В целобиоза е дизахарид на глюкоза, който съдържа целулоза и е получен чрез частична хидролиза на целулозата или neoquestosa, което е тризахарид състои от фруктоза и глюкоза (фрукт-Gluc-фрукт) намерени в зърна от царевица.
Този дезахарид е описан от химика Зденко Ханс Скрауп през 1901 г., който определя, че целулозата е хомополизахарид, съставен от повтарящи се единици на същия дизахарид: целобиоза.
Представителство на Хауърт за целобиоза (Източник: Edgar181, чрез Wikimedia Commons)
Целулозата е основният структурен полизахарид в растителното царство, тъй като се намира в клетъчната стена на растителните клетки. Следователно, както целобиозата, така и целулозата имат важни функции.
Целобиозата не се намира сама по себе си в природата. Това се счита за междинно съединение за разграждането на друг много по-дълъг полизахарид, тоест той се получава изключително чрез хидролиза на целулозата.
Целобиозата може да бъде синтезирана от глюкоза от глюкозидазни ензими, които образуват β-глюкозидна връзка между въглерода в позиция 1 на една D-глюкопираноза и въглерода в позиция 4 на друга (4- 0 -β-D- глюкопиранозил).
Проведени са различни изследвания за разработване на синтетични системи за производство на целобиоза, за да се получи целулоза като краен продукт. Синтезът и производството на това съединение обаче е много по-скъпо, отколкото получаването му от растителни организми.
Понастоящем целобиозата се изолира чрез бактериална хидролиза на целулозата, тъй като някои видове бактерии притежават ензимите целобиохидролази и ендоцелулази, необходими за разграждането на целулозата в дизахариди.
характеристики
Най-отличителната характеристика на целобиозата е, че съставните й монозахариди са свързани заедно от тип β-1,4 връзки, чиято конформация го прави "устойчив" на хидролиза чрез ензими α-глюкозидаза, както и съединения с α-1 връзка, 4 не може да бъде субстрат за β-глюкозидаза.
Целобиозните вериги в целулозата могат да се групират паралелно или антипаралелно. Промяната в ориентацията между тези причини предизвиква образуване на целулоза тип I (ориентация на целобиозните вериги успоредно) или целулоза тип II (ориентация на целобиозните вериги в антипаралелна форма).
Целулозата тип I е естествената форма, която се намира в растителните влакна на обикновени и диви растения, докато целулоза тип II се образува чрез прекристализиране на целулоза тип I, която е хидролизирана до целобиоза.
Биосинтезата на целулозата в растенията се организира от ензимите гликозилтрансфераза и целулазна синтаза, които използват UDP-глюкоза или целобиоза като субстрат. Обикновено този субстрат се получава от захароза.
Друга отличителна химическа характеристика на целобиозата е тази на нейната редуцираща способност, поради което тя се класифицира като редуцираща захар, също като лактозата, изомалтозата и малтозата.
структура
Целобиозата е дизахарид, състоящ се от 4- 0 -β-D-глюкопиранозил-β-D-глюкопираноза (β-D-Glc p - (1,4) -D-Glc). Двата монозахариди, които образуват целобиоза, са стереоизомери на D-глюкозата, с обща формула C6H12O6 и свързани чрез глюкозидни връзки тип β-1,4.
Следователно молекулярната формула на целобиозата е C12H22O11, тъй като кислородът, където се образува гликозидната връзка, се отделя под формата на вода (H2O).
Структурата на целулозата (целобиоза, свързана с β-1,4 връзка) е обект на много изследвания, но все още не е постигнато пълно кристалографско описание.
Целобиозите, присъстващи в целулозната структура, могат да образуват водородна връзка между ендоцикличните оксигени на съседните целобиози при въглеродните на 3 'и 6' позиции. Този водороден мост е резултат от всеки остатък от захар, който се "обръща" по отношение на първия, образувайки верига под формата на лента или стълба.
Структурата на целобиозата обикновено е представена в книги с проекции на Хауърт, свързани чрез нейната β връзка и вътре в структурата на целулозата, което улеснява нейното визуализиране в структурата на клетъчната стена, тъй като представлява мостовете на водородна и гликозидна връзка.
Молекулното тегло на целулозата може да бъде до няколко милиона, а нейната висока механична и химическа устойчивост се дължи на факта, че целобиозните вериги са ориентирани паралелно и са подравнени по надлъжна ос, установявайки голям брой междумолекулни водородни връзки., което поражда силно структурирани микрофибрили.
Характеристика
Целобиозата е компонент на целулозата, като основната структурна съставка на растителните клетъчни стени. Това е трудно, влакнесто вещество, което е неразтворимо във вода.
Целулозата и следователно целобиозата е особено концентрирана в тръстики, стъбла, стволове и всички дървесни растителни тъкани.
В целулозата целобиозните молекули са ориентирани по линеен начин. Целулозните влакна могат да бъдат съставени от 5000 до 7500 единици целобиоза. Видът на връзката, която ги обединява, и техните структурни характеристики правят този полизахарид много устойчив материал.
Едно от еволюционните предимства, разработени от растенията, е β-1,4 връзката, която свързва целобиозните молекули в тяхната клетъчна стена. Повечето животни не могат да използват целулозата като енергиен източник, тъй като им липсва ензим, способен да хидролизира тези връзки.
Настоящо предизвикателство за човечеството е производството на биогорива за получаване на енергия, която е безопасна за околната среда. Следователно се провеждат тестове с ензими като лигноцелулази, които освобождават енергия чрез хидролиза на гликозидната връзка (β-1,4) между целобиозните единици, съставляващи целулоза.
Препратки
- Badui, S. (2006). Химия на храните. (Е. Куинтанар, изд.) (4-то изд.). Мексико DF: Pearson Education.
- Dey, P., & Harborne, J. (1977). Растителна биохимия. Сан Диего, Калифорния: Academic Press.
- Финч, П. (1999). Въглехидрати: структури, синтези и динамика. Лондон, Великобритания: Springer-Science + Business Media, BV
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи на биохимията на Ленингер. Омега издания (5-то издание).
- Stick, R. (2001). Въглехидрати. Сладките молекули на живота. Академична преса.
- Stick, R., & Williams, S. (2009). Въглехидрати: Основните молекули на живота (2-ро издание). Elsevier.