Cellobiózu je disacharid glukózy, ktorý obsahuje celulózu a získaný čiastočnou hydrolýzou celulózy alebo neoquestosa, čo je trisacharidov zložený z fruktózy a glukózy (Fruct-Gluc-Fruct) bola nájdená v zrnách kukurice.
Tento disacharid opísal chemik Zdenko Hans Skraup v roku 1901, ktorý určil, že celulóza je homopolysacharid zložený z opakujúcich sa jednotiek rovnakého disacharidu: celobióza.
Zastúpenie spoločnosti Haworth pre cellobiózu (zdroj: Edgar181, prostredníctvom Wikimedia Commons)
Celulóza je hlavným štrukturálnym polysacharidom v rastlinnej ríši, pretože sa nachádza v bunkovej stene rastlinných buniek. Cellobióza aj celulóza majú preto dôležité funkcie.
Cellobióza sa v prírode sama osebe nenachádza. Toto sa považuje za medziprodukt na degradáciu iného oveľa dlhšieho polysacharidu, to znamená, že sa získava výlučne hydrolýzou celulózy.
Cellobióza sa môže syntetizovať z glukózy pomocou enzýmov glukozidázy, ktoré tvoria p-glukozidovú väzbu medzi uhlíkom v polohe 1 jednej D-glukopyranózy a uhlíkom v polohe 4 inej (4-0-P-D- Glukopyranosyl).
Uskutočnili sa rôzne výskumy s cieľom vyvinúť syntetické výrobné systémy pre celobiózu, aby sa získala celulóza ako konečný produkt. Syntéza a výroba tejto zlúčeniny je však oveľa nákladnejšia ako jej získanie z rastlinných organizmov.
V súčasnosti sa cellobióza izoluje bakteriálnou hydrolýzou celulózy, pretože niektoré druhy baktérií majú enzýmy cellobiohydrolasy a endocelulázy, ktoré sú potrebné na degradáciu celulózy na disacharidy.
vlastnosti
Najvýraznejšou charakteristikou cellobiózy je to, že jej monosacharidy, z ktorých sú zložené, sú spojené väzbami typu β-1,4, ktorých konformácia ich robí „odolnými“ voči hydrolýze enzýmami a-glukozidázy, ako aj zlúčeninami s väzbou α-1. 4 nemôže byť substrátom pre ß-glukozidázu.
Cellobiózové reťazce v celulóze môžu byť zoskupené paralelne alebo antiparalelne. Zmena orientácie medzi nimi spôsobuje vznik celulózy typu I (orientácia cellobiózových reťazcov paralelne) alebo celulózy typu II (orientácia cellobiózových reťazcov v antiparalelnej forme).
Celulóza typu I je prirodzene sa vyskytujúca forma nachádzajúca sa v rastlinných vláknach bežných a divých rastlín, zatiaľ čo celulóza typu II sa vytvára rekryštalizáciou celulózy typu I, ktorá bola hydrolyzovaná na celobiózu.
Biosyntéza celulózy v rastlinách je organizovaná enzýmami glykozyltransferáza a celuláza syntáza, ktoré používajú ako substrát UDP-glukózu alebo cellobiózu. Všeobecne je tento substrát odvodený od sacharózy.
Ďalšou charakteristickou chemickou vlastnosťou cellobiózy je jej redukčná kapacita, a preto je klasifikovaná ako redukujúci cukor, rovnako ako laktóza, izomaltóza a maltóza.
štruktúra
Cellobióza je disacharid zložený zo 4-0-P-D-glukopyranozyl-P-D-glukopyranózy (P-D-Glc p - (1,4) -D-Glc). Dva monosacharidy, ktoré tvoria celobiózu, sú stereoizoméry D-glukózy so všeobecným vzorcom C6H12O6 a sú spojené s glukozidickými väzbami typu p-1,4.
Molekulárny vzorec cellobiózy je preto C12H22O11, pretože kyslík, v ktorom sa vytvára glykozidická väzba, sa uvoľňuje vo forme vody (H20).
Štruktúra celulózy (cellobióza spojená väzbou P-1,4) bola predmetom mnohých výskumov, avšak úplný kryštalografický opis sa ešte nedosiahol.
Cellobiózy prítomné v celulózovej štruktúre môžu tvoriť vodíkovú väzbu medzi endocyklickými kyslíkami susedných cellobióz na uhlíkoch v polohách 3 'a 6'. Tento vodíkový mostík je výsledkom každého zvyšku cukru, ktorý "prehodí" vzhľadom na prvý a vytvára reťazec vo forme stuhy alebo rebríka.
Štruktúra cellobiózy je bežne zastúpená v knihách s Haworthovými projekciami spojenými jej p väzbou a v rámci štruktúry celulózy, čo uľahčuje jej vizualizáciu v rámci štruktúry bunkovej steny, pretože predstavuje mosty vodíkové a glykozidické väzby.
Molekulová hmotnosť celulózy môže byť až niekoľko miliónov a jej vysoká mechanická a chemická odolnosť je spôsobená skutočnosťou, že cellobiózové reťazce sú orientované paralelne a sú usporiadané na pozdĺžnej osi, čím sa vytvára veľký počet medzimolekulových vodíkových väzieb. , čo vedie k vysoko štruktúrovaným mikrofibrilám.
Vlastnosti
Cellobióza je zložkou celulózy, ktorá je hlavnou štrukturálnou zložkou stien rastlinných buniek. Je to tvrdá vláknitá látka, ktorá je nerozpustná vo vode.
Celulóza, a teda cellobióza, je zvlášť koncentrovaná v paliciach, stonkách, kmeňoch a vo všetkých drevnatých rastlinných tkanivách.
V celulóze sú molekuly cellobiózy orientované lineárnym spôsobom. Celulózové vlákna sa môžu skladať z 5 000 až 7 500 jednotiek cellobiózy. Vďaka typu väzby, ktorá ich spája, a ich štruktúrnym vlastnostiam je tento polysacharid veľmi odolný materiál.
Jednou z evolučných výhod vyvinutých rastlinami je väzba ß-1,4, ktorá viaže molekuly celobiózy v ich bunkovej stene. Väčšina zvierat nemôže využívať celulózu ako zdroj energie, pretože im chýba enzým schopný hydrolyzovať tieto väzby.
Súčasnou výzvou pre ľudstvo je výroba biopalív na získavanie energie, ktorá je bezpečná pre životné prostredie. Preto sa uskutočňujú testy s enzýmami, ako sú lignocelulázy, ktoré uvoľňujú energiu hydrolýzou glykozidovej väzby (P-1,4) medzi jednotkami celobiózy, ktoré tvoria celulózu.
Referencie
- Badui, S. (2006). Potravinová chémia. (E. Quintanar, vyd.) (4. vydanie). Mexico DF: Pearson Education.
- Dey, P., & Harborne, J. (1977). Plant Biochemistry. San Diego, Kalifornia: Academic Press.
- Finch, P. (1999). Sacharidy: Štruktúry, syntéza a dynamika. Londýn, Spojené kráľovstvo: Springer-Science + Business Media, BV
- Nelson, DL, a Cox, MM (2009). Lehningerove princípy biochémie. Vydania Omega (5. vydanie).
- Stick, R. (2001). Sacharidy. Sladké molekuly života. Academic Press.
- Stick, R., & Williams, S. (2009). Sacharidy: základné molekuly života (2. vydanie). Elsevier.