Hemicelluloseklassifizierung, Struktur, Biosynthese, Funktionen

Hemicellulose Es ist ein Begriff, der verwendet wird, um eine sehr vielfältige Gruppe von Polysacchariden zu bezeichnen, die in den Zellwänden vieler Pflanzen vorhanden sind und mehr als ein Drittel der Biomasse dieser Strukturen darstellen.

Das Konzept wurde von Johann Heinrich Schulze vorgeschlagen, um die anderen Polysaccharide als die Stärke und in Verbindung mit Cellulose zu bezeichnen, die durch die Verwendung alkalischer Lösungen aus den Zellwänden der oberen Pflanzen abnehmbar waren.

Grafische Darstellung der molekularen Struktur des Xylano, einer Hemicellulose (Quelle: Yikrazuul [Public Domain] über Wikimedia Commons)

Diese Polysaccharide bestehen aus glucanischen Skeletten, die durch β-1,4-Bindungen mit unterschiedlichen glykosylierten Substituenten vereint sind und die in der Lage sind, miteinander und mit Cellulosefasern durch Wasserstoffbrücken (nicht kovalente Wechselwirkungen) zu interagieren, die interagieren können (nicht kovalente Wechselwirkungen).

Im Gegensatz zu Cellulose, die stark verpackte Mikrofasern bilden, hat Hemicellulius eher amorphe Strukturen, die in wässrigen Lösungen löslich sind.

Da mehr als ein Drittel des Trockengewichts von Pflanzenzellen hemicellulous entspricht, besteht derzeit viel Interesse an der Produktion von Biokraftstoffen und anderen chemischen Verbindungen durch Verarbeitung dieser Polysaccharide.

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Klassifizierung und Struktur

Hemicellulous sind derzeit in vier Arten von strukturell unterschiedlichen Molekülen unterteilt: Xylane, Glycanos, β-Glucane und Xyloglucanos. Diese drei Arten von Hemicellulose weisen neben anderen wichtigen Unterschieden unterschiedliche Verteilungs- und Standortmuster auf.

Xilanos

Sie sind die wichtigsten hemicellulozytischen Komponenten, die in den sekundären Zellwänden von dicotyledonischen Pflanzen vorhanden sind. Sie repräsentieren mehr als 25% der Biomasse von Holz- und Kräuternpflanzen und bei einigen monokotylealen Arten etwa 50%.

Die Xylane sind Heteropolymere, die aus D-Xylopylaese bestehen, die durch β-1,4-Bindungen verbunden sind, und das kann kurze Auswirkungen haben. Diese Gruppe ist in Homoxylane und Heteroxyane unterteilt, darunter Glucoronoxylane und andere komplexe Polysaccharide.

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Diese Moleküle können aus verschiedenen Pflanzenquellen isoliert werden: aus Leinsamenfaser, Rübenzellstoff, Zuckerrohrbagasse, Weizenbran und anderen.

Das Molekulargewicht kann je nach Art von Xylan und Pflanzenarten erheblich variieren. Der in der Natur gefundene Bereich deckt normalerweise ab 5 ab.000 g/mol bis zu mehr als 350.000 g/mol, aber es hängt stark von dem Grad der Hydratation und anderen Faktoren ab.

D-Man-Glykane

Diese Art von Polysaccharid befindet sich in den oberen Pflanzen in Form von Galaktomanans und Glucomane, die aus linearen Ketten von D-Manpopirosasen bestehen, die durch β-1,4-Bindungen und durch Reste von D-Manpopylas und D-Glucopopirans, die durch β-Reste vereint sind β -Verbindungen durch β -β -Verbindung von -1,4.

Beide Arten von Glycanos können Reste von D-Galatopiranosa haben, die in verschiedenen Positionen mit dem Hauptskelett des Moleküls vereint sind.

Galaktoman. Die Glucomanans hingegen sind die wichtigsten hemicellulozytischen Bestandteile von weichen Holzzellwänden.

β-Glucans

Glucane sind die hemicellulozytischen Bestandteile von Getreidekörnern und sind überwiegend in Gräser und Poaceae im Allgemeinen. In diesen Pflanzen sind β-Glucane die Hauptmoleküle, die mit Cellulosemikrofasern während des Zellwachstums assoziiert sind.

Seine Struktur ist linear und besteht aus United-Glucopophanresten durch gemischte β-1,4 (70%) und β-1,3 (30%) gemischte Verbindungen (30%) (30%). Die für Getreide gemeldeten Molekulargewichte variieren zwischen 0.065 bis 3 x 10E6 g/mol, es gibt jedoch Unterschiede zu den Arten, bei denen sie untersucht werden.

