6.3a: Реакція целюлози- целюлоліз

Last updated
Save as PDF

Page ID: 31795

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

6.3a Реакція целюлози: целюлоліз

Целюлоліз - це по суті гідроліз целюлози. Якщо згадати з Уроку 5 (див. Рис. 5.16), в умовах низького і високого рН гідроліз - це реакція, яка відбувається з водою, при цьому кислота або основа забезпечують Н+ або ОН- для осадження реакції. Гідроліз порушить β-1,4-глюкозидні зв'язки, з водою і ферментами для каталізації реакції. Перш ніж обговорити реакцію більш детально, давайте розглянемо види проміжних вузлів, які виготовляються з целюлози. Основним мономером, з якого складається целюлоза, є глюкоза (Урок 5, рис. 5.9а). Коли дві молекули глюкози з'єднані, вона відома як целлобіоза - одним із прикладів целлобіози є мальтоза (урок 5, рис. 5.10b). Коли три одиниці глюкози з'єднані, це називається целлотріоза - одним із прикладів є β-D форма піранози. А чотири одиниці глюкози, з'єднані між собою, називаються целлотетраозою. Кожен з них наведено нижче на малюнку 6.11.

Структура глюкози з вуглецями пронумерована. — Малюнок 6.11a: Структура глюкози з вуглецями пронумеровані.

*Кредит: Palaeos.com*

Малюнок 6.11b: Хімічна структура целлобіоза, або мальтоза (глюкоза + глюкоза).

*Кредит: Мальтоза Хаворт: від Wikimedia Commons*

Малюнок 6.11c: Целлотріоза в β-D-піранозної формі.

*Кредит: Answers.com*

Хімічна структура целлотетрази — Малюнок 6.11d: Целлотетраза.

*Кредит: **Зелений Хім.** , 2012, 14, 1284-1288*

Ми бачили типи проміжних продуктів, тому тепер давайте подивимося типи реакцій, які каталізуються ферментами целюлози. Етапи наведені на малюнку 6.12.

Порушення нековалентних взаємодій, присутніх у структурі целюлози, руйнує кристалічність в целюлозі до аморфної нитки. Ці види ферментів називаються ендоцелюлазами.
Наступний етап - гідроліз кінців ланцюга для розбиття полімеру на більш дрібні цукри. Ці типи ферментів називаються екзоцелюлазами, а продукти, як правило, целлобіоза і целлотетраза.
Нарешті, дисахариди та тетрасахариди (целлобіоза та целлотетраоза) гідролізуються з утворенням глюкози, яка відома як β-глюкозидази.

Кристалізована целюлоза з ендоцелюлазою виробляє целюлозу Додайте екзоцелюлазу, він виробляє целлобіоз. Додайте целлобіазу і він виробляє глюкозу — Малюнок 6.12: Послідовність реакції целюлози з 1) ендоцелюлазою, 2) екзоцелюлазою та 3) β-глюкозидазою.

*Кредит: Целюлаза: з Wikipedia.org*

Гаразд, тепер ми маємо уявлення про те, як протікає реакція. Однак існує два типи целюлазних систем: некомплексні і комплексні. Некомплексна система целюлази - це аеробна деградація целюлози (в кисні). Являє собою суміш позаклітинних кооперативних ферментів. Комплексна система целюлази - це анаеробна деградація (без кисню) з використанням «целюлози». Фермент - це мультипротеїновий комплекс, закріплений на поверхні бактерії некаталітичними білками, які служать для функціонування як окремі некомплексні целюлази, але знаходяться в одній одиниці. На малюнку 6.13 показана цифра того, як діють дві різні системи. Однак, перш ніж заглиблюватися більш детально, ми зараз обговоримо, з чого складаються самі ферменти. Читання Лінда дає деяке пояснення того, як працюють некомплексні та складні системи.

Схематичне зображення гідролізу - див. Підпис і текст вище — Малюнок 6.13: Схематичне зображення гідролізу аморфної та мікрокристалічної целюлози в А) некомплексних і Б) комплексних целюлазних системах.

*Кредит: Лінд та співавт., 2002*