KSILOZ: ÖZELLIKLERI, YAPISI VE IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2025

Ksiloz bu aldopentozlar şeker grubundan olan, riboz ve arabinoz gibi ilgili birlikte sınıflandırılır nedenle, bir aldehid işlevsel grubu olan bir monosakarid beş karbon atomudur.

Koch, 1881'de onu ahşaptan keşfeden ve izole eden ilk kişiydi. O zamandan beri birçok bilim insanı, onu elde etmenin zorlukları ve maliyetleri düşünüldüğünde en "nadir" ve en nadir şekerlerden biri olarak sınıflandırdı.

Fisher'in D- ve L-Xylose için projeksiyonu (Kaynak: akane700, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Bununla birlikte, 1930'da bir Amerikan kooperatifi çok daha ucuz bir malzeme olan pamuk tohumu kabuğundan elde etmeyi başardı ve o zamandan beri sükroz üretimiyle karşılaştırılabilir fiyatlarla elde edilebilen bir şeker olarak popüler hale geldi.

Şu anda, onu farklı odunsu bitki türlerinin odunlarından ve bazı atık ürünlerden izole etmek için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır.

Türevleri, şeker hastaları için geliştirilmiş yiyecek ve içeceklerde, kan şekeri düzeylerinin yükselmesine katkı sağlamadıkları için yaygın olarak tatlandırıcı olarak kullanılmaktadır. Tatlandırıcı olarak en çok sentezlenen türev ksilitoldür.

Alkollü fermantasyon endüstrisinde karbon kaynağı olarak ksiloz kullanımı bu dönemlerde bilimsel araştırmaların en önemli noktalarından biri haline gelmiştir.

karakteristikleri

Glikoz gibi, ksilozun da tatlı bir tadı vardır ve bazı araştırmalar, glikozun tatlı tadının yaklaşık% 40'ına sahip olduğunu göstermiştir.

Reaktif olarak ticari olarak beyaz kristal toz olarak mevcuttur. Diğer birçok pentoz şekeri gibi, yaklaşık 150.13 g / mol moleküler ağırlığa ve C5H10O5 moleküler formülüne sahiptir.

Polar yapısı göz önüne alındığında, bu monosakkarit suda kolaylıkla çözünür ve 150 ° C civarında bir erime noktasına sahiptir.

yapı

Doğada en yaygın form veya izomer D-ksiloz iken, L-ksiloz formu ticari kullanım için kimyasal sentezle elde edilen formdur.

Bu karbonhidratın dört OH grubu vardır ve serbest aldehit grubu sayesinde indirgeyici bir şeker olarak kabul edilir. Diğer şekerler gibi, bulunduğu ortama bağlı olarak farklı şekillerde bulunabilir (halkasının şekline göre).

Xylose için Haworth projeksiyonu (Kaynak: Wikimedia Commons aracılığıyla NEUROtiker)

Siklik izomerler (hemiasetaller), çözelti içinde piranlar veya furanlar, yani anomerik hidroksil grubunun (-OH) pozisyonuna bağlı olarak daha fazla izomerik formlara sahip olabilen altı veya beş bağlı halkalar halinde bulunabilir. .

Özellikleri

Hücrelerde

Glikoz, fruktoz, galaktoz, mannoz ve arabinoz gibi diğer sakkaritlerin yanı sıra bazı türetilmiş amino şekerler gibi D-ksiloz, yaygın olarak büyük polisakkaritlerin yapısal bir parçası olarak bulunabilen bir monosakkarittir.

Bitkisel kökenli hemiselülozun hidrolizinden elde edilen materyalin% 30'undan fazlasını temsil eder ve bazı bakteriler, mayalar ve mantarlar tarafından etanol olarak fermente edilebilir.

Bitkilerdeki ksilan polimerlerinin ana bileşeni olan ksiloz, glikozdan sonra yeryüzünde en bol bulunan karbonhidratlardan biri olarak kabul edilir.

Hemiselüloz çoğunlukla, omurgası β-1,4 bağlarıyla bağlanmış ksilozlardan oluşan bir polimer olan arabinoksilandan oluşur; burada arabinoz kalıntıları, 2 'veya 3' pozisyonlarında -OH gruplarında bağlanabilir. Bu bağlar, mikrobiyal enzimler tarafından parçalanabilir.

Ökaryotik organizmalardaki pentoz fosfatın metabolik yolu vasıtasıyla, ksiloz, daha sonraki nükleotid sentezi için bu yolda bir aracı olarak işlev gören ksiluloz-5-P'ye katabolize edilir.

Nektarda ksiloz

On yıldan biraz daha uzun bir süre öncesine kadar, çiçek nektarında bulunan ana şekerler glikoz, fruktoz ve sükrozdu. Bunlara rağmen, Proteaceae ailesinin iki cinsi dördüncü bir monosakkaride sahiptir: ksiloz.

