Classificazione dell'emicellulosa, struttura, biosintesi, funzioni

Emicellulosa È un termine usato per designare un gruppo molto diversificato di polisaccaridi presenti nelle pareti cellulari di molte piante e che rappresentano più di un terzo della biomassa di queste strutture.

Il concetto è stato proposto da Johann Heinrich Schulze per designare i polisaccaridi diversi dall'amido e in associazione con cellulosa che erano rimovibili dalle pareti cellulari delle piante superiori attraverso l'uso di soluzioni alcaline.

Rappresentazione grafica della struttura molecolare dello xilano, un emicellulosa (fonte: yikrazuul [dominio pubblico] via Wikimedia Commons)

Questi polisaccaridi sono composti da scheletri di glucani uniti da legami β-1,4 che hanno diversi sostituenti glicosilati e che sono in grado di interagire tra loro e con fibre di cellulosa attraverso ponti idrogeno (interazioni non covalenti).

A differenza della cellulosa, che forma microfibre fortemente confezionate, l'emicellulius ha strutture piuttosto amorfe, che sono solubili in soluzioni acquose.

Poiché più di un terzo del peso secco delle cellule vegetali corrisponde all'emicellulare, attualmente esiste molto interesse sulla produzione di biocarburanti e altri composti chimici elaborando questi polisaccaridi.

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Classificazione e struttura

Gli emicelluli sono attualmente divisi in quattro tipi di molecole strutturalmente diverse: xilan, glicani, β-glucani e xyloglucanos. Questi tre tipi di emicellulosa hanno diversi schemi di distribuzione e posizione, oltre ad altre differenze importanti.

Xilanos

Sono i principali componenti emicellulocitici presenti nelle pareti cellulari secondarie delle piante dicotiledoni. Rappresentano oltre il 25% della biomassa di piante legnose ed erbacee e circa il 50% in alcune specie monocotiledoni.

Gli xilan sono eteropolimeri composti da d-xilopilaesi collegati da legami β-1,4 e che possono avere brevi ramificazioni. Questo gruppo è suddiviso in omoxilan e eterossisti, tra cui glucoronoxilan e altri polisaccaridi complessi.

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Queste molecole possono essere isolate da diverse fonti vegetali: dalla fibra di semi di lino, polpa di barbabietola, bagassa della canna da zucchero, crusca di grano e altri.

Il suo peso molecolare può variare considerevolmente, a seconda del tipo di xilano e delle specie vegetali. La gamma trovata in natura di solito copre da 5.000 g/mol fino a più di 350.000 g/mol, ma dipende molto dal grado di idratazione e da altri fattori.

Glycan D-man

Questo tipo di polisaccaride si trova nelle piante superiori sotto forma di galattomani e glucomanani, che sono composte da catene lineari di D-manpopiRosasi collegate da legami β-1,4 e dai residui di D-manpopilas e d-glucopopirans uniti da β da β I collegamenti β mediante collegamenti β β -1,4, rispettivamente.

Entrambi i tipi di glicani possono avere residui di d-galatopiranosa uniti allo scheletro principale della molecola in diverse posizioni.

Galactomanano. I glucomanani, d'altra parte, sono i componenti emicellulocitici principali delle pareti di cellule a legno molle.

β-glucani

I glucani sono i componenti emicellulocitici dei cereali e sono prevalentemente nelle erbe e nelle Poaceae in generale. In queste piante, i β-glucani sono le principali molecole associate alle microfibre di cellulosa durante la crescita cellulare.

La sua struttura è lineare ed è composta da residui di glucopophane uniti attraverso collegamenti misti β-1,4 (70%) e β-1,3 (30%) (30%) (30%) misti (30%) (30%). I pesi molecolari riportati per i cereali variano tra 0.065 a 3 x 10e6 g/mol, ma ci sono differenze relative alla specie in cui sono studiate.

XILOGLUCANOS

Questo polisaccaride emicellulocitico si trova nelle piante superiori ed è uno dei materiali strutturali più abbondanti di pareti cellulari. Nelle angiosperme dicotiledoni rappresentano oltre il 20% dei polisaccaridi a parete, mentre nelle erbe e in altri monocotiledoni rappresenta fino al 5%.

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Xiloglucanos sono composti da uno scheletro simile a quello della cellulosa, composto da unità glucopiranene legate da legami β-1,4, che è collegato ai residui α-D-xylopirani attraverso il suo carbonio in posizione 6.

Questi polisaccaridi si legano strettamente alle microfibre di cellulosa della parete cellulare da parte dei ponti idrogeno, contribuendo alla stabilizzazione della rete cellululocitica.

Biosintesi

La maggior parte dei polisaccaridi di membrana sono sintetizzati da zuccheri nucleotidici attivati ​​molto specifici.

Questi zuccheri sono usati dagli enzimi glicosiltransferasi nel complesso del Golgi, responsabili della formazione di legami glucosidici tra monomeri e sintesi del polimero in questione.

Lo scheletro cellulare Xyloglucan è sintetizzato da membri della famiglia di proteina responsabile della sintesi di cellulosa, codificata dalla famiglia genetica CSLC.

Funzioni

Oltre alla sua composizione varia a seconda delle specie vegetali che vengono studiate, anche le funzioni dell'emicellulius. Quelli principali sono:

Funzioni biologiche

Nella formazione della parete cellulare delle piante e di altri organismi con cellule simili alle cellule vegetali, i diversi tipi di emicello svolgono funzioni essenziali in questioni strutturali grazie alla loro capacità di associarsi non covalentemente alla cellulosa.

Gli Xilanos, uno dei tipi di emicelluli, sono particolarmente importanti nell'indurimento delle pareti cellulari secondarie sviluppate da alcune specie vegetali.

In alcune specie vegetali come il tamarindo, i semi, anziché l'amido, immagazzinare xiloglucani che vengono mobilitati grazie all'azione degli enzimi presenti nella parete cellulare e ciò si verifica durante i processi di germinazione, dove l'energia viene fornita all'embrione contenuto nel seme.

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Funzioni commerciali e importanza

L'emicellulosa immagazzinata in semi come il tamarindo sono sfruttati commercialmente per la produzione di additivi che sono impiegati nel settore alimentare.

Esempio di questi additivi sono la gomma di Tamarindo "e la gomma" guar "o" guaran "(estratta da una specie di legume).

Nell'industria del fornaio, la presenza di arabinoxyan può influire sulla qualità dei prodotti ottenuti, allo stesso modo in cui, a causa della sua caratteristica viscosità, influenzano anche la produzione di birra.

La presenza di un certo tipo di cellulosa in alcuni tessuti vegetali può influenzare notevolmente l'uso di questi tessuti per la produzione di biocarburanti.

Di solito, l'aggiunta di enzimi emicelluli è una pratica comune per superare questi inconvenienti. Ma con l'avvento della biologia molecolare e altre tecniche molto utili, alcuni ricercatori lavorano sulla progettazione di piante transgeniche che producono tipi specifici di emicellulosa.

Riferimenti

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