MUMLAR (BIYOLOJIK): YAPI, ÖZELLIKLER, IŞLEV, TÜRLER - BIYOLOJI - 2025

Bir mum , uzun zincirli yağ asitleri ve alkoller (uzun zincirli yağ asitleri ve alkoller esterleri) oluşan bir hidrofobik malzemedir. Birçok bitki ve hayvan türü tarafından doğal olarak üretildikleri için doğada birden fazla işlevi vardır.

"Balmumu" kelimesi (İngiliz mumundan), arılar tarafından üretilen ve peteklerini yapmak için kullanılan maddeye atıfta bulunan Latince "balmumu" kelimesinden türemiştir. İngilizcede kullanılan terim Anglo-Sakson kelimesi "weax" dan türetildiği için aynı çağrışımla kullanılmaktadır (İngilizcede balmumu).

Bir bal peteği (Pexels'in fotoğrafı, www.pixabay.com)

Yukarıdakiler dikkate alındığında, "mum" tanımının, bazı özellikleri paylaşan ancak aynı kimyasal ve / veya fiziksel özelliklere sahip olmayan bir dizi maddeyi kapsadığı anlaşılır.

Bununla birlikte, kimyasal kimlikleri ne olursa olsun, mumlar kendilerini üreten organizmaya bağlı olarak farklı amaçlara hizmet eden oldukça hidrofobik maddelerdir. Çok sayıda canlı onları ana enerji rezerv maddesi olarak kullanırken, diğerleri onları yüzeylerinde koruyucu maddeler olarak kullanır.

Bitkilerde ve hayvanlarda aynı derecede yaygın olmalarına rağmen, bitki mumları, bu organizmalar için biyolojik öneme sahip oldukları ve ayrıca antropolojik açıdan endüstriyel oldukları için en büyük yoğunlukta (ve bazı hayvanlarda) tarif edilenlerdir.

Mumların yapısı

Mumlar, klasik olarak uzun zincirli yağ asitlerinin alkollü esterleri olarak tanımlanmıştır ve 16-36 karbon atomluk birincil alkollerle birleşen 24-30 karbon atomu uzunluğuyla karakterize edilmiştir (benzer şekilde, steroid grubu).

Aşağı yukarı aşağıdaki gibi bir alkol ve bir yağ asidinin "birleşmesini" içeren reaksiyonlarla oluşurlar:

CH3 (CH2) nCH2OH (alkol) + CH3 (CH2) nCOOH (yağlı asit) → CH3 (CH2) nCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (balmumu ester) + H2O (su)

Mumların alifatik bileşenlerinin doğası son derece değişken olabilir ve bu yağ asitlerinde, birincil ve ikincil alkollerde, hidrokarbonlarda, sterol esterlerde, alifatik aldehitlerde, ketonlarda, diketonlarda, triasilgliserollerde, triterpende ve sterollerde bulunabilir.

Aynı şekilde, yağ asitlerinin ve mumların diğer alifatik bileşenlerinin hem zincir uzunluğu hem de doyma ve dallanma derecesi, bunların kökenine bağlıdır.

Bunu bilerek, bitkilerde üretilen mumların farklı olduğu ve örneğin deniz hayvanları ve kara hayvanları tarafından üretilen mumların farklı olduğu gösterilmiştir.

Balmumu özellikleri

Mumlar, küçük bir listede özetlenebilecek farklı fizikokimyasal özelliklere sahiptir:

- Dokusu yumuşak ve yönetilebilirden sert (plastik) veya 20 ° C'de "kırılabilir" arasında değişebilir.

- Genellikle çok düşük viskozitelidirler

- Suda oldukça çözünmezler, ancak organik çözücüler içindedirler, ancak bu işlem büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır.

fonksiyon

Mumlar, doğada son derece yaygın maddeler oldukları için hem hayvanlar aleminde hem de sebze aleminde çok sayıda işlevi yerine getirir.

Hayvanlarda

Mumlar, planktonu oluşturan yüzen mikroorganizmalar için ana enerji depolama bileşiğini temsil eder.

Bu nedenle mumlar, aynı zamanda deniz hayvanlarının besin zincirinin temelindeki ana metabolik kaynaklardan biridir.

Hayvanların ciltlerini ve saçlarını korumak için balmumu salgılayan özel dermal bezleri vardır, bu da onları daha esnek, yağlı ve su itici yapılar haline getirir.

Kuşların sürekli olarak balmumu salgılayan "üropigeal" bez olarak bilinen bir bezi vardır, bu nedenle tüyleri "su geçirmez" tutmaktan sorumludur.

Bitkilerde

Bitki organizmalarındaki mumların birincil işlevi dokuların korunmasıdır.