Protea ve Faurea cinsleri, bu sakkariti nektarlarında% 40'a varan konsantrasyonlarda içerir; bu, bu bitkilerin doğal tozlayıcılarının çoğu için lezzetli (gösterişli veya lezzetli) görünmediği için açıklanması zor bir gerçektir.

Bazı yazarlar bu özelliği, spesifik olmayan çiçek ziyaretçileri için bir önleme mekanizması olarak değerlendirirken, diğerleri bunun varlığının daha çok nektarların hücre duvarlarının mantar veya bakteriler tarafından bozulmasıyla ilgisi olduğunu düşünüyor.

Eczanede

D-ksiloz ayrıca terapötik fonksiyonları olan ilaçların üretiminde bir ara ürün olarak kullanılır. Çürük önleyici (çürük önleyici) amaçlı şeker yerine kullanılır.

Veteriner hekimliği alanında malabsorbsiyon testi için kullanılır ve aynı şekilde insanlarda basit şekerlerin intestinal absorpsiyon kapasitesini değerlendirmek için prosedürlerde yer alır.

Endüstride

Daha önce belirtildiği gibi, ticari olarak konuşursak, ksilozun en yaygın kullanımlarından biri, düşük kalorili bir tatlandırıcı besin takviyesidir ve kullanımı FDA (Gıda ve İlaç İdaresi) tarafından onaylanmıştır. .

Etanol gibi alternatif yakıtların üretimi, esas olarak söz konusu alkolün uzun vadeli bir kaynağını temsil eden bitki biyokütlesinde bulunan karbonhidratların fermantasyonu sayesinde elde edilir.

Ksiloz, bitki hücrelerinin hücre duvarında bulunan ve odun liflerinin önemli bir parçası olan bir heteropolisakkarit olan hemiselülozun bir parçası olduğu için doğada en bol bulunan ikinci karbonhidrattır.

Bitki dokusundan daha fazla miktarda etanol üretmek için bu şekerin fermentasyonunu sağlamak için şu anda çok çaba sarf edilmektedir, bu amaçla genetiği değiştirilmiş mikroorganizmalar (özellikle bakteriler ve mayalar) kullanılarak.

Ksilozun hayvan metabolizması üzerindeki etkileri

Ksiloz, tek mideli hayvanlar (geviş getiren hayvanlardan farklı, birden fazla mide boşluğu olan tek mideli hayvanlar) tarafından çok az kullanılmaktadır.

Hem kümes hayvanlarında hem de domuzlarda, günlük diyetlerine çok fazla D-ksiloz eklendiğinde, ortalama günlük ağırlık artışında, yemleme veriminde ve atılan kuru madde içeriğinde doğrusal bir azalma gözlemlenebilir.

Bu, çoğu hayvanın yarı selüloz polimerlerinin parçalanması konusunda yetersiz kalmasıyla açıklanmaktadır; bunun için farklı araştırma gruplarına, eksojen enzimler, probiyotiklerin ve mikroorganizmaların dahil edilmesi gibi alternatifler arama görevi verilmiştir. diyet vb.

Omurgalılarda ksilozun metabolik kullanımı hakkında çok az şey biliniyor, ancak besin takviyesi olarak eklenmesinin genellikle idrarda bir atılım ürünü olarak sonuçlandığı bilinmektedir.

Referanslar

1. Garrett, R. ve Grisham, C. (2010). Biyokimya (4. baskı). Boston, ABD: Brooks / Cole. CENGAGE Öğrenme.
2. Huntley, NF ve Sabır, JF (2018). Ksiloz: domuzda absorpsiyon, fermantasyon ve absorptif sonrası metabolizma. Hayvan Bilimi ve Biyoteknoloji Dergisi, 9 (4), 1–9.
3. Jackson, S. ve Nicolson, SW (2002). Nektar şekeri olarak ksiloz: biyokimyadan ekolojiye. Karşılaştırmalı Biyokimya ve Fizyoloji, 131, 613–620.
4. Jeffries, TW (2006). Ksiloz metabolizması için mühendislik mayaları. Biyoteknolojide Güncel Görüş, 17, 320–326.
5. Kotter, P. ve Ciriacy, M. (1993). Saccharomyces cerevisiae ile ksiloz fermantasyonu. Appl. Microbiol. Biotechnol, 38,776-783.
6. Mathews, C., van Holde, K. ve Ahern, K. (2000). Biyokimya (3. baskı). San Francisco, Kaliforniya: Pearson.
7. Miller, M. ve Lewis, H. (1932). Pentoz Metabolizması. J. Biol Chem., 98, 133-140.
8. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. PubChem Veritabanı. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (erişim tarihi 12 Nisan 2019)
9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y. ve Maleszka, R. (1981). D-Xylose'un Pachysolen tannophilus mayası tarafından Etanole dönüştürülmesi. Biyoteknoloji Mektupları, 3 (2), 89–92.