XYLOS: EGENSKAPER, STRUKTUR OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den xylos är en monosackarid fem kolatomer med en aldehyd funktionell grupp, så det är klassificerad, tillsammans med relaterade som ribos och arabinos, inom gruppen av aldopentoser sockerarter.

Koch, 1881, var den första som upptäckte och isolerade den från trä. Sedan dess klassificerade många forskare det som ett av de mest "sällsynta" och ovanliga sockerarterna med tanke på svårigheterna och kostnaderna för att få det.

Fishers projektion för D- och L-Xylose (Källa: akane700 via Wikimedia Commons)

1930 lyckades emellertid ett amerikanskt kooperativ erhålla det från skalet av bomullsfrö, ett mycket billigare material, och sedan dess har det blivit populärt som ett socker som kan erhållas till priser jämförbara med sackarosproduktionen.

För närvarande används olika metoder för att isolera det från träet från olika arter av träväxter och från vissa avfallsprodukter.

Dess derivat används ofta som sötningsmedel i livsmedel och drycker som utvecklats för diabetiker, eftersom de inte bidrar till att blodsockernivån ökar. Det mest syntetiserade derivatet som används som sötningsmedel är xylitol.

Användningen av xylos som kolkälla i alkoholfermenteringsindustrin har blivit en av de viktigaste punkterna inom vetenskaplig forskning under dessa tider.

egenskaper

Liksom glukos har xylos en söt smak och vissa studier har visat att den har cirka 40% av den söta smaken av glukos.

Som reagens är det kommersiellt tillgängligt som ett vitt kristallint pulver. Den har, liksom många andra pentossockerarter, en molekylvikt av cirka 150,13 g / mol och en molekylformel av C5H10O5.

Med tanke på dess polära struktur är denna monosackarid lätt löslig i vatten och har en smältpunkt runt 150 ° C.

Strukturera

Den vanligaste formen eller isomeren i naturen är D-xylos, medan L-xylosformen är den som erhålls genom kemisk syntes för kommersiellt bruk.

Detta kolhydrat har fyra OH-grupper och tack vare sin fria aldehydgrupp anses det vara ett minskande socker. Liksom andra sockerarter, beroende på mediet där det finns, kan det hittas på olika sätt (med avseende på dess ringform).

Haworth-projektion för Xylose (Källa: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Cykliska isomerer (hemiacetals) kan hittas i lösningen som pyraner eller furaner, det vill säga som ringar med sex eller fem bindningar som i sin tur beroende på positionen för den anomera hydroxylgruppen (-OH) kan ha mer isomera former .

Funktioner

I celler

Liksom andra sackarider såsom glukos, fruktos, galaktos, mannos och arabinos, liksom några härledda aminosocker, är D-xylos en monosackarid som vanligtvis finns som en strukturell del av stora polysackarider.

Det representerar mer än 30% av materialet erhållet från hydrolys av hemicellulosa av vegetabiliskt ursprung och kan fermenteras till etanol av vissa bakterier, jästar och svampar.

Som huvudbeståndsdel för xylanpolymerer i växter anses xylos vara en av de rikligaste kolhydraterna på jorden efter glukos.

Hemicellulosa består till största delen av arabinoxylan, en polymer vars ryggrad består av xyloser länkade med p-1,4-bindningar, där arabinosrester kan kopplas i -OH-grupperna på 2 'eller 3' -positionerna. Dessa bindningar kan brytas ned av mikrobiella enzymer.

Genom den metaboliska vägen till pentosfosfat i eukaryota organismer kataboliseras xylos till xylulosa-5-P, som fungerar som en mellanhand i denna väg för efterföljande nukleotidsyntes.

Xylos i nektar

Fram till för drygt ett decennium sedan var de viktigaste sockerarterna i blommande nektar glukos, fruktos och sackaros. Trots dem har två släkter från familjen Proteaceae en fjärde monosackarid: xylos.

Protea- och Faurea-släkten har denna sackarid i koncentrationer på upp till 40% i sin nektar, ett faktum som har varit svårt att förklara eftersom det verkar inte vara smakligt (slående eller välsmakande) för de flesta av de naturliga pollinerarna av dessa växter.

Vissa författare anser att detta kännetecken är en förebyggande mekanism för icke-specifika blommebesökare, medan andra tror att dess närvaro har mer att göra med nedbrytningen av cellväggarna i nektarier av svampar eller bakterier.

Inom medicin

D-xylos används också som mellanprodukt vid tillverkning av läkemedel med terapeutiska funktioner. Det används som ett substitut för socker för anti-karies (anti-karies).

På området veterinärmedicin används det för test av malabsorption och på samma sätt som det är involverat i förfaranden för att utvärdera tarmabsorptionsförmågan hos enkla sockerarter hos människor.

Inom industrin

Som nämnts tidigare är en av de vanligaste användningarna av xylos, kommersiellt sett, ett näringstillskott med sötningsmedel med låg kaloriinnehåll och dess användning är godkänd av FDA (Food and Drug Administration). .

Produktionen av alternativa bränslen, såsom etanol, uppnås huvudsakligen tack vare jäsningen av kolhydrater som finns i växtbiomassa, vilket representerar en långsiktig källa till nämnda alkohol.

Xylos är det näst vanligaste kolhydratet i naturen, eftersom det är en del av hemicellulosa, en heteropolysackarid som finns i cellväggen i växtceller och som är en viktig del av fibrerna i trä.

Mycket ansträngning görs för närvarande för att uppnå jäsningen av detta socker för att producera en större mängd etanol från växtvävnad med användning av genetiskt modifierade mikroorganismer för detta ändamål (särskilt bakterier och jäst).

Effekter av xylos på djurmetabolismen

Xylos verkar vara mycket lite använt av monogastriska djur (djur med en enda mage, skiljer sig från idisslare med mer än ett maghålighet).

I både fjäderfä och svin, när för mycket D-xylos ingår i deras dagliga diet, kan en linjär minskning observeras i den genomsnittliga dagliga viktökningen, i utfodringseffektiviteten och i innehållet av torrsubstans som utsöndras.

Detta förklaras av oförmågan hos de flesta djur för nedbrytning av hemicellulosapolymerer, för vilka olika forskningsgrupper har fått uppdraget att leta efter alternativ såsom exogena enzymer, inkludering av probiotika och mikroorganismer i diet, etc.

Mycket lite är känt om metabolisk användning av xylos i ryggradsdjur, men det är känt att dess tillsats som ett näringstillskott vanligtvis hamnar som en utsöndringsprodukt i urinen.

referenser

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokemi (4: e upplagan). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
2. Huntley, NF, & Patience, JF (2018). Xylos: absorption, fermentering och postabsorberande metabolism hos grisen. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9 (4), 1–9.
3. Jackson, S., & Nicolson, SW (2002). Xylos som nektarsocker: från biokemi till ekologi. Jämförande biokemi och fysiologi, 131, 613–620.
4. Jeffries, TW (2006). Ingenjörsjäst för xylosmetabolism. Aktuellt yttrande i bioteknik, 17, 320–326.
5. Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Xylosfermentering av Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol. Biotechnol, 38, 776-783.
6. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3: e upplagan). San Francisco, Kalifornien: Pearson.
7. Miller, M., & Lewis, H. (1932). Pentosmetabolism. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
8. National Center for Biotechnology Information. PubChem-databas. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (åtkomst 12 april 2019)
9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y. & Maleszka, R. (1981). Omvandling av D-Xylos till etanol av jäst Pachysolen tannophilus. Biotechnology Letters, 3 (2), 89–92.