Кіріспе

Өсімдік жасуша қабырғасының полисахариді Ксилан (CAS 9014 63-5 нөмірі) - негізінен ксилоза қалдықтарынан тұратын полисахаридтің бір түрі. Ол өсімдіктерде, дикоттардың қосалқы жасушалық қабырғаларында және шөптердің барлық жасушалық қабырғаларында кездеседі. Ксилан - целлюлоза мен хитиннен кейінгі Жер бетіндегі үшінші кең таралған биополимер.

Құрамы

Ксиландар - β 1,4 байланысқан ксилоза (пентозалы қант) қалдықтарынан құралған полисахаридтер, олардың қасында α арабинофураноза және/немесе α глюкуроникалық қышқылдар бар. Субситуцияланған топтардың негізінде ксиланды үш сыныпқа жіктеуге болады: i) глюкуроноксилан (GX), ii) бейтарап арабиноксилан (AX) және iii) глюкуроноарабиноксилан (GAX). Кейбір жағдайларда ферриль қышқылы қалдықтары арқылы целлюлоза микрофибрилдері мен лигниннің қиылысуына ықпал етеді.

Өсімдік жасушасының құрылысы

Ксиландар өсімдік жасуша қабырғасының бүтіндігіне маңызды рөл атқарады және ферменттік қорыту үшін жасуша қабырғасының қайта қалпына келуін арттырады; осылайша, олар өсімдіктерге өсімдіктер мен патогендерден (биологиялық стресс) қорғануға көмектеседі. Ксилан өсімдіктердің өсуі мен дамуында да маңызды рөл атқарады. Қатты ағаштарда ксиланның мөлшері әдетте 10-35%, ал жұмсақ ағаштарда 10-15%. Қатты ағаштардағы негізгі ксилан компоненті - O ацетил 4 O метилглюкуроноксилан, ал арабино 4 O метилглюкуроноксиландар - жұмсақ ағаштардағы негізгі компонент. Жалпы, жұмсақ ағаштың ксиландары қатты ағаштың ксиландарынан ацетил топтарының болмауымен және ксиланның арқа сүйегіне α (1,3) гликозидтік байланыстар арқылы байланысқан арабинозалық бірліктердің болуымен ерекшеленеді.

Балық тұқымы

Кейбір макрофиттік жасыл балдырларда ксилан (әсіресе гомоксилан) бар, әсіресе Кодиум және Бриопсис тұқымдастарында ол жасуша қабырғасының матрицасында целлюлозаны алмастырады. Сол сияқты, кейбір қызыл балдырларда целлюлозаның ішкі фибрилляциялық жасуша қабырғасы қабатын алмастырады.

Тамақ ғылымдары

Дәнді ұнның сапасы мен қамырдың қаттылығы олардың потенциалды пребиотикалық қасиеттеріне байланысты ксилан құрамына әсер етеді.

Кристаллиндік

Ксиландардың тұрақты тармақтану үлгілері олардың өсімдік жасуша қабырғасындағы целлюлозамен бірге кристалдануын жеңілдетуі мүмкін. Ксилан сулы ерітіндіден кристалдануға бейім. (1→4) β D ксиланның қосымша полиморфтары сулы емес ортадан кристалдану арқылы алынған.

Биосинтез

Ксиланның биосинтезіне бірнеше гликозильтрансферазалар қатысады. Эукариоттарда ГТ ген өнімдерінің шамамен 1% - 2% -ын құрайды. ГТ-лер Голги аппаратында бар кешендерге жиналады. Алайда, Arabidopsis тіндерінен (дикота) ксилан синтезасы кешендері оқшауланбаған. Ксиланның биосинтезіне қатысатын алғашқы ген Arabidopsis thaliana-да ксилен мутанттарында (irx) ксилан биосинтезі гендеріне әсер ететін кейбір мутациялардың әсерінен анықталды. Нәтижесінде, қосалқы ксилема жасуша қабырғаларының жұқаруы мен әлсіреуіне байланысты өсімдіктердің қалыпты емес өсуі байқалды. Арабидопсис мутантының irx9 (At2g37090), irx14 (At4g36890), irx10/gut2 (At1g27440), irx10 L/gut1 (At5g61840) ксилан омыртқасының биосинтезіне кемістігін көрсетті. Осылайша көптеген гендер ксилан биосинтезімен байланысты, бірақ олардың биохимиялық механизмі әлі белгісіз. Зенг және басқалар. (2010) етиоланған бидай (Triticum aestivum) микросомаларынан иммунотазартылған ксилан синтезасының белсенділігі. Цзян және басқалар. (2016) GT43 және GT47 тұқымдастарының екі мүшесінен құралған орталық өзегі бар бидайдан алынған ксилан синтезасы кешені (XSC) туралы баяндады (CAZy деректер қоры). Олар протеомикалық талдау арқылы бидай көшеттерінен ксилан синтезасының белсенділігін тазартты және TaGT43 және TaGT47 екі мүшесінің ксиланға ұқсас полимерді синтездеу үшін жеткілікті екенін көрсетті.

Бөлімдеу

Ксиланаза ксиланды ксилозаға айналдырады. Өсімдіктер құрамында 30% -ға дейін ксилан бар болғандықтан, ксиланаза қоректік цикл үшін маңызды. Ксиланның және басқа да гемицеллюлозалардың ыдырауы биоотын өндіруге қатысты. Бұл гемицеллюлозалар кристаллдық қасиеттері төмен және бұтақталуы жоғары болғандықтан, гидролизге әсіресе бейім.

Зерттеу

Өсімдіктердің негізгі құрамдас бөлігі ретінде ксилан, әсіресе екінші буын биоотын үшін, жаңартылатын энергияның маңызды көзі болып табылады. Алайда, ксилоза (ксиланның арқауы) - биоотынға айналу кезінде ферменттеу қиын пентозалы қант, өйткені ашытқы сияқты микроорганизмдер пентозаны табиғи жолмен ферменттей алмайды.