Celobioze ir disaharīds no glikozes, kas satur celulozi, un tiek iegūts ar daļēju hidrolīzi un celulozes vai neoquestosa, kas ir trisaccharide sastāv no fruktozes un glikozes (FRUCT-Gluc-FRUCT) atrodami graudos kukurūzas.
Šo disaharīdu 1901. gadā aprakstīja ķīmiķis Zdenko Hanss Skraups, kurš noteica, ka celuloze ir homopolisaharīds, kas sastāv no viena un tā paša disaharīda: cellobiozes atkārtojošām vienībām.
Haworth pārstāvniecība cellobiose (Avots: Edgar181, izmantojot Wikimedia Commons)
Celuloze ir galvenais strukturālais polisaharīds augu valstībā, jo tas ir atrodams augu šūnu šūnās. Tāpēc gan cellobiozei, gan celulozei ir svarīgas funkcijas.
Cellobiose dabā nav atrodams. To uzskata par starpposma savienojumu cita daudz garāka polisaharīda sadalīšanai, tas ir, to iegūst tikai un vienīgi ar celulozes hidrolīzi.
Cellobiozi no glikozes var sintezēt ar glikozidāzes fermentiem, kas veido β-glikozīda saiti starp oglekli vienas D-glikopiranozes 1. pozīcijā un oglekli citas pozīcijas 4 (4-O -β-D- glikopiranozil).
Lai izstrādātu celulozi kā galaproduktu, ir izstrādāti dažādi pētījumi, lai izstrādātu sintētiskās cellobiozes ražošanas sistēmas. Tomēr šī savienojuma sintēze un ražošana ir daudz dārgāka nekā tā iegūšana no augu organismiem.
Pašlaik cellobiozi izdala ar celulozes baktēriju hidrolīzi, jo dažām baktēriju sugām ir fermenti cellobiohidrolāzes un endocelulāzes, kas nepieciešami celulozes sadalīšanai disaharīdos.
raksturojums
Cellobiozes raksturīgākā īpašība ir tā, ka tās sastāvā esošie monosaharīdi ir savstarpēji saistīti ar β-1,4 tipa saitēm, kuru konformācija padara to “izturīgu” pret α-glikozidāzes enzīmu hidrolīzi, kā arī savienojumiem ar α-1 saiti. , 4 nevar būt β-glikozidāzes substrāts.
Celulobozes ķēdes celulozē var sagrupēt paralēli vai antiparalēli. Orientācijas maiņa starp šiem veidiem veido I tipa celulozi (cellobiozes ķēžu orientācija paralēli) vai II tipa celulozi (cellobiozes ķēžu orientācija antiparalēli).
I tipa celuloze ir dabiskā forma, kas sastopama parasto un savvaļas augu dārzeņu šķiedrās, savukārt II tipa celuloze tiek iegūta, pārkristalizējot I tipa celulozi, kas hidrolizēta par cellobiozi.
Celulozes biosintēzi augos organizē fermenti glikoziltransferāze un celulāzes sintāze, kuru substrātā izmanto UDP-glikozi vai cellobiozi. Parasti šo substrātu iegūst no saharozes.
Vēl viena cellobiozes īpatnējā ķīmiskā īpašība ir tās reducējošā spēja, tāpēc to klasificē kā reducējošo cukuru, tāpat kā laktozi, izomaltozi un maltozi.
Uzbūve
Cellobiose ir disaharīds, kas sastāv no 4-O-β-D-glikopiranozil-β-D-glikopiranozes (β-D-Glc p - (1,4) -D-Glc). Divi monosaharīdi, kas veido celobiozi, ir D-glikozes stereoizomēri ar vispārīgo formulu C6H12O6 un ir saistīti ar β-1,4 tipa glikozīdiskajām saitēm.
Tādēļ cellobiozes molekulārā formula ir C12H22O11, jo skābeklis, kurā veidojas glikozīdiskā saite, izdalās ūdens (H2O) formā.
Celulozes (cellobiose, kas saistīta ar β-1,4 saiti) struktūra ir daudz pētīta, tomēr pilnīgs kristalogrāfiskais apraksts vēl nav sasniegts.
Cellobiozes, kas atrodas celulozes struktūrā, var veidot ūdeņraža saiti starp kaimiņu cellobiožu endocikliskajiem skābekļiem oglekļa atomos 3 'un 6' pozīcijās. Šis ūdeņraža tilts ir katra cukura atlikuma rezultāts, kas "uzslīd" attiecībā pret pirmo, veidojot ķēdi lentes vai kāpņu formā.
Cellobiozes struktūra parasti tiek attēlota grāmatās ar Haworth projekcijām, kas saistītas ar tās β saiti un celulozes struktūru, kas atvieglo tās vizualizāciju šūnas sienas struktūrā, jo tā attēlo ūdeņraža un glikozīdu saites.
Celulozes molekulmasa var būt līdz vairākiem miljoniem, un tā augstā mehāniskā un ķīmiskā izturība ir saistīta ar faktu, ka cellobiozes ķēdes ir orientētas paralēli un ir izlīdzinātas uz garenvirziena asi, izveidojot lielu skaitu starpmolekulāro ūdeņraža saišu. , kas rada augsti strukturētas mikrofibriļas.
Iespējas
Cellobiose ir celulozes sastāvdaļa, kas ir galvenā augu šūnu sienu strukturālā sastāvdaļa. Šī ir cieta, šķiedraina viela, kas nešķīst ūdenī.
Celuloze un tātad cellobiose ir īpaši koncentrēta spieķos, stublājos, stumbros un visos kokaugu audos.
Celulozes gadījumā cellobiozes molekulas ir orientētas lineāri. Celulozes šķiedras var veidot no 5000 līdz 7500 vienībām cellobiose. Savienojuma veids, kas tos apvieno, un to struktūras īpašības padara šo polisaharīdu par ļoti izturīgu materiālu.
Viena no augu izstrādātajām evolūcijas priekšrocībām ir β-1,4 saite, kas saista cellobiozes molekulas viņu šūnu sieniņās. Lielākā daļa dzīvnieku nevar izmantot celulozi kā enerģijas avotu, jo viņiem trūkst fermenta, kas spētu šīs saites hidrolizēt.
Pašreizējais cilvēces izaicinājums ir biodegvielas ražošana, lai iegūtu videi drošu enerģiju. Tādēļ tiek veikti testi ar tādiem fermentiem kā lignocelulāzes, kas atbrīvo enerģiju, hidrolizējot glikozīdisko saiti (β-1,4) starp cellobiozes vienībām, kas veido celulozi.
Atsauces
- Badui, S. (2006). Pārtikas ķīmija. (E. Quintanar, ed.) (4. izdevums). Meksika DF: Pīrsona izglītība.
- Dey, P., & Harborne, J. (1977). Augu bioķīmija. Sandjego, Kalifornijā: Academic Press.
- Finčs, P. (1999). Ogļhidrāti: struktūras, sintēzes un dinamika. Londona, Lielbritānija: Springer-Science + Business Media, BV
- Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
- Stick, R. (2001). Ogļhidrāti. Dzīves saldās molekulas. Akadēmiskā prese.
- Stick, R., & Williams, S. (2009). Ogļhidrāti: dzīvības galvenās molekulas (2. izd.). Elsevier.