왁스 (생물학적) : 구조, 특성, 기능, 유형 - 생물학 - 2025

왁스는 장쇄 지방산 및 알콜 (장쇄 지방산과 알콜의 에스테르)로 구성된 소수성 물질이다. 그들은 많은 식물과 동물 종에 의해 자연적으로 생산되기 때문에 자연에서 여러 기능을 가지고 있습니다.

"왁스"(영어 왁스에서 유래)라는 단어는 꿀벌이 생산하고 빗을 만드는 데 사용되는 물질을 가리키는 라틴어 "왁스"에서 파생되었습니다. 영어로 된이 용어는 같은 의미로 사용됩니다. 앵글로색슨 어 "weax"에서 파생 되었기 때문에 밀랍을 설명하는 데에도 사용됩니다 (영어에서는 밀랍).

벌집 (이미지 : Pexels at www.pixabay.com)

위의 내용을 고려할 때, "왁스"의 정의는 일부 특성을 공유하지만 반드시 동일한 화학적 및 / 또는 물리적 특성을 가질 필요는없는 물질 세트를 포함하는 것으로 이해됩니다.

그러나 화학적 정체성에 관계없이 왁스는 생산하는 유기체에 따라 다른 용도로 사용되는 매우 소수성 물질입니다. 많은 생명체가 그것들을 주요 에너지 비축 물질로 사용하고 다른 사람들은 표면의 보호 물질로 사용합니다.

식물 왁스는 식물과 동물에서 흔하지 만 식물 왁스는 이러한 유기체에 생물학적 중요성이 있고 인류 학적 관점에서도 산업적 중요성을 가지고 있기 때문에 가장 큰 강도 (및 일부 동물)로 묘사 된 것들입니다.

왁스의 구조

왁스는 고전적으로 긴 사슬 지방산의 알코올 에스테르로 정의되어 있으며, 길이가 24-30 개의 탄소 원자를 특징으로하며, 이는 16-36 개의 탄소 원자의 1 차 알코올과 결합됩니다 (마찬가지로, 그들은 다음의 알코올과 결합 할 수 있습니다. 스테로이드 그룹).

이들은 알코올과 지방산의 "결합"을 포함하는 반응에 의해 형성됩니다.

CH3 (CH2) nCH2OH (알코올) + CH3 (CH2) nCOOH (지방산) → CH3 (CH2) nCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (왁스 에스테르) + H2O (물)

왁스의 지방족 성분의 특성은 매우 다양 할 수 있으며, 이러한 지방산, 1 차 및 2 차 알코올, 탄화수소, 스테롤 에스테르, 지방족 알데히드, 케톤, 디케 톤, 트리 아실 글리세롤, 트리 테르펜 및 스테롤 등에서 찾을 수 있습니다.

같은 방식으로, 지방산과 왁스의 다른 지방족 성분의 사슬 길이와 포화도 및 분지 화 정도는 그 기원에 따라 다릅니다.

이를 알면 식물에서 생산되는 왁스와 예를 들어 해양 동물과 육상 동물이 생산하는 왁스가 다른 것으로 나타났습니다.

왁스 속성

왁스는 작은 목록으로 요약 할 수있는 다양한 물리 화학적 특성을 가지고 있습니다.

-그 질감은 부드럽고 다루기 쉬운 것부터 딱딱한 (플라스틱) 또는 20 ° C에서 "깨지기 쉬운"까지 다양합니다.

-일반적으로 점도가 매우 낮습니다.

-물에 잘 녹지 않지만 유기 용제에 속하지만 온도에 따라 달라진다.

함수

왁스는 자연에서 매우 흔한 물질이기 때문에 동물계와 식물계 모두에서 여러 기능을 수행합니다.

동물에서

왁스는 플랑크톤을 구성하는 부유 미생물의 주요 에너지 저장 화합물입니다.

따라서 왁스는 동시에 해양 동물의 먹이 사슬의 기초에있는 주요 대사원 중 하나입니다.

동물은 피부와 모발을 보호하기 위해 왁스를 분비하는 특별한 진피 샘을 가지고있어 더욱 유연하고 윤활 처리 된 발수 구조를 만듭니다.

