Struttura delle cere (biologiche), proprietà, funzione, tipi

UN cera È un materiale idrofobico composto da acidi grassi e alcoli a catena lunga (esteri di alcol e acidi grassi a catena lunga). Hanno molteplici funzioni in natura, poiché sono prodotti naturalmente da molte specie vegetali e animali.

La parola "cera" (dall'inglese Cera) deriva dalla parola latina "cera", Fare riferimento alla sostanza prodotta dalle api e utilizzata per costruire i loro nido d'ape. Il termine inglese è usato con la stessa connotazione, in quanto deriva dalla parola anglo -saxon "Weax" Utilizzato anche per descrivere la cera d'api (in inglese cera d'api).

Un nido d'ape (immagine di Pexels su www.Pixabay.com)

Tenendo conto di quanto sopra, si intese che la definizione di "cera" comprende una serie di sostanze che condividono alcune caratteristiche ma che non hanno necessariamente le stesse proprietà chimiche e/o fisiche.

Tuttavia, indipendentemente dalla loro identità chimica, le cere sono sostanze estremamente idrofobiche e che servono a scopi diversi a seconda dell'organismo che le produce. Un gran numero di esseri viventi li usa come sostanza principale della riserva energetica, mentre altri li usano come sostanze protettive sulla loro superficie.

Sebbene siano ugualmente comuni nelle piante e negli animali, le cere vegetali sono quelle che sono state descritte con maggiore intensità (e alcuni di alcuni animali), poiché hanno importanza biologica per questi organismi e anche industriali dal punto di vista antropologico.

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Struttura di cera

Le cere sono state definite classicamente come esteri alcolici di acidi grassi a catena lunga, caratterizzati da lunghezze di 24-30 atomi di carbonio, che sono associati a alcoli primari di 16-36 atomi di carbonio (possono anche essere associati agli alcoli del gruppo di steroidi).

Sono formati da reazioni che coinvolgono l '"unione" di un alcol e un acido grasso, più o meno come segue:

CH3 (CH2) NCH2OH (alcool) + CH3 (CH2) NCOOH (acido grasso) → CH3 (CH2) NCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (estere in cera) + H2O (acqua) (acqua)

La natura dei componenti alifatici delle cere può essere enormemente variabile, essendo in grado di essere in questi acidi grassi, alcoli primari e secondari, idrocarburi, esterli, aldeidos alifatici, chetoni, dicitoni, triacilgliceroli, triterpeni e steroli, tra gli altri.

Allo stesso modo, sia la lunghezza della catena che il grado di saturazione e il ramo degli acidi grassi e altri componenti alifatici delle cere dipende dalla loro origine.

Sapendo questo, è stato dimostrato che quelle cere prodotte nelle piante e quelle prodotte da animali marini e animali terrestri sono state diverse, ad esempio.

Proprietà in cera

Le cere hanno proprietà fisico -chimiche diverse che possono essere riassunte in un piccolo elenco:

- La sua trama può variare da morbida e gestibile a dura (plastica) o "rottura" a 20 ° C

- Di solito sono molto poca viscosità

- Sono altamente insolubili in acqua, ma sono in solventi organici, sebbene questo processo dipenda molto dalla temperatura

Funzione

Le cere svolgono molteplici funzioni sia nel regno animale che nel regno vegetale, in quanto sono sostanze estremamente comuni in natura.

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Negli animali

Le cere rappresentano il principale composto di stoccaggio di energia per i microrganismi galleggianti che compongono nel plancton.

Pertanto, le cere sono allo stesso tempo una delle principali fonti metaboliche alla base della catena alimentare degli animali marini.

Gli animali hanno ghiandole dermiche speciali che secernono cere per proteggere la loro pelle e i loro capelli, rendendole più flessibili, lubrificate e capacità di repulsione dell'acqua.

Gli uccelli hanno una ghiandola conosciuta come la ghiandola "uroopiege", che secerne costantemente le cere, quindi è responsabile del mantenimento delle piume "impermeabilizzate".

Nelle piante

Una funzione primaria delle cere negli organismi vegetali è la protezione dei tessuti.

Un buon esempio di ciò consiste nella copertura collinare dei fogli fogliari di molte piante, il che riduce la disidratazione per calore indotto dai raggi solari.

Un altro esempio che può essere menzionato è la collina che hanno molti semi sul loro ponte, il che li aiuta a evitare la perdita d'acqua durante lo stoccaggio.

Queste cere sono generalmente incorporate tra i polimeri della pelle e della suberina, che costituiscono uno strato amorfo sulla superficie esterna della pianta. Molte verdure hanno uno strato epicuticolare di cristalli zery che si sovrappongono alla cuticola e che danno loro un aspetto grigiastro o glauca.

Le cere non solo impediscono la perdita d'acqua, ma possono anche aiutare la pianta a prevenire alcuni agenti patogeni fungini o batterici e svolgere un ruolo fondamentale nelle interazioni pianta-insichi.

Nell'industria

Anche le cere di origine biologica sono molto utili dal punto di vista industriale, poiché vengono utilizzate nella produzione di farmaci, cosmetici, ecc.

Le lozioni tipicamente usate per l'idratazione della pelle, nonché per la molitale e alcuni unguenti sono composte da miscele di grasso con cera di api, cera di palma brasiliana, cera di lana di agnello, cera di cera di balene, ecc.

Le cere sono anche molto utilizzate nei rivestimenti industriali che consentono la repulsione dell'acqua, nonché nella produzione di sostanze utilizzate per lucidare le auto.

Sono utilizzati nel termofusibile plastificato, nella lubrificazione delle attrezzature di lavoro nell'industria metallurgica e per consentire il rilascio ritardato di composti utilizzati in agricoltura e farmacologia.

