Classificação da hemicelulose, estrutura, biossíntese, funções

Hemicelulose é um termo usado para designar um grupo muito diverso 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 polissacarídeos diferentes do amido e em associação com a celulose que podem ser extraídos das paredes celulares de plantas superiores usando soluções alcalinas..

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

Ao contrário da celulose, que forma microfibras compactadas, as hemiceluloses têm estruturas bastante amorfas, que são solúveis em soluções aquosas..

Como mais de um terço do peso seco das células vegetais corresponde às hemiceluloses, atualmente existe muito interesse sobre a produção de biocombustíveis e outros compostos químicos por meio do processamento desses polissacarídeos..

Índice do artigo

• 1 Classificação e estrutura
  • 1,1 Xylan
  • 1,2 glicanos de mão D
  • 1,3 β-glucanos
  • 1,4 xiloglucanos
• 2 Biossíntese
• 3 funções
  • 3.1 Funções biológicas
  • 3.2 Funções e importância comercial
• 4 referências

Classificação e estrutura

As hemiceluloses são atualmente divididas em quatro classes estruturalmente diferentes de moléculas: xilanos, D-man-glicanos, β-glucanos e xiloglicanos. Esses três tipos de hemiceluloses têm diferentes padrões de distribuição e localização, além de outras diferenças importantes..

Xylan

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

Os xilanos são heteropolímeros compostos por D-xilopiranose ligada por ligações β-1,4 e que podem ter ramificações curtas. Este grupo é subdividido em homoxilanos e heteroxilanos, entre os quais estão os glucuronoxilanos e outros polissacarídeos complexos..

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

Seu peso molecular pode variar consideravelmente, dependendo do tipo de xilana e da espécie de planta. A faixa encontrada na natureza normalmente varia de 5.000 g / mol a mais de 350.000 g / mol, mas depende muito do grau de hidratação e de outros fatores..

Glicanos de mão D

Este tipo de polissacarídeo é encontrado em plantas superiores na forma de galactomananos e glucomananos, que são compostos por cadeias lineares de D-manopiranose ligadas por ligações β-1,4 e por resíduos de D-manopiranose e D-glucopiranose ligados por ligações β . -1,4, respectivamente.

Ambos os tipos de glicanos de mão podem ter resíduos de D-galactopiranose ligados à estrutura principal da molécula em diferentes posições..

Galactomananos são encontrados no endosperma de algumas nozes e tâmaras, são insolúveis em água e de conformação semelhante à da celulose. O glucomanano, por outro lado, são os principais componentes hemicelulocíticos das paredes celulares das madeiras moles..

β-glucanos

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

Sua estrutura é linear e consiste em resíduos de glucopiranose ligados por meio de ligações mistas β-1,4 (70%) e β-1,3 (30%). Os pesos moleculares relatados para os cereais variam entre 0,065 a 3 x 10e6 g / mol, mas existem diferenças em relação às espécies onde são estudados..

Xiloglicanos

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

Os xiloglicanos são compostos de um esqueleto semelhante à celulose, composto de unidades de glucopiranose ligadas por ligações β-1,4, que está ligada a resíduos de α-D-xilopiranose por meio de seu carbono na posição 6.

Esses polissacarídeos se ligam fortemente às microfibras de celulose da parede celular por meio de ligações de hidrogênio, contribuindo para a estabilização da rede de celulócitos..

Biossíntese

A maioria dos polissacarídeos de membrana são sintetizados a partir de açúcares de nucleotídeos ativados muito específicos.

Esses açúcares são utilizados pelas enzimas glicosiltransferases do complexo de Golgi, responsáveis ​​pela formação das ligações glicosídicas entre os monômeros e pela síntese do polímero em questão..

O esqueleto celulocítico dos xiloglicanos é sintetizado por membros da família das proteínas responsáveis ​​pela síntese da celulose, codificadas pela família genética CSLC.

Características

Assim como sua composição varia de acordo com as espécies de plantas estudadas, as funções das hemiceluloses também. Os principais são:

Funções biológicas

Na formação da parede celular de plantas e outros organismos com células semelhantes às células vegetais, as diferentes classes de hemiceluloses cumprem funções essenciais em matéria estrutural, graças à sua capacidade de se associarem de forma não covalente à celulose..

Xylan, um dos tipos de hemiceluloses, 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.

Funções e importância comercial

As hemiceluloses armazenadas em sementes como o tamarindo são exploradas comercialmente para a produção de aditivos que são usados ​​na indústria de alimentos..

Exemplos desses aditivos são goma de tamarindo "e" goma "guar" ou "guaran" (extraído de uma espécie de leguminosa).

Na indústria de panificação, a presença de arabinoxilanos pode afetar a qualidade dos produtos obtidos, da mesma forma que, por sua viscosidade característica, também afetam a produção de cerveja..

A presença de determinado tipo de celulose em alguns tecidos vegetais pode afetar muito o uso desses tecidos para a produção de biocombustíveis..

Normalmente, a adição de enzimas hemicelulósicas é uma prática comum para superar essas desvantagens. Mas com o advento da biologia molecular e outras técnicas altamente úteis, alguns pesquisadores estão trabalhando no projeto de plantas transgênicas que produzem tipos específicos de hemiceluloses..

Referências

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