קסילוז הוא אטום פחמן monosaccharide חמש שיש קבוצת אלדהיד פונקציונאלי, כך שזה מסווג, יחד עם קשור כמו ריבוז ו arabinose, בתוך הקבוצה של סוכרי aldopentoses.
קוך, בשנת 1881, היה הראשון שגילה ובודד אותו מעץ. מאז מדענים רבים סיווגו את זה כאחד הסוכרים "הנדירים" והנדירים ביותר בהתחשב בקשיים ובעלויות השגתו.
תחזיתו של פישר ל- D- ו- L-Xylose (מקור: akane700 דרך Wikimedia Commons)
אולם בשנת 1930 הצליח קואופרטיב אמריקני להשיג אותו מקליפת הזרעים, חומר זול בהרבה, ומאז הוא הפך פופולרי כסוכר שניתן להשיג במחירים דומים לאלה של ייצור סוכרוז.
נכון לעכשיו, שיטות שונות משמשות לבידודו מעץ של מינים שונים של צמחים עצים וממוצרי פסולת מסוימים.
נגזרותיו משמשות כממתיקים במזונות ומשקאות שפותחו עבור חולי סוכרת, מכיוון שהם אינם תורמים לעלייה ברמת הגלוקוז בדם. הנגזרת המסונתזת ביותר המשמשת כממתיק היא קסיליטול.
השימוש ב- Xylose כמקור פחמן בענף התסיסה האלכוהולית הפך לאחת הנקודות החשובות ביותר במחקר המדעי בתקופות אלה.
מאפיינים
בדומה לגלוקוז, גם ל- Xylose טעם מתוק וכמה מחקרים הראו שיש לו כ 40% מהטעם המתוק של הגלוקוז.
כמגיב זה זמין מסחרית כאבקה גבישית לבנה. יש לו, כמו סוכרים מחומשים רבים אחרים, משקל מולקולרי בסביבות 150.13 גרם / מול ונוסחה מולקולרית של C5H10O5.
בהתחשב במבנה הקוטבי שלה, המונוסכריד הזה מסיס בקלות במים ובעל נקודת התכה סביב 150 מעלות צלזיוס.
מִבְנֶה
הצורה או האיזומר הנפוצים ביותר בטבע היא די-קסילוזה, ואילו צורת ה- L-xylose היא זו המתקבלת על ידי סינתזה כימית לשימוש מסחרי.
לפחמימה זו יש ארבע קבוצות OH ובזכות קבוצת האלדהיד החופשית שלה, היא נחשבת להפחתת הסוכר. כמו סוכרים אחרים, תלוי במדיום בו הוא נמצא, ניתן למצוא אותו בדרכים שונות (ביחס לצורת הטבעת שלו).
הקרנת Haworth עבור Xylose (מקור: NEUROtiker דרך ויקימדיה Commons)
איזומרים אנטי-מחזוריים (hemiacetals) ניתן למצוא בתמיסה כפיראנים או פוראנים, כלומר כטבעות של שישה או חמישה קשרים אשר בתורם, תלוי במיקומה של קבוצת ההידרוקסיל האנומרית (-OH), יכולים להיות צורות איזומריות יותר .
מאפיינים
בתאים
בדומה לסכרידים אחרים כמו גלוקוז, פרוקטוז, גלקטוז, מנוזה וערבינוז, כמו גם כמה סוכרים אמינו הנגזרים, D-xylose הוא מונוסכריד שניתן למצוא בדרך כלל כחלק מבני של פוליסכרידים גדולים.
הוא מייצג יותר מ- 30% מהחומר המתקבל מהידרוליזה של המיסילולוזה ממקור צמחי וניתן לתסס לאתנול על ידי כמה חיידקים, שמרים ופטריות.
כמרכיב העיקרי של פולימרים קסילן בצמחים, קסילוזה נחשבת לאחת הפחמימות הנפוצות ביותר בעולם לאחר גלוקוזה.
Hemicellulose מורכב ברובו על ידי ערבינוקסילן, פולימר שעצם השדרה מורכבת מצילוזות המקושרות באמצעות קשרי β-1,4, שם ניתן לקשר שאריות ערבינוז בקבוצות -OH בתנוחות 2 'או 3'. קשרים אלה יכולים להיות מושפלים על ידי אנזימים מיקרוביאלים.
דרך המסלול המטבולי של פנטוז פוספט באורגניזמים אאוקריוטיים, xylose מצטמצם ל- xylulose-5-P, המתפקד כמתווך במסלול זה לסינתזה נוקליאוטידית בהמשך.
קסילוזה בצוף
עד לפני קצת יותר מעשור, הסוכרים העיקריים שנמצאו בצוף הפרחוני היו גלוקוז, פרוקטוז וסוכרוז. למרותם, לשני ז'אנרים ממשפחת Proteaceae יש מונוזכריד רביעי: קסילוזה.