Tipi di cere

Le cere possono essere naturali o sintetiche. Le cere "naturali" possono anche avere origine organica o minerale, essendo quest'ultimo prodotto dell'elaborazione della lignite (carbone), quindi sono generalmente non rinnovabili (come petrolio o vaselina).

Le cere di origine animale e/o vegetale sono considerate cere naturali rinnovabili e modificabili, in considerazione del fatto che possono essere modificate da metodi chimici come l'idrogenazione e la recessoterificazione, ad esempio.

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Pertanto, nel contesto biologico, le cere sono classificate in base alla fonte da cui si ottengono.

- Cere vegetali

Le piante producono diversi tipi di cere in diverse parti dei loro corpi: nelle foglie, nei fiori, nei frutti o nei semi.

Com'è il percorso biosintetico?

I componenti alifatici delle cere vegetali sono sintetizzati in cellule epidermiche da acidi grassi molto lunghi (da 20 a 34 atomi di carbonio).

La sintesi inizia con la produzione di acidi grassi di 16 e 18 carboni, che sono inizialmente originati nello stroma dei plastidi grazie all'attività degli enzimi solubili che compongono la complessa sintasi di acidi grassi sintasi sintasi.

Successivamente, questi acidi grassi sono allungati grazie ai complessi multienzimatici associati alla membrana nota come acido grasso di Elongasas. In ogni estensione di due atomi di carbonio ci sono quattro reazioni:

- Condensazione tra un acile grasso esterificato in una molecola di acetil co-A (substrato) e una molecola malonica-CoA

- B-CETO riduzione

- Disidratazione

- Riduzione di ENIOL

Sono stati descritti due percorsi principali per la produzione dei componenti delle cere della pianta, uno di questi è il percorso di riduzione dell'acile e l'altro è il percorso di rugizione. I primi risultati nella sintesi di alcoli ed esteri di cera, nel frattempo l'ultimo produce aldeidi, alcani, alcoli secondari e chetoni.

Percorso di riduzione dell'acile

Gli esteri Acil-CoA prodotti dall'allungamento a catena sono ridotti in una reazione in due fasi che coinvolgono un intermediario di tipo aldeide transitorio e sono catalizzati dall'enzima di riduzione ACIL-COA. L'alcool grasso prodotto può essere sterilizzato per formare un estere di cera grazie all'enzima transacilasi di alcool Acil-CoA.

Percorso di scarto

Il primo passo di questo percorso è la riduzione di un estere Acil-CoA in un aldeide mediato da un enzima acil-COA reduttasi. Quando un'enzima aldeide decarbonilasi elimina il gruppo carbonile di detto molecola, si verifica un alcano, che ha un atomo di carbonio inferiore al suo acido grasso precursore.

Questo idrocarburo può essere più metabolle.

L'ultimo passo per la produzione di esteri di cera da alcoli a catena lunga e acidi grassi è catalizzato da un enzima acil-COA: alcool transacilasi, che è anche necessario per la sintesi di triacilgliceroli.

- Cere di animale

Gli animali producono anche abbondanti quantità di cere, in particolare insetti, balene, pecore e uccelli, da cui possono essere ottenuti per scopi biotecnologici.

La sua utilità biologica è stata studiata in dettaglio e, a seconda dell'animale in questione, possono adempiere alla protezione, alla comunicazione, tra gli altri.

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Esempi di cere biologiche

- Cere di animale

cera d'api

Come suggerisce il nome, questo tipo di cera è prodotto dalle api, essendo quello più popolare di quello di Apis Mellifera. Questi animali hanno ghiandole specializzate nell'addome che secernono la cera che usano per costruire i nido d'ape dove mettono le loro uova e organizzano l'alveare.

Questa cera è comunemente ottenuta come prodotto secondario del miele e viene utilizzata con scopi diversi, sia in cosmetologia che nell'industria (produzione di candele, unità, cibo, tessuti, vernici, ecc.). È costituito da idrocarburi, esteri, acidi liberi e altri e gli studi più specializzati indicano che è ricco di acido cerico e miricina.

Spermaceti

Lo sperma della balena è un altro tipo ben noto di cera animale, ottenuta da una cavità sulla testa della balena Physter macrochalus, che può produrre fino a 3 tonnellate di questa sostanza che usa come suonare.

È ricco di esteri grassi, trigliceridi, alcoli e acidi liberi; Tra gli esteri grassi ci sono principalmente cetil palmitato (di 32 carboni) e cetil miristato (30 carboni).

Questa cera animale è stata molto utilizzata in medicina, cosmetologia e farmaceutica.

Tuttavia, alcune normative internazionali sono attualmente.

- Cere vegetali

Cera di palma

Palmo di cera COPERNICE CEVERA Martius è una specie di palmo brasiliano che produce una delle più importanti cere di piante dal punto di vista commerciale.

Questa cera è ottenuta dalla superficie superiore e inferiore delle foglie di palma e ha molteplici applicazioni sia nella preparazione degli alimenti che in cosmetologia, la ceretta di mobili e automobili, la produzione di seta dentale cerata, ecc.

Cultura di palma di cera (immagine di Fernando Artega in www.Pixabay.com)

Olio di jojoba

La cera di Jojoba è ottenuta da Simmondsia chinensis, Un tipico cespuglio delle aree aride del Messico e degli Stati Uniti. I suoi semi sono ricchi di una cera o olio ottenuto da una pressa fredda e che ha molte applicazioni medicinali, essendo una delle principali sostituzioni dello sperma della balena.

Seeds of a Jojoba Plant (Fonte: Kenneth Bosma/CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/2.0) via Wikimedia Commons)

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