و سيلوبيوز هو ديساكهارايد الجلوكوز الذي يضم السليلوز ويتم الحصول عليها عن طريق التحلل الجزئي من السليلوز أو neoquestosa، وهو ثلاثي السكاريد يتكون من سكر الفواكه والجلوكوز (Fruct-Gluc-Fruct) وجدت في الحبوب من الذرة.
وصف الكيميائي Zdenko Hans Skraup هذا السكاريد في عام 1901 ، والذي قرر أن السليلوز هو عديد السكاريد المتجانس يتكون من وحدات متكررة من نفس السكاريد: السليلوبيوز.
تمثيل هاوورث لـ Cellobiose (المصدر: Edgar181 ، عبر ويكيميديا كومنز)
السليلوز هو عديد السكاريد الهيكلي الرئيسي في المملكة النباتية ، حيث يوجد في جدار خلية الخلايا النباتية. لذلك ، فإن كلا من السليلوبيوز والسليلوز لهما وظائف مهمة.
لا يوجد السيلوبيوز من تلقاء نفسه في الطبيعة. يعتبر هذا مركبًا وسيطًا لتحلل عديد السكاريد الأطول بكثير ، أي أنه يتم الحصول عليه حصريًا عن طريق التحلل المائي للسليلوز.
يمكن تصنيع السيلوبيوز من الجلوكوز بواسطة إنزيمات الجلوكوزيداز التي تشكل رابطة β-glucosidic بين الكربون في الموضع 1 من D-glucopyranose والكربون في الموضع 4 من آخر (4- O--D- جلوكوبيرانوسيل).
تم إجراء العديد من التحقيقات لتطوير أنظمة إنتاج اصطناعية للسيلوبيوز من أجل الحصول على السليلوز كمنتج نهائي. ومع ذلك ، فإن تصنيع وإنتاج هذا المركب أغلى بكثير من الحصول عليه من الكائنات الحية النباتية.
حاليًا ، يتم عزل السليوبيوز عن طريق التحلل المائي البكتيري للسليلوز ، نظرًا لأن بعض أنواع البكتيريا تمتلك إنزيمات cellobiohydrolase و endocellulases الضرورية لتحلل السليلوز إلى ديساكهاريد.
مميزات
أكثر ما يميز السيلوبيوز هو أن مكوناته السكاريد الأحادي مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط من النوع β-1،4 الذي يجعله شكله "مقاومًا" للتحلل المائي بواسطة إنزيمات α-glucosidase ، بالإضافة إلى المركبات ذات الرابطة α-1 ، 4 لا يمكن أن يكون ركيزة لـ β-glucosidase.
يمكن تجميع سلاسل السليوبيوز في السليلوز بشكل موازٍ أو مضاد. يؤدي التغيير في الاتجاه بين هذه العوامل إلى تشكيل النوع الأول من السليلوز (اتجاه سلاسل السليلوبيوز بالتوازي) أو النوع الثاني من السليلوز (اتجاه سلاسل السليلوبيوز في شكل مضاد).
السليلوز من النوع الأول هو الشكل الطبيعي الموجود في الألياف النباتية للنباتات الشائعة والبرية ، بينما يتشكل السليلوز من النوع الثاني عن طريق إعادة بلورة السليلوز من النوع الأول الذي تم تحلله بالماء إلى السليلوبيوز.
يتم تنظيم عملية التخليق الحيوي للسليلوز في النباتات بواسطة إنزيمات الجليكوزيل ترانسفيراز وسينثاز السليولاز ، والتي تستخدم UDP-glucose أو cellobiose كركيزة. عموما هذه الركيزة مشتقة من السكروز.
من الخصائص الكيميائية المميزة الأخرى للسيلوبيوز قدرته على الاختزال ، وهذا هو سبب تصنيفه على أنه سكر مختزل ، تمامًا مثل اللاكتوز والإيزومالتوز والمالتوز.
بناء
السيلوبيوز عبارة عن ثنائي السكاريد يتكون من 4-O -β-D-glucopyranosyl-β-D-glucopyranose (β-D-Glc p - (1،4) -D-Glc). السكاريد الأحاديان اللذان يشكلان السيلوبيوز هما إيزومرات مجسمة من D-glucose ، مع الصيغة العامة C6H12O6 والمرتبطة بواسطة روابط الجلوكوزيد من النوع β-1،4.
