KSYLOOSI: OMINAISUUDET, RAKENNE JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Ksyloosi on monosakkaridi viiteen hiiliatomia, jossa on aldehydi funktionaalinen ryhmä, niin se on luokiteltu, yhdessä liittyvien kuten riboosi ja arabinoosi, ryhmässä aldopentoosit sokereita.

Koch, vuonna 1881, löysi ensimmäisenä ja eristi sen puusta. Siitä lähtien monet tutkijat ovat luokitelleet sen yhdeksi "harvinaisimmista" ja harvinaisimmista sokereista ottaen huomioon vaikeudet ja kustannukset sen saamiseksi.

Fisherin projektio D- ja L-ksyloosille (Lähde: akane700 Wikimedia Commonsin kautta)

Vuonna 1930 amerikkalainen osuuskunta onnistui kuitenkin hankkimaan sitä puuvillansiementen kuoresta, paljon halvemmasta materiaalista, ja siitä lähtien siitä on tullut suosittua sokeria, jota on saatavana sakkaroosintuotannon hintoihin verrattavissa hinnoissa.

Tällä hetkellä sen eristämiseksi eri puulajien lajeista ja joistakin jätetuotteista käytetään erilaisia ​​menetelmiä.

Sen johdannaisia ​​käytetään laajalti makeutusaineina diabeetikoille kehitetyissä elintarvikkeissa ja juomissa, koska ne eivät edistä verensokerin nousua. Synteettisin makeutusaineena käytetty johdannainen on ksylitoli.

Ksyloosin käytöstä hiilen lähteenä alkoholikäymisteollisuudessa on tullut näinä aikoina yksi tärkeimmistä tieteellisen tutkimuksen kohdista.

ominaisuudet

Kuten glukoosi, myös ksyloosilla on makea maku, ja jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että siinä on noin 40% glukoosin makeasta mausta.

Reagenssina sitä on kaupallisesti saatavana valkoisena kiteisenä jauheena. Sillä on, kuten monilla muilla pentoosisokereilla, molekyylipaino noin 150,13 g / mol ja molekyylikaava C5H10O5.

Polaarisen rakenteensa vuoksi tämä monosakkaridi liukenee helposti veteen ja sen sulamispiste on noin 150 ° C.

Rakenne

Luonnossa yleisin muoto tai isomeeri on D-ksyloosi, kun taas L-ksyloosimuoto on muoto, joka saadaan kemiallisella synteesillä kaupalliseen käyttöön.

Tässä hiilihydraatissa on neljä OH-ryhmää ja vapaan aldehydiryhmänsä ansiosta sitä pidetään pelkistävänä sokerina. Kuten muutkin sokerit, riippuen väliaineesta, josta se löytyy, sitä voidaan löytää eri tavoin (renkaan muodon suhteen).

Ksylloosin Haworth-projektio (Lähde: NEUROtiker Wikimedia Commonsin kautta)

Syklisiä isomeerejä (hemiasetaalit) voidaan löytää liuoksessa pyraaneina tai furaaneina, ts. Kuuden tai viiden sidoksen renkaina, joilla vuorostaan, riippuen anomeerisen hydroksyyliryhmän (-OH) asemasta, voi olla enemmän isomeerisiä muotoja.

ominaisuudet

Soluissa

Kuten muutkin sakkaridit, kuten glukoosi, fruktoosi, galaktoosi, mannoosi ja arabinoosi, samoin kuin jotkut johdetut aminosokerit, D-ksyloosi on monosakkaridi, jota voidaan yleisesti löytää rakenneosana suuria polysakkarideja.

Se edustaa yli 30% materiaalista, joka on saatu kasviperäisestä hemiselluloosan hydrolyysistä, ja jotkut bakteerit, hiivat ja sienet voivat fermentoida sen etanoliksi.

Ksylaanipolymeerien pääosana kasveissa ksyloosia pidetään yhtenä maapallon runsaimmista hiilihydraateista glukoosin jälkeen.

Hemisselluloosa koostuu suurimmaksi osaksi arabinoksylaanista, polymeeristä, jonka runko koostuu ksylooseista, jotka on kytketty p-1,4-sidoksilla, jolloin arabinoositähteet voidaan kytkeä -OH-ryhmiin 2'- tai 3'-asemissa. Nämä sidokset voidaan hajottaa mikrobi-entsyymeillä.

Eukaryoottisissa organismeissa tapahtuvan pentoosifosfaattiaineenvaihduntareitin kautta ksyloosi katabolisoituu ksyloosi-5-P: ksi, joka toimii välittäjänä tällä reitillä myöhempään nukleotidisynteesiin.

Ksyloosi nektarissa

Vain vähän yli kymmenen vuotta sitten kukkanektarista löytyneet pääasialliset sokerit olivat glukoosi, fruktoosi ja sakkaroosi. Niistä huolimatta kahdella Proteaceae-perheen suvulla on neljäs monosakkaridi: ksyloosi.

