Celobioză este dizaharid de glucoză , care cuprinde celuloză și se obține prin hidroliza parțială a celulozei sau neoquestosa, care este un trizaharid compus din fructoză și glucoză (-Gluc-Fruct Fruct) găsit în boabe de porumb.
Această dizaharidă a fost descrisă de chimistul Zdenko Hans Skraup în 1901, care a stabilit că celuloza este un omopolizaharid compus din unități repetate ale aceleiași dizaharide: celobioza.
Reprezentarea Haworth pentru Cellobiose (Sursa: Edgar181, prin Wikimedia Commons)
Celuloza este principalul polizaharid structural din regatul vegetal, deoarece se găsește în peretele celular al celulelor plantelor. Prin urmare, atât celobioza, cât și celuloza au funcții importante.
Celobioza nu se găsește de la sine în natură. Acesta este considerat ca un compus intermediar pentru degradarea unei alte polizaharide mult mai lungi, adică este obținut exclusiv prin hidroliza celulozei.
Celobioza poate fi sintetizată din glucoză de către enzimele glucozidazei care formează o legătură β-glucozidică între carbonul din poziția 1 a unuia D-glucopiranoză și carbonul în poziția 4 a altuia (4- O-β-D- glucopiranozil).
Au fost realizate diverse investigații pentru a dezvolta sisteme de producție sintetică pentru celobioză în vederea obținerii celulozei ca produs final. Cu toate acestea, sinteza și producerea acestui compus este mult mai scumpă decât obținerea acestuia de la organismele vegetale.
În prezent, celobioza este izolată prin hidroliza bacteriană a celulozei, deoarece unele specii de bacterii posedă enzimele celobiohidrolaze și endoceluloze care sunt necesare pentru degradarea celulozei în dizaharide.
caracteristici
Cea mai distinctivă caracteristică a celobiozei este aceea că monosacharidele sale constitutive sunt legate între ele prin legături de tip β-1,4 a căror conformare o face „rezistentă” la hidroliză prin enzime α-glucozidaza, precum și compuși cu o legătură α-1 , 4 nu poate fi un substrat al β-glucozidazei.
Lanțurile de celobioză din celuloză pot fi grupate în mod paralel sau antiparalel. Modificarea orientării între acestea determină formarea celulozei de tip I (orientarea lanțurilor de celobioză în paralel) sau celuloză de tip II (orientarea lanțurilor de celobioză în formă antiparală).
Celuloza de tip I este forma naturală care se găsește în fibrele vegetale ale plantelor comune și sălbatice, în timp ce celuloza de tip II este formată prin recristalizarea celulozei de tip I care a fost hidrolizată la celobioză.
Biosinteza celulozei din plante este orchestrată de enzimele glicoziltransferazei și celuloza sintaza, care utilizează UDP-glucoză sau celobioză ca substrat. În general, acest substrat este derivat din zaharoză.
O altă caracteristică chimică distinctivă a celobiozei este aceea a capacității sale de reducere, motiv pentru care este clasificat ca zahăr reducător, la fel ca lactoza, izomaltoza și maltoza.
Structura
Celobioza este un dizaharid compus din 4- O -β-D-glucopiranosil-β-D-glucopiranoză (β-D-Glc p - (1,4) -D-Glc). Cele două monosacharide care alcătuiesc celobioza sunt stereoizomerii D-glucozei, cu formula generală C6H12O6 și legate prin legături glucozidice de tip β-1,4.
Prin urmare, formula moleculară a celobiozei este C12H22O11, deoarece oxigenul în care se formează legătura glicozidică este eliberat sub formă de apă (H2O).
Structura celulozei (celobioza legată de o legătură β-1,4) a fost obiectul multor cercetări, cu toate acestea, nu a fost încă realizată o descriere cristalografică completă.
Celobiozele prezente în structura celulozei pot forma o legătură de hidrogen între oxigenii endociclici ai celobiozelor învecinate la carboni la pozițiile 3 'și 6'. Această punte de hidrogen este rezultatul fiecărui reziduu de zahăr care „se aruncă” în raport cu primul, formând un lanț sub formă de panglică sau scară.
Structura celobiozei este reprezentată în mod obișnuit în cărțile cu proiecții Haworth legate de legătura sa β și în structura celulozei, ceea ce facilitează vizualizarea acesteia în structura peretelui celular, deoarece reprezintă podurile din hidrogen și legături glicozidice.
Greutatea moleculară a celulozei poate fi de până la câteva milioane, iar rezistența sa mecanică și chimică ridicată se datorează faptului că lanțurile de celobioză sunt orientate în mod paralel și sunt aliniate pe o axă longitudinală, stabilind un număr mare de legături intermoleculare de hidrogen. , care dă naștere la microfibrilele foarte structurate.
Caracteristici
Celobioza este o componentă a celulozei, fiind principalul component structural al pereților celulelor vegetale. Aceasta este o substanță dură, fibroasă, care este insolubilă în apă.
Celuloza, și, prin urmare, celobioza, este concentrată în special în bastoane, tulpini, trunchiuri și toate țesuturile vegetale lemnoase.
În celuloză, moleculele de celobioză sunt orientate liniar. Fibrele de celuloză pot fi formate din 5.000-7.500 de unități de celobioză. Tipul de legătură care le unește și caracteristicile lor structurale fac din acest polizaharid un material foarte rezistent.
Unul dintre avantajele evolutive dezvoltate de plante este legătura β-1,4 care leagă moleculele de celobioză din peretele lor celular. Majoritatea animalelor nu pot utiliza celuloza ca sursă de energie, deoarece le lipsește o enzimă capabilă să hidrolizeze aceste legături.
O provocare actuală pentru umanitate este producția de biocombustibili pentru obținerea de energie sigură pentru mediu. Prin urmare, se efectuează teste cu enzime precum lignocelulozele, care eliberează energie prin hidrolizarea legăturii glicozidice (β-1,4) între unitățile de celobioză care formează celuloza.
Referințe
- Badui, S. (2006). Chimia alimentară. (E. Quintanar, Ed.) (Ediția a 4-a). Mexico DF: Pearson Education.
- Dey, P., & Harborne, J. (1977). Biochimia plantelor. San Diego, California: Academic Press.
- Finch, P. (1999). Carbohidrați: structuri, sinteze și dinamică. Londra, Marea Britanie: Springer-Science + Business Media, BV
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Principiile biochimiei Lehninger. Ediții Omega (ediția a 5-a).
- Stick, R. (2001). Hidrati de carbon. Dulcele molecule ale vieții. Presă academică.
- Stick, R., & Williams, S. (2009). Carbohidrați: Moleculele esențiale ale vieții (ediția a II-a). Elsevier.