لذلك ، فإن الصيغة الجزيئية للسيلوبيوز هي C12H22O11 ، حيث يتم إطلاق الأكسجين حيث يتم تكوين الرابطة الجليكوسيدية في شكل ماء (H2O).
كان هيكل السليلوز (السليلوز المرتبط برابطة β-1،4) موضوعًا لكثير من الأبحاث ، ومع ذلك ، لم يتم الوصول إلى وصف بلوري كامل.
يمكن أن تشكل السيلوبيوس الموجودة في بنية السليلوز رابطة هيدروجينية بين الأكسجين الحلقية الداخلية في التشيلوبيوز المجاورة في الكربون في الموضعين 3 و 6. هذا الجسر الهيدروجيني هو نتيجة كل بقايا سكر "تنقلب" بالنسبة إلى الأولى ، مكونة سلسلة على شكل شريط أو سلم.
يتم تمثيل بنية السيلوبيوز بشكل شائع في الكتب التي تحتوي على إسقاطات هوورث المرتبطة برابطة β وداخل بنية السليلوز ، مما يسهل تصورها داخل هيكل جدار الخلية ، حيث إنها تمثل جسور روابط الهيدروجين والجليكوسيد.
يمكن أن يصل الوزن الجزيئي للسليلوز إلى عدة ملايين ، وترجع مقاومته الميكانيكية والكيميائية العالية إلى حقيقة أن سلاسل السليلوبيوز موجهة بطريقة متوازية ويتم محاذاة على محور طولي ، مما يؤدي إلى إنشاء عدد كبير من الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات. ، مما يؤدي إلى ظهور ألياف دقيقة عالية التنظيم.
المميزات
السليوبيوز هو أحد مكونات السليلوز ، كونه المكون الهيكلي الرئيسي لجدران الخلايا النباتية. هذه مادة ليفية صلبة غير قابلة للذوبان في الماء.
يتركز السليلوز ، وبالتالي السليلوبيوز ، بشكل خاص في القصب والسيقان والجذوع وجميع الأنسجة النباتية الخشبية.
في السليلوز ، يتم توجيه جزيئات السليلوبيوز بطريقة خطية. يمكن أن تتكون ألياف السليلوز من 5000-7500 وحدة من السليلوبيوز. نوع الرابطة التي توحدهم وخصائصهم الهيكلية تجعل من عديد السكاريد مادة شديدة المقاومة.
إحدى المزايا التطورية التي طورتها النباتات هي الرابطة β-1،4 التي تربط جزيئات السيلوبيوز في جدارها الخلوي. لا تستطيع معظم الحيوانات استخدام السليلوز كمصدر للطاقة ، لأنها تفتقر إلى إنزيم قادر على التحلل المائي لهذه الروابط.
التحدي الحالي للبشرية هو إنتاج الوقود الحيوي للحصول على طاقة آمنة للبيئة. لذلك ، يتم إجراء الاختبارات باستخدام إنزيمات مثل lignocellulases ، والتي تطلق الطاقة عن طريق التحلل المائي للرابطة الجليكوسيدية (β-1،4) بين وحدات السليلوبيوز التي تتكون منها السليلوز.
المراجع
- بادوي ، س. (2006). كيمياء الغذاء. (إي كوينتانار ، محرر) (الطبعة الرابعة). المكسيك دي إف: بيرسون للتعليم.
- دي ، ب ، وهاربورن ، ج. (1977). الكيمياء الحيوية النباتية. سان دييغو ، كاليفورنيا: Academic Press.
- فينش ، ب. (1999). الكربوهيدرات: الهياكل والتركيبات والديناميات. لندن ، المملكة المتحدة: Springer-Science + Business Media ، BV
- نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2009). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
- ستيك ، ر. (2001). الكربوهيدرات. جزيئات الحياة الحلوة. الصحافة الأكاديمية.
- ستيك ، ر. ، ويليامز ، س. (2009). الكربوهيدرات: الجزيئات الأساسية للحياة (الطبعة الثانية). إلسفير.