hemicellulous, finns det för närvarande mycket intresse om produktion av biobränslen och andra kemiska föreningar genom att bearbeta dessa polysackarider.

[TOC]

Klassificering och struktur

Hemicellulous är för närvarande uppdelade i fyra typer av strukturellt olika molekyler: xylaner, glykanor, ß-glukaner och xyloglucanos. Dessa tre typer av hemicellulosa har olika distribution och platsmönster, utöver andra viktiga skillnader.

Xilanos

De är de viktigaste hemicellulocytiska komponenterna som finns i de sekundära cellväggarna i dikotyledonösa växter. De representerar mer än 25% av biomassan av träiga och örtartade växter och cirka 50% i vissa monokotyledonösa arter.

Xylanerna är heteropolymerer som består av D-xylopylaese kopplade av ß-1,4-bindningar och det kan ha korta förgreningar. Denna grupp är indelad i homoxylaner och heteroxyaner, bland vilka är glucoronoxylaner och andra komplexa polysackarider.

Kan tjäna dig: Populus

Dessa molekyler kan isoleras från olika växtkällor: från linfröfiber, betmassa, sockerrör bagasse, vete kli och andra.

Dess molekylvikt kan variera avsevärt, beroende på typen av xylan och växtarter. Sortimentet som finns i naturen täcker vanligtvis från 5.000 g/mol upp till mer än 350.000 g/mol, men det beror mycket på graden av hydrering och andra faktorer.

D-man glykaner

Denna typ av polysackarid finns i de övre växterna i form av galaktananer och glukomananer, som består av linjära kedjor av D-manpopiruders kopplade av ß-1,4-bindningar och av rester av D-manpopyler och D-glukopopiraner förenade av ß ß -länkar med p -p -länkar -1,4.

Båda typerna av glycanos kan ha rester av D-galatopiranosa förenade till molekylens huvudskelett i olika positioner.

Galaktanan. Glukananer är å andra sidan de viktigaste hemicellulocytiska komponenterna i mjuka träcellväggar.

p-glukaner

Glukaner är de hemicellulocytiska komponenterna i spannmålskorn och är främst i gräs och poaceae i allmänhet. I dessa växter är ß-glukaner de viktigaste molekylerna associerade med cellulosa mikrofibrer under celltillväxt.

Dess struktur är linjär och består av förenade glukopofanrester genom blandade ß-1,4 (70%) och ß-1,3 (30%) blandade länkar (30%) (30%). De molekylära vikterna som rapporterats för spannmål varierar mellan 0.065 till 3 x 10E6 g/mol, men det finns skillnader relaterade till de arter där de studeras.

Xiloglukanos

Denna hemicellulocytiska polysackarid finns i de övre växterna och är ett av de vanligaste strukturella materialen i cellväggar. I dikotyledonösa angiospermer representerar det mer än 20% av väggpolysackarider, medan det i gräs och andra monokotyledoner representerar upp till 5%.

Kan tjäna dig: Växtlivscykel: Steg och deras egenskaper

Xiloglucanos består av ett skelett som liknar det för cellulosa, sammansatt av glukopyraniska enheter kopplade till p-1,4-bindningar, som är kopplade till a-D-xylopyranösa rester genom dess kol i position 6.

Dessa polysackarider binder nära till cellulosa mikrofibrer i cellväggen med vätebroar, vilket bidrar till stabiliseringen av det cellulocytiska nätverket.

Biosyntes

De flesta membranpolysackarider syntetiseras från mycket specifika aktiverade nukleotidsocker.

Dessa sockerarter används av glykosyltransferasenzymer i Golgi -komplexet, ansvarigt för bildandet av glukosidiska kopplingar mellan monomerer och syntesen av polymeren i fråga.

Det xyloglukan cellulocytiska skelettet syntetiseras av medlemmar av familjen av proteinet ansvarigt för cellulosasyntes, kodad av CSLC -genetiska familjen.

Funktioner

Förutom dess sammansättning varierar beroende på växtarter som studeras, är funktionerna hos Hemicellulius också. De viktigaste är:

Biologiska funktioner

I bildningen av cellväggen hos växter och andra organismer med celler som liknar växtceller, uppfyller de olika typerna av hemicell viktiga funktioner i strukturella frågor tack vare deras förmåga att associera inte kovalent med cellulosa.

Xilanos, en av de typer av hemicellulous, är särskilt viktiga i härdningen av de sekundära cellväggarna som utvecklats av vissa växtarter.

I vissa växtarter som tamarind lagrar frön, istället för stärkelse, xyloglukaner som mobiliseras tack vare verkan av enzymer som finns i cellväggen och detta inträffar under groddningsprocesser, där energi levereras till embryot i fröet.

Kan tjäna dig: 13 utrotade svampar och dess egenskaper

Kommersiella funktioner och betydelse

Hemicellulosa lagrad i frön som tamarind utnyttjas kommersiellt för produktion av tillsatser som används i livsmedelsindustrin.

Exempel på dessa tillsatser är Tamarindos gummi "och" "guar" eller "guaran" gummi (extraherad från ett slags baljväxter).

Inom Baker -industrin kan närvaron av arabinoxyaner påverka kvaliteten på de erhållna produkterna, på samma sätt som de på grund av dess karakteristiska viskositet också påverkar ölproduktionen.

Närvaron av en viss typ av cellulosa i vissa växtvävnader kan påverka användningen av dessa vävnader i hög grad för biobränsleproduktion.

Vanligtvis är tillsats av hemicellulous enzymer en vanlig praxis för att övervinna dessa besvär. Men med tillkomsten av molekylärbiologi och andra mycket användbara tekniker arbetar vissa forskare med utformningen av transgena växter som producerar specifika typer av hemicellulosa.

Referenser

1. Ebringerová, a., Hromádková, Z., & Heinze, T. (2005). Hemicellulosa. Adv. Polym. Sci., 186, 1-67.
2. Pauly, m., Gille, s., Liu, L., Mansoori, n., Souza, till., Schultink, a., & Xiong, g. (2013). Hemicellulosa biosyntes. Växt, 1-16.
3. Saha, b. C. (2003). Hemicellulosa biokonvertering. J Indic Microbiol Biotechnol, 30, 279-291.
4. Scheller, h. V., & Ulvskov, s. (2010). Hemicellulosses. Annu. Varv. Växt. Fysiol., 61, 263-289.
5. Wyman, c. OCH., Decker, s. R., Himmel, m. OCH., Brady, J. W., & Skopec, c. OCH. (2005). Hydrolys av cellulosa och hemicellulosa.
6. Yang, h., Yan, r., Chen, h., Ho Lee, D., & Zheng, c. (2007). Egenskaper hos hemicellulosa, cellulosa och ligninpyrolys. Bränsle, 86, 1781-1788.