Bunun güzel bir örneği, birçok bitkinin yaprak kanatları üzerindeki, güneş ışığının neden olduğu ısı dehidrasyonunu azaltan mumsu kaplamadır.

Bahsedilebilecek diğer bir örnek, birçok tohumun kabuğunda bulunan ve depolama sırasında su kaybını önlemelerine yardımcı olan mumsu kaplamadır.

Bu mumlar genellikle kütin ve suberin polimerleri arasına yerleştirilerek bitkinin dış yüzeyinde amorf bir tabaka oluşturur. Birçok bitki, kütikül ile örtüşen ve onlara grimsi veya gloköz bir görünüm veren epikutiküler bir mumsu kristal katmanına sahiptir.

Mumlar sadece su kaybını önlemekle kalmaz, aynı zamanda bitkinin bazı mantar veya bakteri patojenlerini önlemesine yardımcı olur ve ultraviyole radyasyonun neden olduğu hasarı önlemenin yanı sıra bitki-böcek etkileşimlerinde temel bir rol oynar.

Endüstride

İlaç, kozmetik vb. Üretiminde kullanıldıkları için biyolojik kökenli mumlar da endüstriyel açıdan çok faydalıdır.

Cildi nemlendirmek için tipik olarak kullanılan losyonlar, cilalar ve bazı merhemler balmumu, Brezilya palmiye mumu, kuzu yünü mumu, ispermeçet balmumu vb. İle yağ karışımlarından oluşur.

Mumlar ayrıca su geçirmezliğe izin veren endüstriyel kaplamalarda ve otomobilleri cilalamak için kullanılan maddelerin üretiminde de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sıcak eriyiklerin plastikleştirilmesinde, metalurji endüstrisindeki iş ekipmanlarının yağlanmasında ve tarım ve farmakolojide kullanılan bileşiklerin gecikmeli salınımına izin vermek için kullanılırlar.

Mum türleri

Mumlar doğal veya sentetik olabilir. "Doğal" mumlar da organik veya mineral kökene sahip olabilir, ikincisi linyit (kömür) işlemenin ürünüdür, bu nedenle genellikle yenilenemezler (petrolatum veya petrolatum gibi).

Hayvansal ve / veya bitkisel kaynaklı mumlar, örneğin hidrojenasyon ve yeniden esterleştirme gibi kimyasal yöntemlerle modifiye edilebildikleri için yenilenebilir ve değiştirilebilir doğal mumlar olarak kabul edilir.

Böylece biyolojik bağlamda mumlar, elde edildikleri kaynağa göre sınıflandırılır.

- Bitkisel mumlar

Bitkiler vücutlarının farklı yerlerinde farklı türde mumlar üretirler: yapraklarda, çiçeklerde, meyvelerde veya tohumlarda.

Biyosentetik yol nasıldır?

Bitkisel mumların alifatik bileşenleri epidermal hücrelerde çok uzun zincirli (20 ila 34 karbon atomlu) yağ asitlerinden sentezlenir.

Sentez, yağ asidi sentaz kompleksini oluşturan çözünür enzimlerin aktivitesi sayesinde başlangıçta plastidlerin stromasından kaynaklanan 16 ve 18 karbonlu yağ asitlerinin üretimi ile başlar.

Daha sonra, bu yağ asitleri, yağ asidi uzamaları olarak bilinen zarla ilişkili çoklu enzim kompleksleri sayesinde uzar. İki karbon atomunun her uzantısında dört reaksiyon vardır:

- Bir asetil Co-A molekülüne (substrat) esterleştirilmiş bir yağlı asil ile bir malonil-CoA molekülü arasındaki yoğunlaşma

- B-keto azaltma

- dehidrasyon

- Enoil azaltma

Bitkisel mum bileşenlerinin üretimi için iki ana yol tarif edilmiştir, bunlardan biri asil indirgeme yolu ve diğeri dekarbonilasyon yoludur. İlki alkollerin ve balmumu esterlerinin senteziyle sonuçlanırken, ikincisi aldehitler, alkanlar, ikincil alkoller ve ketonlar üretir.

Asil indirgeme yolu

Zincir uzamasıyla üretilen açil-CoA esterleri, bir geçici aldehit tipi ara maddeyi içeren ve asil-CoA redüktaz enzimi tarafından katalize edilen iki aşamalı bir reaksiyonda azaltılır. Üretilen yağlı alkol, asil-CoA alkol transasilaz enzimi sayesinde bir mum esteri oluşturmak üzere esterleştirilebilir.

Dekarbonilasyon yolu

Bu yoldaki ilk adım, bir asil-CoA esterin, bir asil-CoA redüktaz enziminin aracılık ettiği bir aldehite indirgenmesidir. Bir aldehit dekarbonilaz enzimi, karbonil grubunu adı geçen molekülden uzaklaştırdığında, öncü yağ asidinden bir daha az karbon atomuna sahip olan bir alkan üretilir.

