Classificação de hemicelulose, estrutura, biossíntese, funções

Hemicelulose É um termo usado para designar um grupo muito diversificado de polissacarídeos presentes nas paredes celulares de muitas plantas e que representam mais de um terço da biomassa dessas estruturas.

O conceito foi proposto por Johann Heinrich Schulze para designar os polissacarídeos diferentes do amido e em associação com celulose que foram removíveis das paredes celulares das plantas superiores através do uso de soluções alcalinas.

Representação gráfica da estrutura molecular do xylano, uma hemicelulose (fonte: yikrazuul [domínio público] via Wikimedia Commons)

Esses polissacarídeos são compostos de esqueletos de glucano unidos por ligações β-1,4 que possuem diferentes substituintes glicosilados e que são capazes de interagir entre si e com fibras de celulose através de pontes de hidrogênio (interações não covalentes).

Ao contrário da celulose, que forma microfibras fortemente embaladas, Hemicelulius tem estruturas bastante amorfas, que são solúveis em soluções aquosas.

Como mais de um terço do peso seco das células vegetais corresponde à hemicelulosa, atualmente existe muito interesse sobre a produção de biocombustíveis e outros compostos químicos, processando esses polissacarídeos.

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Classificação e estrutura

Atualmente, a hemicelulosa está dividida em quatro tipos de moléculas estruturalmente diferentes: xilanos, glicanos, β-glucanos e xiloglucanos. Esses três tipos de hemicelulose têm diferentes padrões de distribuição e localização, além de outras diferenças importantes.

Xilanos

Eles são os principais componentes hemicelulocíticos presentes nas paredes celulares secundárias de plantas dicotiledôneas. Eles representam mais de 25% da biomassa de plantas lenhosas e herbáceas e cerca de 50% em algumas espécies monocotiledôneas.

Os xilanos são heteropolímeros compostos por d-xylopylaese vinculados por ligações β-1,4 e que podem ter ramificações curtas. Este grupo é subdividido em homoxilanos e heteroxianos, entre os quais são glucoronoxilanos e outros polissacarídeos complexos.

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Essas moléculas podem ser isoladas de diferentes fontes vegetais: a partir da fibra de linhaça, polpa de beterraba, bagaço de cana -de -açúcar, farelo de trigo e outros.

Seu peso molecular pode variar consideravelmente, dependendo do tipo de xilano e das espécies vegetais. A linha encontrada na natureza geralmente cobre de 5.000 g/mol de até mais de 350.000 g/mol, mas depende muito do grau de hidratação e outros fatores.

D-Man Glycans

Esse tipo de polissacarídeo é encontrado nas plantas superiores na forma de galactomanos e glucomananos, que são compostos de cadeias lineares de d-manpopirosases ligadas por ligações β-1,4 e por resíduos de d-manpopylas e d-glucopopirans unidos por β β liga por β β liga -1,4, respectivamente.

Ambos os tipos de glicanos podem ter resíduos de D-Galatopiranosa unidos ao esqueleto principal da molécula em diferentes posições.

Galactomanan. GluComananos, por outro lado, são os principais componentes hemicelulocíticos das paredes de células de madeira macia.

β-glucans

Os glucanos são os componentes hemicelulocíticos dos grãos de cereais e são predominantemente em gramíneas e Poaceae em geral. Nessas plantas, os β-glucanos são as principais moléculas associadas a microfibras de celulose durante o crescimento celular.

Sua estrutura é linear e consiste em resíduos unidos de glicopofano através de β-1,4 misto (70%) e β-1,3 (30%) links mistos (30%) (30%). Os pesos moleculares relatados para cereais variam entre 0.065 a 3 x 10e6 g/mol, mas existem diferenças relacionadas às espécies onde são estudadas.

Xiloglucanos

Este polissacarídeo hemicelulocítico é encontrado nas plantas superiores e é um dos materiais estruturais mais abundantes das paredes celulares. Nas angiospermas dicotiledôneas, representa mais de 20% dos polissacarídeos da parede, enquanto em gramíneas e outros monocotiledões representa até 5%.

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Os xiloglucanos são compostos por um esqueleto semelhante ao da celulose, composto por unidades glicopiranosas ligadas por ligações β-1,4, que estão ligadas a resíduos α-d-xilopiranos por meio de seu carbono na posição 6.

Esses polissacarídeos se ligam intimamente às microfibras de celulose da parede celular por pontes de hidrogênio, contribuindo para a estabilização da rede celulocítica.

Biossíntese

A maioria dos polissacarídeos de membrana é sintetizada a partir de açúcares nucleotídeos ativados muito específicos.

Esses açúcares são usados ​​pelas enzimas glicosiltransferase no complexo Golgi, responsável pela formação de ligações glucosídicas entre monômeros e a síntese do polímero em questão.

O esqueleto celulocítico de xiloglucano é sintetizado por membros da família de proteínas responsáveis ​​pela síntese de celulose, codificada pela família genética CSLC.

Funções

Assim como sua composição varia de acordo com as espécies vegetais que são estudadas, as funções de Hemicelulius também. Os principais são:

Funções biológicas

Na formação da parede celular de plantas e outros organismos com células semelhantes às células vegetais, os diferentes tipos de funções essenciais de cumprimento hemicelas em questões estruturais, graças à sua capacidade de se associar covalentemente à celulose.

Os Xilanos, um dos tipos de hemicelulosidade, são especialmente importantes no endurecimento das paredes celulares secundárias desenvolvidas por algumas espécies de plantas.

En algunas especies vegetales como el tamarindo, las semillas, en vez de almidón, almacenan xiloglucanos que son movilizados gracias a la acción de las enzimas presentes en la pared celular y esto ocurre durante los procesos de germinación, donde se suministra energía al embrión contenido en semente.

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Funções comerciais e importância

A hemicelulose armazenada em sementes como o tamarindo são exploradas comercialmente para a produção de aditivos empregados na indústria de alimentos.

Exemplo desses aditivos são a borracha de Tamarindo "e a borracha" Guar "ou" Guaran "(extraída de uma espécie de leguminosa).

Na indústria do padeiro, a presença de arabinoxianos pode afetar a qualidade dos produtos obtidos, da mesma maneira que, devido à sua viscosidade característica, eles também afetam a produção de cerveja.

A presença de um certo tipo de celulose em alguns tecidos vegetais pode afetar bastante o uso desses tecidos para a produção de biocombustíveis.

Geralmente, a adição de enzimas hemicelulosas é uma prática comum para superar esses inconvenientes. Mas com o advento da biologia molecular e outras técnicas muito úteis, alguns pesquisadores trabalham sobre o design de plantas transgênicas que produzem tipos específicos de hemicelulose.

Referências

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