Protea- ja Faurea-suvuissa on tätä sakkaridia jopa 40%: n pitoisuutena nektarissaan. Tätä tosiasiaa on vaikea selittää, koska se ei näytä olevan maukas (silmiinpistävä tai maukas) suurimmalle osalle näiden kasvien luonnollista pölyttäjää.

Jotkut kirjoittajat pitävät tätä ominaisuutta ennaltaehkäisymekanismina epäspesifisille kukkaskävijöille, kun taas toiset ajattelevat, että sen läsnäolo liittyy enemmän nektarien soluseinien pilaantumiseen sienten tai bakteerien vaikutuksesta.

Lääketieteessä

D-ksyloosia käytetään myös välituotteena lääkkeiden valmistuksessa, joilla on terapeuttisia tehtäviä. Sitä käytetään korvikkeena sokerille kariesen ehkäisyyn (karies).

Eläinlääketieteen alalla sitä käytetään imeytymistesteissä ja samalla tavoin se liittyy menettelyihin, joilla arvioidaan yksinkertaisten sokerien imeytymiskykyä ihmisissä suolistossa.

Teollisuudessa

Kuten aiemmin mainittiin, yksi ksyloosin yleisimmistä käyttötarkoituksista, kaupallisesti ottaen, on vähäkalorinen makeutusaineen ravintolisä, ja sen käyttö on hyväksytty FDA: lla (Food and Drug Administration)..

Vaihtoehtoisten polttoaineiden, kuten etanolin, tuottaminen saavutetaan pääasiassa kasvibiomassassa olevien hiilihydraattien käymisen avulla, joka edustaa mainitun alkoholin pitkäaikaista lähdettä.

Ksyloosi on luonnossa toiseksi yleisin hiilihydraatti, koska se on osa hemiselluloosaa, heteropolysakkaridia, joka on läsnä kasvisolujen soluseinämässä ja joka on tärkeä osa puun kuituja.

Tällä hetkellä tehdään paljon työtä tämän sokerin käymisen aikaansaamiseksi suuremman määrän etanolin tuottamiseksi kasvakudoksesta käyttämällä geneettisesti muunnettuja mikro-organismeja (erityisesti bakteereja ja hiivoja) tähän tarkoitukseen.

Ksyloosin vaikutukset eläinten aineenvaihduntaan

Ksyloosia näyttää käyvän hyvin vähän monogastrisilla eläimillä (yhden vatsan eläimet, erilaiset kuin märehtijöillä, joilla on useampi kuin yksi vatsaontelo).

Sekä siipikarjassa että sioissa, kun päivittäiseen ruokavalioon sisältyy liikaa D-ksyloosia, voidaan havaita lineaarinen lasku keskimääräisessä päivittäisessä painonnousussa, ruokintatehokkuudessa ja erittyvän kuiva-ainepitoisuuden sisällä.

Tämä selittyy useimpien eläinten kyvyttömyydellä hajottaa hemiselluloosapolymeerejä, joille eri tutkimusryhmille on annettu tehtäväksi etsiä vaihtoehtoja, kuten eksogeeniset entsyymit, probioottien ja mikro-organismien sisällyttäminen ruokavalio jne.

Ksyloosin metabolisesta hyödyntämisestä selkärankaisilla tiedetään hyvin vähän, mutta tiedetään, että sen lisääminen ravintolisäksi päätyy yleensä erittymistuotteeksi virtsaan.

Viitteet

1. Garrett, R., ja Grisham, C. (2010). Biokemia (4. painos). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE -oppiminen.
2. Huntley, NF, & Patience, JF (2018). Ksyloosi: imeytyminen, käyminen ja imeytymisen jälkeinen metabolia sika. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9 (4), 1-9.
3. Jackson, S., ja Nicolson, SW (2002). Ksyloosi nektarisokereina: biokemiasta ekologiaan. Vertaileva biokemia ja fysiologia, 131, 613–620.
4. Jeffries, TW (2006). Tekniset hiivat ksyloosiaineenvaihduntaan. Nykyinen lausunto biotekniikasta, 17, 320–326.
5. Kotter, P., ja Ciriacy, M. (1993). Ksyloosikäynnistys Saccharomyces cerevisiaen avulla. Appi. Microbiol. Biotechnol, 38, 776-783.
6. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemia (3. painos). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
7. Miller, M., ja Lewis, H. (1932). Pentoosi-aineenvaihdunta. J. Biol. Chem., 98, 133 - 140.
8. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. PubChem-tietokanta. (+) - ksyloosi, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (saatavana 12. huhtikuuta 2019)
9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., ja Maleszka, R. (1981). D-ksyloosin muuntaminen etanoliksi hiivan Pachysolen tannophilus avulla. Biotekniikkakirjeet, 3 (2), 89–92.