Xiloglucanos

Dieses hemicellulozytische Polysaccharid findet sich in den oberen Pflanzen und ist eines der am häufigsten vorkommenden strukturellen Materialien von Zellwänden. In dicotyledonous Angiospermen entspricht es mehr als 20% der Wandpolysaccharide, während es in Gräsern und anderen Monokotyeln bis zu 5% entspricht.

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Xiloglucanos bestehen aus einem Skelett, das dem von Cellulose ähnelt, das aus glucopyranischen Einheiten besteht, die durch β-1,4-Bindungen verbunden sind und mit α-D-Xylopyranresten durch seinen Kohlenstoff in Position 6 verbunden sind.

Diese Polysaccharide binden sich durch Wasserstoffbrücken eng an Cellulosemikrofasern der Zellwand, was zur Stabilisierung des Cellulozytennetzwerks beiträgt.

Biosynthese

Die meisten Membranpolysaccharide werden aus sehr spezifischen aktivierten Nukleotidzucker synthetisiert.

Diese Zucker werden durch Glycosyltransferase -Enzyme im Golgi -Komplex verwendet, die für die Bildung von Glucosidverbindungen zwischen Monomeren und die Synthese des betreffenden Polymers verantwortlich sind.

Das Xyloglucan Cellulocytic Skelett wird von Mitgliedern der Proteinfamilie synthetisiert, die für die Cellulose -Synthese verantwortlich ist, die von der genetischen CSLC.

Funktionen

Neben der untersuchten Pflanzenarten variiert die Zusammensetzung auch die Funktionen von Hemicellulius. Die wichtigsten sind:

Biologische Funktionen

Bei der Bildung der Zellwand von Pflanzen und anderen Organismen mit Zellen, die ähnlich wie Pflanzenzellen ähnlich sind.

Die Xilanos, eine der Arten von Hemicellulous, sind besonders wichtig für die Verhärtung der sekundären Zellwände, die von einigen Pflanzenarten entwickelt wurden.

Bei einigen Pflanzenarten wie Tamarinde, Samen anstelle von Stärke speichern Xyloglucane, die dank der Wirkung der in der Zellwand vorhandenen Enzyme mobilisiert werden, und dies tritt während der Keimungsprozesse auf.

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Kommerzielle Funktionen und Bedeutung

Hemicellulose, die in Samen wie Tamarind gespeichert sind.

Beispiel für diese Zusatzstoffe sind Tamarindos Gummi "und der" Guar "oder" Guaran "-Gummel (aus einer Art Hülsenfisch).

In der Baker -Branche kann das Vorhandensein von Arabinoxyen die Qualität der erhaltenen Produkte beeinflussen, die aufgrund ihrer charakteristischen Viskosität auch die Bierproduktion beeinflussen.

Das Vorhandensein einer bestimmten Art von Cellulose in einigen Pflanzengeweben kann die Verwendung dieser Gewebe für die Biokraftstoffproduktion stark beeinflussen.

Normalerweise ist die Zugabe von hemicellulous Enzymen eine übliche Praxis, um diese Unannehmlichkeiten zu überwinden. Mit dem Aufkommen der molekularen Biologie und anderen sehr nützlichen Techniken arbeiten einige Forscher jedoch an der Gestaltung transgener Pflanzen, die bestimmte Arten von Hemicellulose produzieren.

Verweise

1. Ebringerová, a., Hromádková, Z., & Heinze, t. (2005). Hemicellulose. Adv. Polym. Sci., 186, 1-67.
2. Pauly, m., Gille, s., Liu, l., Mansoori, n., Souza, zu., Schulink, a., & Xiong, g. (2013). Hemicellulose -Biosynthese. Anlage, 1-16.
3. Saha, b. C. (2003). Hemicellulose -Biokonversion. J indic microbiol Biotechnol, 30, 279-291.
4. Scheller, h. V., & Ulvskov, p. (2010). Hemicellulosses. Annu. Rev. Anlage. Physiol., 61, 263-289.
5. Wyman, c. UND., Decker, s. R., Himmel, m. UND., Brady, j. W., & Skopec, c. UND. (2005). Hydrolyse von Cellulose und Hemicellulose.
6. Yang, h., Yan, r., Chen, h., Ho Lee, D., & Zheng, c. (2007). Eigenschaften von Hemicellulose-, Cellulose- und Lignin -Pyrolyse. Kraftstoff, 86, 1781-1788.