Войти
Структура ксилана в древесине твердых пород. 
Стенка растительной клетки состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина и гликопротеины. Гемицеллюлозы (гетерогенная группа полисахаридов) сшивают гликаны, связывая волокна целлюлозы, и образуют сетчатую структуру для осаждения других полисахаридов. Ксилан () (CAS number : 9014-63-5) представляет собой группу гемицеллюлоз, которая представляет собой третий по распространенности биополимер на Земле. Он обнаружен в растениях, во вторичных клеточных стенках двудольных и во всех клеточных стенках трав.
Ксиланы - это полисахариды, состоящие из β-1,4-связанных остатков ксилозы (пентоза сахар ) с боковыми ответвлениями α-арабинофуранозы и α-глюкуроновой кислоты и способствуют перекрестной связывание микрофибрилл целлюлозы и лигнина через остатки феруловой кислоты. На основе замещенных групп ксилан можно разделить на три класса: i) глюкуроноксилан (GX) ii) нейтральный арабиноксилан (AX) и iii) глюкуроноарабиноксилан (GAX).
Исследования мутантов Arabidopsis показали, что несколько гликозилтрансфераз участвуют в биосинтезе ксиланов. Гликозилтрансферазы (GT) катализируют образование гликозидных связей между молекулами сахара, используя нуклеотидный сахар в качестве молекулы-донора. У эукариот GT составляют от 1% до 2% генных продуктов. ГТ собраны в комплексы, существующие в аппарате Гольджи. Однако комплексы ксилансинтазы не были выделены из тканей Arabidopsis (двудольных). Первый ген, участвующий в биосинтезе ксилана, был обнаружен на мутантах ксилемы (irx) в Arabidopsis thaliana из-за некоторых мутаций, влияющих на гены биосинтеза ксилана. В результате наблюдали аномальный рост растений из-за истончения и ослабления клеточных стенок вторичной ксилемы. Мутант арабидопсиса irx9 (At2g37090), irx14 (At4g36890), irx10 / gut2 (At1g27440), irx10-L / gut1 (At5g61840) обнаружил дефект в биосинтезе основной цепи ксилана. Считается, что мутанты арабидопсиса irx7, irx8 и parvus связаны с биосинтезом восстанавливающих концевых олигосахаридов. Таким образом, многие гены связаны с биосинтезом ксилана, но их биохимический механизм до сих пор неизвестен. Zeng et al. (2010) активность иммуноочищенной ксилансинтазы из этиолированных микросом пшеницы (Triticum aestivum). Jiang et al. (2016) сообщили о ксилансинтазном комплексе (XSC) из пшеницы, центральное ядро которого образовано двумя членами семейств GT43 и GT47 (база данных CAZy). Они очистили активность ксилан-синтазы проростков пшеницы с помощью протеомного анализа и показали, что двух членов TaGT43 и TaGT47 достаточно для синтеза ксилан-подобного полимера in vitro.
Ксиланаза катализирует катаболизм ксилана в ксилозу. Учитывая, что растения содержат много ксилана, ксиланаза, таким образом, важна для цикла питания.
Ксиланы играют важную роль в целостности клеточной стенки растений и увеличить сопротивляемость клеточной стенки к ферментативному перевариванию ; таким образом, они помогают растениям защищаться от травоядных и патогенных организмов (биотический стресс). Ксилан также играет важную роль в росте и развитии растений. Обычно содержание ксиланов в древесине лиственных пород составляет 10-35%, тогда как в древесине мягких пород оно составляет 10-15%. Основным компонентом ксилана в древесине лиственных пород является О-ацетил-4-О-метилглюкуроноксилан, тогда как арабино-4-О-метилглюкуроноксиланы являются основным компонентом древесины мягких пород. В целом ксиланы мягкой древесины отличаются от ксиланов лиственных пород отсутствием ацетильных групп и присутствием арабинозных единиц, связанных α- (1,3) -гликозидными связями с основной цепью ксилана.
микроанатомия, молекулярная физиология и физическая химия взаимодействий между тремя основными структурными биополимерами: ксиланом, целлюлозой и лигнин в обеспечении жесткости клеточных стенок растений являются темами текущих исследований, которые могут предоставить решения в биоинженерии, например, в биотопливе. производство из кукурузы, риса и проса.
Ксилан по-разному используется в нашей повседневной жизни. Например, качество муки из злаков и твердость теста в значительной степени зависят от количества ксилана, который играет значительную роль в хлебопекарной промышленности. Основной компонент ксилана может быть преобразован в ксилит (производное ксилозы), который используется в качестве натурального пищевого подсластителя, который помогает уменьшить кариес и действует как заменитель сахара для пациентов с диабетом. Он имеет гораздо больше применений в животноводстве, поскольку корм для птицы содержит высокий процент ксилана. Некоторые макрофитные зеленые водоросли содержат ксилан (особенно гомоксилан), особенно те, которые относятся к родам Codium и Bryopsis, где он заменяет целлюлозу в клеточная стенка матрица. Точно так же он заменяет внутренний фибриллярный слой клеточной стенки целлюлозы в некоторых красных водорослях..
Ксилан является одним из основных антипитательных факторов в сырье для обычных кормовых продуктов. Ксилоолигосахариды, полученные из ксилана, рассматриваются как «функциональная пища» или пищевые волокна из-за их потенциальных пребиотических свойств. Ксилан можно превратить в ксилоолигосахариды путем химического гидролиза с использованием кислот или ферментативного гидролиза с использованием эндо-ксиланаз. Некоторые дрожжевые ферменты могут преобразовывать ксилан исключительно в ксилоолигосахариды-DP-3-7.
Ксилан является одним из основных компонентов вторичных клеточных стенок растений, который является основным источником возобновляемой энергии, особенно для биотоплива второго поколения. Однако ксилоза (основа ксилана) представляет собой пентозный сахар, который трудно сбраживать во время преобразования биотоплива, поскольку такие микроорганизмы, как дрожжи, не могут ферментировать пентозу естественным путем.