새는 "우로 피겔"샘으로 알려진 샘을 가지고 있으며,이 샘은 지속적으로 왁스를 분비하기 때문에 깃털을 "방수"로 유지하는 역할을합니다.

식물에서

식물 유기체에서 왁스의 주요 기능은 조직 보호입니다.

이것의 좋은 예는 많은 식물의 잎 잎에 왁스 코팅이되어 햇빛에 의한 열 탈수를 감소시킵니다.

언급 할 수있는 또 다른 예는 많은 종자가 코트에있는 왁스 코팅으로, 저장 중 수분 손실을 방지하는 데 도움이됩니다.

이 왁스는 보통 cutin과 suberin 폴리머 사이에 묻혀 식물의 외부 표면에 무정형 층을 구성합니다. 많은 식물은 큐티클과 겹치는 왁스 결정의 표피 층을 가지고 있으며 칙칙하거나 녹청색으로 보입니다.

왁스는 수분 손실을 방지 할뿐만 아니라 식물이 일부 곰팡이 또는 세균성 병원체를 예방하는 데 도움이 될 수 있으며 자외선으로 인한 손상을 방지하는 것 외에도 식물-곤충 상호 작용에서 근본적인 역할을합니다.

업계에서

생물학적 기원의 왁스는 의약품, 화장품 등의 생산에 사용되기 때문에 산업적 관점에서도 매우 유용합니다.

일반적으로 피부에 수분을 공급하는 데 사용되는 로션과 광택제 및 일부 연고는 밀랍, 브라질 팜 왁스, 람 스울 왁스, 향유 고래 왁스 등의 지방 혼합물로 구성됩니다.

왁스는 또한 발수성을 허용하는 산업용 코팅뿐만 아니라 자동차 광택에 사용되는 물질의 제조에도 널리 사용됩니다.

그들은 핫멜트의 가소 화, 야금 산업에서 작업 장비의 윤활에 사용되며 농업 및 약리학에 사용되는 화합물의 지연 방출을 허용합니다.

왁스의 종류

왁스는 천연 또는 합성 일 수 있습니다. "천연"왁스는 또한 유기 또는 광물 기원을 가질 수 있으며, 후자는 갈탄 (석탄) 가공의 산물이므로 일반적으로 재생 불가능합니다 (예 : 바셀린 또는 바셀린).

동물 및 / 또는 식물성 왁스는 예를 들어 수소화 및 재 에스테르 화와 같은 화학적 방법으로 변형 될 수 있기 때문에 재생 가능하고 변형 가능한 천연 왁스로 간주됩니다.

따라서 생물학적 맥락에서 왁스는 얻은 출처에 따라 분류됩니다.

-식물성 왁스

식물은 잎, 꽃, 과일 또는 씨앗 등 신체의 여러 부분에서 다양한 종류의 왁스를 생산합니다.

생합성 경로는 어떤가요?

식물성 왁스의 지방족 성분은 매우 긴 사슬 (탄소 원자 20 ~ 34 개)을 가진 지방산의 표피 세포에서 합성됩니다.

합성은 지방산 합성 효소 복합체를 구성하는 용해성 효소의 활동 덕분에 처음에는 색소체의 기질에서 유래 된 16 개와 18 개의 탄소 지방산의 생산으로 시작됩니다.

결과적으로 이러한 지방산은 지방산 연장 효소로 알려진 막과 관련된 다중 효소 복합체 덕분에 늘어납니다. 두 탄소 원자의 각 확장에는 네 가지 반응이 있습니다.

- 아세틸 Co-A 분자 (기질)로 에스테르 화 된 지방 아실과 말로 닐 -CoA 분자 간의 축합

- B 케토 환원

- 탈수

- Enoil 감소

식물성 왁스 성분의 생산을위한 두 가지 주요 경로가 설명되어 있는데, 그중 하나는 아실 환원 경로이고 다른 하나는 탈 카르 보 닐화 경로입니다. 전자는 알코올과 왁스 에스테르를 합성하고 후자는 알데히드, 알칸, 2 차 알코올 및 케톤을 생성합니다.

