Caratteristiche, struttura e funzioni Xilosa

IL xilosio È un monosaccaride di cinque atomi di carbonio che ha un gruppo funzionale aldeide, quindi è classificato, insieme ad altri zuccheri correlati come ribosio e arabuso, all'interno del gruppo di aldopentosas.

Koch, nel 1881, fu il primo a scoprirlo e isolarlo dal legno. Da allora molti scienziati lo hanno catalogato come uno dei più "rari" e insoliti zuccheri, date le difficoltà e i costi dell'ottenimento.

Proiezione Fisher per d e l-xilosa (fonte: Akane700 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Nel 1930, tuttavia, una cooperativa americana riuscì a ottenerlo dal guscio del seme di cotone, un materiale molto più economico, e da allora divenne popolare come zucchero ottenuto a prezzi comparabili a quelli della produzione di saccarosio.

Al momento, vari metodi vengono utilizzati per isolarlo da legno da diverse specie di piante legnose e alcuni prodotti di scarto.

I suoi derivati ​​sono ampiamente usati come dolcificanti negli alimenti e nelle bevande sviluppate per le persone diabetiche, poiché non contribuiscono all'aumento dei livelli di glucosio nel sangue. Il derivato più sintetizzato e usato come dolcificante è xilital.

L'uso di xilosio come fonte di carbonio nell'industria della fermentazione alcolica è diventato questi tempi in uno dei punti più importanti di ricerca scientifica.

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Caratteristiche

Come il glucosio, lo xilosio ha un sapore dolce e alcuni studi hanno dimostrato che ha circa il 40% del sapore dolce del glucosio.

Come reagente viene ottenuto commercialmente come polvere di guardia cristallina bianca. Ha, come molti altri zuccheri pentoosi, un peso molecolare che è circa 150.13 g/mol e una formula molecolare C5H10O5.

Data la sua struttura polare, questo monosaccaride è facilmente solubile in acqua e ha un punto di fusione intorno a 150 ° C.

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Struttura

L'isomero o l'isomero più comune in natura è d-xilosa, mentre la forma L-xilosio è ciò che viene ottenuto dalla sintesi chimica per uso commerciale.

Questo carboidrato ha quattro gruppi oh e grazie al suo gruppo di aldeide libero, è considerato uno zucchero riducente. Come altri zuccheri, a seconda del mezzo in cui ti trovi, può essere in diversi modi (rispetto alla forma del suo anello).

Proiezione di Haworth per lo xilosio (fonte: Neurotokeker [dominio pubblico] tramite Wikimedia Commons)

Gli isomeri ciclici (emiacetali) possono essere trovati in soluzione come pirani o furani, ovvero, come anelli di sei o cinque collegamenti che, a loro volta, a seconda della posizione del gruppo idrossilico (-OH) anomerico, possono avere più isomeriche forme.

Funzioni

Nelle cellule

Come altri saccaridi come glucosio, fruttosio, galattosio, mano e arabuso, nonché alcuni zuccheri derivati ​​amminici, D-xilosio è un monosaccaride che può essere comunemente trovato come parte strutturale dei polisaccaridi di grandi dimensioni.

Rappresenta oltre il 30% del materiale ottenuto dall'idrolisi dell'emicellulosa di origine vegetale e può essere fermentato in etanolo da alcuni batteri, lieviti e funghi.

Come il principale costituente dei polimeri di Xilano nelle piante, lo xilosio è considerato uno dei carboidrati più abbondanti sulla terra dopo il glucosio.

L'emicellulosa è per lo più composta da Arabinoxylano, un polimero il cui scheletro è costituito da xilosas legate a collegamenti β -1,4, dove nei gruppi -OH di posizioni 2 'o 3' può essere unito da rifiuti a travatazione. Questi collegamenti possono essere degradati dagli enzimi microbici.

Attraverso la via metabolica del pentosio fosfato negli organismi eucariotici, lo xilosio viene catabolizzato in xilulosio-5-P, che funziona come un intermediario di questa via per la successiva sintesi di nucleotidi.

Xilosio nel nettare

Fino a più di un decennio fa, gli zuccheri principali trovati nel nettare floreale erano glucosio, fruttosio e saccarosio. Nonostante loro, due generi della famiglia Proteaceae hanno un quarto monosaccaride: lo xilosio.

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I sessi Protea  E Faurea Hanno questo saccaride in concentrazioni fino al 40% nel loro nettare, un fatto che è stato difficile da spiegare poiché sembra non essere appetibile (sorprendente o felice) per la maggior parte degli impollinatori naturali di queste piante.

Alcuni autori considerano questa caratteristica come un meccanismo per la prevenzione di visitatori floreali non specifici, mentre altri pensano che la loro presenza abbia a che fare con il degrado delle pareti cellulari di funghi o batteri.

In medicina

D-xilosio è anche usato come intermediario nella produzione di droga con funzioni terapeutiche. Viene usato come sostituto dello zucchero per scopi antibonici (anti-cari).

Nel campo veterinario viene utilizzato per il test di jugorion e allo stesso modo è coinvolto nelle procedure per valutare la capacità di assorbimento intestinale degli zuccheri semplici negli esseri umani.

Nell'industria

Come accennato in precedenza, uno degli usi più comuni dello xilosio (Food and Drug Administration, Drug and Food Administration).  

La produzione di carburanti alternativi come l'etanolo è principalmente raggiunta grazie alla fermentazione dei carboidrati presenti nella biomassa vegetale, che rappresenta una fonte a lungo termine di detto alcol.

Lo xilosio è il secondo carboidrato più abbondante in natura, poiché fa parte dell'emicellulosa, un eteropolisaccaride presente nella parete cellulare delle cellule vegetali e questa è una parte importante delle fibre nel legno.

Attualmente vengono attualmente eseguiti molti sforzi per ottenere la fermentazione di questo zucchero al fine di produrre più etanolo dal tessuto vegetale, utilizzando microrganismi geneticamente modificati (in particolare batteri e lieviti).

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Effetti dello xilosio sul metabolismo degli animali

Lo xilosio sembra essere molto poco sfruttato da animali monogastrici (animali con un singolo stomaco, diversi dagli animali ruminanti, con più di una cavità gastrica).

Sia negli uccelli che in suini, quando troppo d-xilosa è inclusa nella sua dieta quotidiana, si può osservare una riduzione lineare dell'aumento medio di peso giornaliero, nell'efficienza degli alimenti e nel contenuto di escreti di materia secca.

Ciò è spiegato dall'incapacità della maggior parte degli animali per la degradazione dei polimeri di emicellulosa, quindi diversi gruppi di ricerca hanno dato il compito di cercare alternative come enzimi esogeni, l'inclusione di probiotici e microrganismi nella dieta, ecc.

Si sa molto poco sull'uso metabolico di xilosio nei vertebrati, tuttavia è noto che la sua aggiunta come integratore nutrizionale di solito termina come prodotto di escrezione nelle urine.

Riferimenti

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