Celobioze je disaharid glukoze, ki vsebuje celulozo, ki je pridobljen z delno hidrolizo celuloze ali neoquestosa, ki je trisaharidi sestavljen iz fruktoze in glukoze (FRUCT-Gluc-FRUCT) najdemo v zrna koruze.
Ta disaharid je leta 1901 opisal kemik Zdenko Hans Skraup, ki je določil, da je celuloza homopolisaharid, sestavljen iz ponavljajočih se enot istega disaharida: celobioze.
Haworth-ovo zastopništvo za Cellobiose (Vir: Edgar181, prek Wikimedia Commons)
Celuloza je glavni strukturni polisaharid v rastlinskem kraljestvu, saj ga najdemo v celični steni rastlinskih celic. Zato imata tako celobioza kot celuloza pomembne funkcije.
Cellobioze v naravi ne najdemo sam. To velja za vmesno spojino za razgradnjo drugega veliko daljšega polisaharida, torej dobimo ga izključno s hidrolizo celuloze.
Cellobiozo lahko sintetiziramo iz glukoze z encimi glukozidazo, ki tvorijo β-glukozidno vez med ogljikom na položaju 1 ene D-glukopiranoze in ogljikom na položaju 4 drugega (4- O -β-D- glukopiranozil).
Izvedene so bile razne raziskave za razvoj sintetičnih sistemov za proizvodnjo cellobioze, da bi dobili končno proizvod celulozo. Vendar je sinteza in proizvodnja te spojine veliko dražja kot pridobivanje iz rastlinskih organizmov.
Trenutno je celobioza izolirana z bakterijsko hidrolizo celuloze, saj nekatere vrste bakterij posedujejo encime celobiohidrolaze in endoceluloze, ki so potrebni za razgradnjo celuloze v disaharide.
značilnosti
Najbolj značilna značilnost cellobioze je ta, da so njeni sestavni monosaharidi povezani s povezavami tipa β-1,4, katerih konformacija je "odporna" na hidrolizo z encimi α-glukozidaze in spojinami z α-1 vezjo , 4 ne more biti substrat za β-glukozidazo.
Cellobiozne verige v celulozi se lahko razvrstijo vzporedno ali protiparalno. Sprememba orientacije med njimi povzroči celulozo tipa I (vzporedna usmerjenost cellobioznih verig) ali celulozo tipa II (orientacija cellobioznih verig v protiparalni obliki).
Celuloza tipa I je naravna oblika, ki jo najdemo v rastlinskih vlaknih navadnih in divjih rastlin, celuloza tipa II pa nastane s prekristalizacijo celuloze tipa I, ki je bila hidrolizirana v celobizo.
Biosintezo celuloze v rastlinah orkestrirajo encima glikoziltransferaza in celulozna sintaza, ki kot substrat uporabljata UDP-glukozo ali celobizozo. Na splošno ta substrat izhaja iz saharoze.
Druga značilna kemijska značilnost cellobioze je, da zmanjšuje sposobnost, zato jo uvrščamo med reducirajoči sladkor, tako kot laktozo, izomaltozo in maltozo.
Struktura
Cellobioza je disaharid, ki ga sestavlja 4- O-p-D-glukopiranozil-β-D-glukopiranoza (β-D-Glc p - (1,4) -D-Glc). Dva monosaharida, ki tvorita celobiozo, sta stereoizomerja D-glukoze, s splošno formulo C6H12O6 in povezana z glukozidnimi vezmi tipa β-1,4.
Zato je molekularna formula celobioze C12H22O11, saj se kisik, kjer nastaja glikozidna vez, sprosti v obliki vode (H2O).
Struktura celuloze (celobioza, povezana z vezjo β-1,4) je bila predmet številnih raziskav, vendar popolnega kristalografskega opisa še ni bilo.
Celobioze, prisotne v celulozni strukturi, lahko tvorijo vodikovo vez med endocikličnimi oksigeni sosednjih celobioz pri ogljikih na položajih 3 'in 6'. Ta vodikov most je posledica vsakega ostanka sladkorja, ki se "obrne" glede na prvega in tvori verigo v obliki traku ali lestve.
Struktura celobioze je ponavadi predstavljena v knjigah s Haworthovimi projekcijami, povezanimi z njeno β vezjo in znotraj strukture celuloze, kar olajša njegovo vizualizacijo znotraj strukture celične stene, saj predstavlja mostove vodikove in glikozidne vezi.
Molekulska teža celuloze je lahko do nekaj milijonov, njena visoka mehanska in kemična odpornost pa je posledica dejstva, da so cellobiozne verige usmerjene vzporedno in so poravnane na vzdolžni osi, kar vzpostavlja veliko število medmolekulskih vodikovih vezi. , kar povzroča visoko strukturirane mikrofibrile.
Lastnosti
Cellobioza je sestavni del celuloze, ki je glavna strukturna sestavina rastlinskih celičnih sten. To je žilava, vlaknasta snov, ki je v vodi netopna.
Celuloza in s tem celobioza je še posebej koncentrirana v trsih, steblih, deblih in vseh lesnatih rastlinskih tkivih.
V celulozi so cellobiozne molekule usmerjene linearno. Celulozna vlakna lahko sestavljajo 5000-7.500 enot celobioze. Zaradi vrste vezi, ki jih združuje, in njihovih strukturnih značilnosti je ta polisaharid zelo odporen material.
Ena od evolucijskih prednosti, ki so jo razvile rastline, je vez β-1,4, ki veže celobiozne molekule v svoji celični steni. Večina živali ne more uporabljati celuloze kot vira energije, ker nimajo encima, ki bi te vezi lahko hidroliziral.
Aktualni izziv za človeštvo je proizvodnja biogoriv za pridobivanje energije, varne za okolje. Zato se izvajajo testi z encimi, kot so lignocelulaze, ki sproščajo energijo s hidrolizo glikozidne vezi (β-1,4) med celobioznimi enotami, ki sestavljajo celulozo.
Reference
- Badui, S. (2006). Kemija hrane. (E. Quintanar, ur.) (4. izd.). Mehika DF: Pearson Education.
- Dey, P., & Harborne, J. (1977). Biokemija rastlin. San Diego, Kalifornija: Academic Press.
- Finch, P. (1999). Ogljikovi hidrati: strukture, sinteze in dinamika. London, Združeno kraljestvo: Springer-Science + Business Media, BV
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerjeva načela biokemije. Izdaje Omega (5. izd.).
- Stick, R. (2001). Ogljikovi hidrati. Sladki molekuli življenja. Akademski tisk.
- Stick, R., & Williams, S. (2009). Ogljikovi hidrati: bistvene molekule življenja (2. izd.) Elsevier.