Введение
Ксилоза (см. (сравните с) ξύλον, «древесина») — это сахар, впервые выделенный из древесины, и получивший своё название в её честь. Ксилоза классифицируется как моносахарид альдопентозного типа, что означает, что она содержит пять атомов углерода и включает альдегидную функциональную группу. Она получается из гемицеллюлозы, одного из основных компонентов биомассы. Как и большинство сахаров, ксилоза может существовать в нескольких структурных формах в зависимости от условий. Благодаря наличию свободной альдегидной группы, она является восстанавливающим сахаром.
Xylose (cf. (compare with) ξύλον, , "wood") is a sugar first isolated from wood, and named for it. Xylose is classified as a monosaccharide of the aldopentose type, which means that it contains five carbon atoms and includes an aldehyde functional group. It is derived from hemicellulose, one of the main constituents of biomass. Like most sugars, it can adopt several structures depending on conditions. With its free aldehyde group, it is a reducing sugar.
Структура
Ациклическая форма ксилозы имеет химическую формулу [formula]. Циклические изомеры гемиацеталя более распространены в растворе и представлены двумя типами: пиранозы, содержащие шестичленные C5O кольца, и фуранозы, содержащие пятичленные C4O кольца (с присоединенной группой CH2OH). Каждое из этих колец подвержено дальнейшему изомеризму в зависимости от относительного расположения аномерной гидроксильной группы. Декстроротационная форма, D-ксилоза, обычно образуется эндогенно в живых организмах. Левовращающаяся форма, L-ксилоза, может быть синтезирована.
Возникновение
Ксилоза является основным строительным блоком для гемицеллюлозы ксилана, который составляет около 30% некоторых растений (например, берёзы), значительно меньше в других (ель и сосна содержат около 9% ксилана). Ксилоза также широко распространена, встречаясь в зародышах большинства съедобных растений. Она была впервые выделена из древесины финским ученым Кохом в 1881 году, но коммерчески выгодной, с ценой, близкой к сахарозе, стала лишь в 1930 году. Ксилоза также является первым сахаридом, присоединяемым к серину или треонину при O-гликозилировании протеогликанов, и, следовательно, первым сахаридом в биосинтетических путях большинства анионных полисахаридов, таких как гепарансульфат и хондроитинсульфат. Ксилоза также обнаружена в некоторых видах жуков подсемейства Chrysolinina, включая Chrysolina coerulans, которые содержат сердечные гликозиды (включая ксилозу) в своих защитных железах.
Химические вещества
Катализируемое кислотой разложение гемицеллюлозы приводит к образованию фурфурола, который является предшественником синтетических полимеров и тетрагидрофурана.
Потребление человеком
Ксилоза метаболизируется у человека, хотя и не является основным питательным веществом и в основном выводится почками. Человек может получать ксилозу только с пищей. Оксидоредуктазный путь присутствует в эукариотических микроорганизмах. У человека имеются ферменты, называемые белковыми ксилозилтрансферазами (XYLT1, XYLT2), которые переносят ксилозу из УДФ на серин в основном белке протеогликанов. Ксилоза содержит 2,4 калории на грамм (что меньше, чем у глюкозы или сахарозы, примерно 4 калории на грамм).
Медицинские препараты
В ветеринарной медицине ксилоза используется для диагностики мальабсорбции путем введения животному в воде после периода голодания. Если в крови и/или моче обнаруживается ксилоза в течение нескольких последующих часов, это свидетельствует о ее всасывании в кишечнике. Свиньи относительно хорошо переносят высокие дозы ксилозы, порядка 100 г/кг массы тела животного, и, подобно результатам исследований на людях, часть потребленной ксилозы выводится с мочой в непереваренном виде.
Производство водорода
В 2014 году был объявлен процесс преобразования ксилозы в водород, осуществляемый при низкой температуре 50 °C (122 °F) и атмосферном давлении, с использованием ферментов и достигающий почти 100% теоретического выхода. В процессе задействовано 13 ферментов, включая новую полифосфатную ксилулокиназу (XK).
Деривативы
Редукция ксилозы каталитическим гидрированием приводит к образованию сахарозаменителя ксилита.