헤미 셀룰로스 는 많은 식물의 세포벽에 존재하는 매우 다양한 다당류 그룹을 지정하는 데 사용되는 용어이며 상기 구조의 바이오 매스 중 1/3 이상을 나타냅니다.
이 개념은 전분 이외의 다당류를 지정하고 알칼리 용액을 사용하여 고등 식물의 세포벽에서 추출 할 수있는 셀룰로오스와 관련된 다당류를 지정하기 위해 Johann Heinrich Schulze에 의해 제안되었습니다.
헤미 셀룰로스 인 Xylan의 분자 구조를 그래픽으로 표현 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Yikrazuul)
이러한 다당류는 글리코 실화 치환기가 다르고 수소 결합 (비공유 상호 작용)을 통해 서로 및 셀룰로오스 섬유와 상호 작용할 수있는 β-1,4 결합으로 연결된 글루칸 골격으로 구성됩니다.
밀집된 마이크로 섬유를 형성하는 셀룰로스와 달리 헤미 셀룰로스는 수용액에 용해되는 다소 비정질 구조를 가지고 있습니다.
식물 세포의 건조 중량의 1/3 이상이 헤미셀룰로오스에 해당하기 때문에 현재 이러한 다당류를 처리하여 바이오 연료 및 기타 화합물을 생산하는 데 많은 관심이 존재합니다.
분류 및 구조
헤미셀룰로오스는 현재 크 실란, D- 만-글리 칸, β- 글루칸 및 자일로 글리 칸의 네 가지 구조적 분자 클래스로 나뉩니다. 이 세 가지 유형의 헤미 셀룰로스는 분포 및 위치 패턴이 다르며 다른 중요한 차이점도 있습니다.
자일란
그들은 쌍떡잎 식물의 이차 세포벽에 존재하는 주요 반세포 성 구성 요소입니다. 그들은 목본 및 초본 식물의 바이오 매스의 25 % 이상을 차지하고 일부 외떡잎 식물 종에서는 약 50 %를 차지합니다.
Xylanes는 β-1,4 결합으로 연결된 D-xylopyranose로 구성된 헤테로 폴리머이며 짧은 가지를 가질 수 있습니다. 이 그룹은 글루 쿠로 녹실란 및 기타 복합 다당류가있는 호모 자일란과 헤테로 크 실란으로 세분됩니다.
이러한 분자는 아마씨 섬유, 사탕무 펄프, 사탕 수수 사탕 수수, 밀기울 등 다양한 식물 공급원에서 분리 될 수 있습니다.
그 분자량은 자일란의 종류와 식물 종에 따라 상당히 다를 수 있습니다. 자연에서 발견되는 범위는 일반적으로 5,000g / mol에서 350,000g / mol 이상이지만 수화 정도 및 기타 요인에 따라 크게 달라집니다.
D- 핸드 글리 칸
이러한 유형의 다당류는 β-1,4 결합으로 연결된 D- 만 노피 라노스의 선형 사슬과 β 결합으로 연결된 D- 만 노피 라노스 및 D- 글루 코피 라노스의 잔기로 구성된 갈 락토 만난 및 글루코만난 형태의 고등 식물에서 발견됩니다. -1.4.
두 가지 유형의 핸드 글리 칸은 서로 다른 위치에서 분자의 골격에 부착 된 D- 갈 락토 피 라노스 잔기를 가질 수 있습니다.
Galactomannan은 일부 견과류와 대추의 배유에서 발견되며 물에 녹지 않으며 셀룰로오스와 유사한 형태입니다. 반면에 글루코만난은 침엽수 세포벽의 주요 반세포 성 구성 요소입니다.
β- 글루칸
글루칸은 시리얼 곡물의 반세포 성 구성 요소이며 일반적으로 풀과 포과에서 주로 발견됩니다. 이 식물에서 β- 글루칸은 세포 성장 동안 셀룰로오스 마이크로 섬유와 관련된 주요 분자입니다.
그 구조는 선형이며 혼합 된 β-1,4 (70 %) 및 β-1,3 (30 %) 결합을 통해 연결된 글루 코피 라노스 잔기로 구성됩니다. 곡물에 대해보고 된 분자량은 0.065 ~ 3 x 10e6 g / mol 사이이지만 연구 대상 종에 따라 차이가 있습니다.
크 실로 글리 칸
이 반세포 성 다당류는 고등 식물에서 발견되며 세포벽의 가장 풍부한 구조 재료 중 하나입니다. 쌍떡잎 식물의 경우 벽 다당류의 20 % 이상을 차지하는 반면, 풀과 다른 단자엽에서는 최대 5 %를 나타냅니다.
자일로 글리 칸은 β-1,4 결합에 의해 연결된 글루 코피 라노스 단위로 구성된 셀룰로오스와 유사한 백본으로 구성되며, 위치 6에서 탄소를 통해 α-D- 자일로 피 라노스 잔기에 연결됩니다.
이러한 다당류는 수소 결합을 통해 세포벽의 셀룰로스 마이크로 섬유에 단단히 결합되어 셀룰로 사이트 네트워크의 안정화에 기여합니다.
생합성
대부분의 막 다당류는 매우 특이적인 활성화 된 뉴클레오티드 당에서 합성됩니다.
이러한 당은 골지 복합체의 글리코 실 트랜스퍼 라제 효소에 의해 사용되며, 단량체 사이의 글리코 시드 결합 형성과 해당 중합체의 합성을 담당합니다.
자일로 글리 칸의 셀룰로 구스 골격은 CSLC 유전자 패밀리에 의해 암호화 된 셀룰로스 합성을 담당하는 단백질 패밀리의 구성원에 의해 합성됩니다.
풍모
연구 된 식물 종에 따라 그 구성이 다르듯이 헤미셀룰로오스의 기능도 다릅니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.
생물학적 기능
식물 세포와 유사한 세포를 가진 식물 및 기타 유기체의 세포벽 형성에서, 다른 종류의 헤미셀룰로오스는 셀룰로오스와 비공 유적으로 결합하는 능력 덕분에 구조적 문제에서 필수적인 기능을 수행합니다.
헤미 셀룰로스 유형 중 하나 인 자일란은 일부 식물 종에 의해 개발 된 이차 세포벽의 경화에 특히 중요합니다.
타마 린드와 같은 일부 식물 종에서 종자는 전분 대신에 세포벽에 존재하는 효소의 작용으로 인해 동원되는 자일로 글루칸을 저장하며, 이는 발아 과정에서 발생하며, 여기에 포함 된 배아에 에너지가 공급됩니다. 씨앗.
기능 및 상업적 중요성
타마 린드와 같은 종자에 저장된 헤미 셀룰로스는 식품 산업에서 사용되는 첨가제 생산을 위해 상업적으로 이용됩니다.
이러한 첨가제의 예로는 "타마 린드 검"및 "검"구아 "또는"구아 란 "(콩과 식물에서 추출)이 있습니다.
베이커리 산업에서 아라비 녹실란의 존재는 생산되는 제품의 품질에 영향을 미칠 수 있으며, 특성 점도로 인해 맥주 생산에도 영향을 미칩니다.
일부 식물 조직에 특정 유형의 셀룰로오스가 존재하면 이러한 조직을 바이오 연료 생산에 사용하는 데 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
일반적으로 헤미 셀룰로스 효소의 추가는 이러한 단점을 극복하기위한 일반적인 관행입니다. 그러나 분자 생물학 및 기타 매우 유용한 기술의 출현으로 일부 연구자들은 특정 유형의 헤미셀룰로오스를 생산하는 형질 전환 식물의 설계를 연구하고 있습니다.
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