Bu hidrokarbon ayrıca bir hidroksil grubunun zincire bir hidroksilaz veya bir oksidaz yoluyla eklenmesiyle ikincil bir alkol oluşturarak metabolize edilebilir.

Uzun zincirli alkoller ve yağ asitlerinden balmumu esterlerinin üretimi için son aşama, bir asil-CoA enzimi: alkol transasilaz tarafından katalize edilir, bu da triasilgliserollerin sentezi için gereklidir.

- Hayvansal mumlar

Hayvanlar ayrıca biyoteknolojik amaçlarla elde edilebilecekleri büyük miktarlarda balmumu, özellikle böcekler, balinalar, koyunlar ve kuşlar üretirler.

Biyolojik faydaları biraz ayrıntılı olarak incelenmiştir ve söz konusu hayvana bağlı olarak diğerlerinin yanı sıra koruma ve iletişim amaçlarına hizmet edebilirler.

Biyolojik mum örnekleri

- Hayvansal mumlar

Arı balmumu

Adından da anlaşılacağı gibi, bu tür balmumu arılar tarafından üretilir, en popüler olanı Apis mellifera'dır. Bu hayvanların karınlarında, yumurtalarını bıraktıkları ve kovanı organize ettikleri petekleri inşa etmek için kullandıkları balmumu salgılayan özel bezler vardır.

Bu balmumu genellikle balın bir yan ürünü olarak elde edilir ve hem kozmetikte hem de endüstride (mum, cila, gıda, tekstil, vernik vb. İmalatı) farklı amaçlar için kullanılır. Hidrokarbonlar, esterler, serbest asitler ve diğerlerinden oluşur ve daha özel çalışmalar, serotik asit ve mirisin açısından zengin olduğunu göstermektedir.

İspermeçet

Sperm balinası, Physeter macrocephalus balinasının kafasındaki bir boşluktan elde edilen ve sonar olarak kullandığı bu maddeden 3 tona kadar üretebilen bir başka iyi bilinen hayvan balmumu türüdür.

Yağ esterleri, trigliseritler, serbest alkoller ve asitler bakımından zengindir; yağlı esterler arasında esas olarak setil palmitat (32 karbon) ve setil miristat (30 karbon) yer alır.

Bu hayvansal mum, tıpta, kozmetikte ve eczacılıkta olduğu kadar mum üretiminde de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, balinalar yalnızca bu ürünü elde etmek amacıyla öldürüldüğünden, deniz faunası için büyük kayıplar olduğu için şu anda bazı uluslararası düzenlemeler mevcuttur.

- Bitkisel mumlar

Palm balmumu

Balmumu palmiyesi Copernicia cerifera Martius, ticari açıdan en önemli bitkisel mumlardan birini üreten bir Brezilya palmiye türüdür.

Bu balmumu, palmiye yapraklarının üst ve alt yüzeyinden elde edilir ve hem yiyecek hazırlama hem de kozmetik, mobilya ve araba cilalama, mumlanmış diş ipi üretimi vb.

Palmiye balmumu yetiştiriciliği (Resim, Fernando Arteaga tarafından www.pixabay.com)

Jojoba yağı

Jojoba mumu, Meksika ve Amerika Birleşik Devletleri'nin kurak bölgelerinden tipik bir çalı olan Simmondsia chinensis'ten elde edilir. Tohumları, soğuk presle elde edilen ve birçok tıbbi uygulamaya sahip olan bir balmumu veya yağ açısından zengindir ve sperm balinasının ana ikamelerinden biridir.

Bir jojoba bitkisinin tohumları (Kaynak: Kenneth Bosma / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0), Wikimedia Commons aracılığıyla)

Referanslar

1. Domínguez, E. ve Heredia, A. (1998). Mumlar: lipit öğretiminde unutulmuş bir konu. Biyokimyasal Eğitim, 26 (4), 315-316.
2. Firestone, D. (2006). Sıvı yağların, katı yağların ve mumların fiziksel ve kimyasal özellikleri (No. L-0671). Aocs Press.
3. Kolattukudy, PE (1970). Bitki mumları. Lipidler, 5 (2), 259-275.
4. Lusas, EW, Riaz, MN, Alam, MS ve Clough, R. (2017). Hayvansal ve bitkisel katı yağlar, sıvı yağlar ve mumlar. Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology içinde (s. 823-932). Springer, Cham.
5. Post-Beittenmiller, D. (1996). Bitkilerde mum üretiminin biyokimyası ve moleküler biyolojisi. Bitki biyolojisinin yıllık incelemesi, 47 (1), 405-430.
6. Tinto, WF, Elufioye, TO ve Roach, J. (2017). Mumlar. Farmakognozide (s. 443-455). Akademik Basın.