아실 환원 경로

사슬 연장에 의해 생성 된 아실 -CoA 에스테르는 일시적인 알데히드 유형 중간체를 포함하고 효소 아실 -CoA 환원 효소에 의해 촉매되는 2 단계 반응에서 감소된다. 생산 된 지방 알코올은 효소 아실 -CoA 알코올 트랜스 아실 라제 덕분에 에스테르 화되어 왁스 에스테르를 형성 할 수 있습니다.

탈 카르 보 닐화 경로

이 경로의 첫 번째 단계는 아실 -CoA 환원 효소에 의해 매개되는 알데히드로 아실 -CoA 에스테르의 환원입니다. 알데히드 데카르 보 닐라 제 효소가 상기 분자에서 카르보닐기를 제거하면 알칸이 생성되며, 이는 전구체 지방산보다 탄소 원자가 1 개 적습니다.

이 탄화수소는 하이드 록 실라 제 또는 옥시 다제를 통해 사슬에 하이드 록실 그룹을 삽입하여 추가로 대사되어 2 차 알코올을 형성 할 수 있습니다.

장쇄 알코올과 지방산으로부터 왁스 에스테르를 생산하는 마지막 단계는 아실 -CoA 효소 인 알코올 트랜스 아실 라 아제에 의해 촉매되며 이는 트리 아실 글리세롤 합성에도 필요합니다.

-동물 왁스

동물은 또한 많은 양의 왁스, 특히 곤충, 고래, 양 및 새를 생산하여 생명 공학 목적으로 얻을 수 있습니다.

그들의 생물학적 유용성은 약간 자세히 연구되었으며 문제의 동물에 따라 보호 및 의사 소통 목적으로 사용될 수 있습니다.

생물학적 왁스의 예

-동물 왁스

꿀벌 왁스

이름에서 알 수 있듯이,이 유형의 왁스는 꿀벌에 의해 생산되며 가장 인기있는 것은 Apis mellifera입니다. 이 동물들은 복부에 특화된 땀샘을 가지고있어서 알을 낳고 벌통을 구성하는 빗을 만드는 데 사용하는 왁스를 분비합니다.

이 왁스는 일반적으로 꿀의 부산물로 얻어지며 화장품 및 산업 (양초, 광택제, 식품, 직물, 바니시 등의 제조)에서 다양한 용도로 사용됩니다. 탄화수소, 에스테르, 유리 산 등으로 구성되어 있으며보다 전문적인 연구에 따르면 세로 틱 산과 미리 신이 풍부합니다.

경뇌

향유 고래는 Physeter macrocephalus 고래 머리의 구멍에서 얻은 또 다른 잘 알려진 동물 왁스 유형으로, 소나로 사용되는이 물질을 최대 3 톤까지 생성 할 수 있습니다.

그것은 지방 에스테르, 트리글리세리드, 유리 알코올 및 산이 풍부합니다. 지방 에스테르는 주로 세틸 팔미 테이트 (32 개 탄소) 및 세틸 미리 스테이트 (30 개 탄소)를 포함합니다.

이 동물 왁스는 양초 생산뿐만 아니라 의약, 미용 및 의약품에 널리 사용되었습니다.

그러나 현재 일부 국제 규정은 고래가이 제품을 얻기위한 목적으로 만 살해 되었기 때문에 해양 동물 군에 큰 손실을 의미합니다.

-식물성 왁스

팜 왁스

밀랍 야자 Copernicia cerifera Martius는 상업적 관점에서 가장 중요한 식물성 왁스 중 하나를 생산하는 브라질 야자 종입니다.

이 왁스는 야자 잎의 윗면과 아랫면에서 얻어지며 음식 준비와 미용, 가구 및 자동차 왁싱, 왁싱 치실 생산 등에 여러 용도로 사용됩니다.

왁스 야자 재배 (www.pixabay.com에서 Fernando Arteaga의 이미지)

조조바 기름

호호바 왁스는 멕시코와 미국의 건조한 지역의 전형적인 관목 인 Simmondsia chinensis에서 얻습니다. 그 씨앗에는 콜드 프레스로 얻은 왁스 또는 오일이 풍부하고 약용으로 많이 사용되며 향유 고래의 주요 대체물 중 하나입니다.

호호바 식물의 씨앗 (출처 : Kenneth Bosma / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) via Wikimedia Commons)

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