בסוגי Protea ו- Faurea יש סכריד זה בריכוזים של עד 40% בצוף שלהם, עובדה שקשה היה להסביר מאחר ונראה שהיא בלתי ניתנת לחיבה (ראוותנית או טעימה) עבור מרבית המאביקים הטבעיים של צמחים אלה.
חלק מהמחברים רואים במאפיין זה מנגנון מניעה למבקרים בפרחים שאינם ספציפיים, בעוד שאחרים סבורים כי נוכחותו קשורה יותר להשפלת דפנות התא של יונקים על ידי פטריות או חיידקים.
בתרופה
D-Xylose משמש גם כחומר ביניים בייצור תרופות עם פונקציות טיפוליות. הוא משמש כתחליף לסוכר למטרות אנטי עששת (אנטי עששת).
בתחום הרפואה הווטרינרית הוא משמש לבדיקת ספיגה של אי ספיגה ובאותה אופן הוא מעורב בהליכים להערכת יכולת ספיגת המעיים של סוכרים פשוטים בבני אדם.
בתעשייה
כאמור, אחד השימושים הנפוצים ביותר ב- Xylose, מבחינה מסחרית, הוא כתוסף תזונה ממתיק דל קלוריות והשימוש בו מאושר על ידי ה- FDA (מנהל המזון והתרופות). .
ייצור דלקים אלטרנטיביים כמו אתנול מושג בעיקר הודות לתסיסה של פחמימות הקיימות בביומסה צמחית, המהווה מקור לטווח ארוך לאלכוהול האמור.
קסילוזה הוא הפחמימה השנייה בשופעה בטבע, מכיוון שהיא חלק מההמיסולולוזה, הטרופוליסכריד שנמצא בדופן התאים של תאי צמחים ואשר הוא חלק חשוב מהסיבים בעץ.
בימים אלה נעשה מאמץ רב להשיג את התסיסה של סוכר זה על מנת לייצר כמות גדולה יותר של אתנול מרקמת צמחים, תוך שימוש במיקרואורגניזמים מהונדסים גנטית למטרה זו (במיוחד חיידקים ושמרים).
השפעות קסילוז על מטבוליזם של בעלי חיים
נראה כי קסילוזה משמשת מעט מאוד לבעלי חיים מונוגסטריים (בעלי בעלי בטן יחידה, שונים מבעלי חיים שודדים, עם יותר מחלל קיבה אחד).
אצל עופות וגם אצל חזירים, כאשר יותר מדי D-xylose נכללים בתזונה היומית שלהם, ניתן לראות ירידה לינארית בעלייה במשקל היומית הממוצעת, ביעילות האכילה ובתוכן החומר היבש המופרש.
זה מוסבר על ידי חוסר היכולת של מרבית בעלי החיים להשפלת פולימרים המיסולולוזה, שלמענם קיבלו קבוצות מחקר שונות את המשימה לחפש חלופות כמו אנזימים אקסוגניים, הכללת פרוביוטיקה ומיקרואורגניזמים ב דיאטה וכו '.
מעט מאוד ידוע על השימוש המטבולי של קסילוזה בחוליות, עם זאת, ידוע כי תוספתו כתוסף תזונה בדרך כלל בסופו של דבר כתוצר הפרשת השתן.
הפניות
- גארט, ר 'וגרישם, סי (2010). ביוכימיה (מהדורה רביעית). בוסטון, ארה"ב: ברוקס / קול. לימוד CENGAGE.
- Huntley, NF, & Patience, JF (2018). קסילוזה: ספיגה, תסיסה וחילוף חומרים שלאחר ספיגה בחזיר. כתב העת למדעי החי והביוטכנולוגיה, 9 (4), 1–9.
- ג'קסון, ס., וניקולסון, SW (2002). קסילוזה כסוכר צוף: מביוכימיה לאקולוגיה. ביוכימיה והשוואה פיזיולוגית השוואתית, 131, 613–620.
- ג'פריס, TW (2006). שמרים הנדסיים למטבוליזם של קסילוזה. חוות דעת נוכחית בביוטכנולוגיה, 17, 320–326.
- Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). תסיסה של קסילוזה על ידי Saccharomyces cerevisiae. Appl. מיקרוביול. ביוטכנולוג, 38, 776-783.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). ביוכימיה (מהדורה שלישית). סן פרנסיסקו, קליפורניה: פירסון.
- מילר, מ., ולואיס, ח. (1932). מטבוליזם של פנטוזה. ג'יי ביול. Chem., 98, 133-140.
- המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. מאגר PubChem. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (ניגש ב- 12 באפריל, 2019)
- שניידר, ה., וואנג, פ., צ'אן, י. ומלזקה, ר. (1981). המרת D-Xylose לאתנול על ידי טאנופילוס Pachysolen שמרים. מכתבי ביוטכנולוגיה, 3 (2), 89–92.