हेमिकेलुलोज: वर्गीकरण, संरचना, जैवसंश्लेषण और कार्य - जीवविज्ञान - 2025

हेमिकेल्यूलोज एक शब्द है जिसका उपयोग कई पौधों की कोशिका दीवारों में मौजूद पॉलीसेकेराइड के एक बहुत विविध समूह को नामित करने के लिए किया जाता है और जो उक्त संरचनाओं के बायोमास के एक तिहाई से अधिक का प्रतिनिधित्व करते हैं।

यह विचार जोहान हेनरिक शुल्ज़ ने स्टार्च के अलावा और सेल्युलोज के साथ मिलकर पॉलीसैकराइड्स को नामित करने के लिए प्रस्तावित किया था जो क्षारीय समाधानों का उपयोग करके उच्च पौधों की कोशिका दीवारों से निकालने योग्य थे।

Xylan, एक hemicellulose की आणविक संरचना का ग्राफिक प्रतिनिधित्व (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से Yikrazuul)

ये पॉलीसेकेराइड 1,-1,4 बांडों द्वारा जुड़े ग्लूकोन कंकालों से बने होते हैं जिनमें अलग-अलग ग्लाइकोसिलेटेड प्रतिस्थापन होते हैं और जो हाइड्रोजन बांड (गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं) के माध्यम से एक दूसरे के साथ और सेल्यूलोज फाइबर के साथ बातचीत करने में सक्षम होते हैं।

सेल्युलोज के विपरीत, जो कसकर भरे हुए माइक्रोफाइबर बनाते हैं, हेमिकेलुलोज में अनाकार संरचनाएं होती हैं, जो जलीय घोल में घुलनशील होती हैं।

चूँकि पौधों की कोशिकाओं के शुष्क भार का एक तिहाई से अधिक हिस्सा हेमिकेलुलोज से मेल खाता है, इसलिए इन पॉलीसैकराइडों को संसाधित करके जैव ईंधन और अन्य रासायनिक यौगिकों के उत्पादन में बहुत रुचि है।

वर्गीकरण और संरचना

हेमिसेल्यूलोज को वर्तमान में अणुओं के चार संरचनात्मक रूप से अलग-अलग वर्गों में विभाजित किया गया है: जाइलान्स, डी-मैन-ग्लाइकान,,-ग्लूकेन्स, और जाइलोग्लीकेन्स। इन तीन प्रकार के हेमसेल्यूलोज के विभिन्न वितरण और स्थानीयकरण पैटर्न हैं, साथ ही साथ अन्य महत्वपूर्ण अंतर भी हैं।

xylan

वे मुख्य हेमिकेलोसाइटिक घटक हैं जो डाइकोटाइलडोनस पौधों की माध्यमिक कोशिका की दीवारों में मौजूद हैं। वे लकड़ी और शाकाहारी पौधों के बायोमास के 25% से अधिक का प्रतिनिधित्व करते हैं और कुछ प्रजातियों के मोनोकोटीलेडन में लगभग 50% हैं।

Xylanes heteropolymers हैं जो D-xylopyranose से बना है जो 1,-1,4 बॉन्ड्स से जुड़ा हुआ है और जिसकी शॉर्ट ब्रांच हो सकती हैं। यह समूह होमोक्सिलेन और हेटरोक्सिलेन में विभाजित है, जिनमें ग्लूकोरोनोक्सिलैन और अन्य जटिल पॉलीसेकेराइड हैं।

इन अणुओं को अलग-अलग पौधों के स्रोतों से अलग किया जा सकता है: अलसी के रेशे से, चुकंदर के गूदे से, गन्ने के बस्ते से, गेहूं के चोकर से और अन्य से।

इसकी आणविक भार काफी भिन्न हो सकता है, जो कि जाइलन के प्रकार और पौधों की प्रजातियों पर निर्भर करता है। प्रकृति में पाई जाने वाली सीमा आमतौर पर 5,000 ग्राम / मोल से लेकर 350,000 ग्राम / मोल तक होती है, लेकिन यह जलयोजन की डिग्री और अन्य कारकों पर बहुत कुछ निर्भर करती है।

डी-हैंड ग्लाइकान

इस प्रकार के पॉलीसेकेराइड गैलक्टोमोन्नान्स और ग्लूकोमैनन के रूप में उच्च पौधों में पाए जाते हैं, जो β-1,4 बांडों द्वारा और डी-मैननोप्रेनोज़ और डी-ग्लूकोनोप्रेनोज़ के अवशेषों द्वारा D बॉन्ड्स द्वारा लिंक किए गए डी-मैननोप्रोपोज़ोन की रैखिक श्रृंखलाओं से बने होते हैं। -1.4, क्रमशः।

दोनों प्रकार के हाथ के ग्लाइकान में डी-गैलेक्टोप्रोपोन के अवशेष हो सकते हैं जो विभिन्न पदों पर अणु की रीढ़ से जुड़े होते हैं।

गैलेक्टोमेनांस कुछ नट और तिथियों के एंडोस्पर्म में पाए जाते हैं, वे पानी में अघुलनशील होते हैं और सेल्यूलोज के समान संवहन के लिए। दूसरी ओर, ग्लूकोमानन, सॉफ्टवुड की कोशिका भित्ति के मुख्य हेमामेलुलोसाइटिक घटक हैं।

β-glucans

ग्लूकान अनाज अनाज के हेमामेलुलोसाइटिक घटक हैं और मुख्य रूप से घास और जहर में पाए जाते हैं। इन पौधों में, सेल विकास के दौरान सेल्यूलोज माइक्रोफाइबर से जुड़े with-ग्लुकन मुख्य अणु होते हैं।

इसकी संरचना रैखिक है और इसमें मिश्रित ran-1,4 (70%) और (-1,3 (30%) बंधों के माध्यम से ग्लूकोपीरोजेन अवशेष शामिल हैं। अनाज के लिए रिपोर्ट किए गए आणविक भार 0.065 से 3 x 10e6 g / mol के बीच भिन्न होते हैं, लेकिन उन प्रजातियों के सापेक्ष अंतर होते हैं जहां उनका अध्ययन किया जाता है।

Xyloglycans

यह हेमामेलुलोसाइटिक पॉलीसेकेराइड उच्च पौधों में पाया जाता है और सेल की दीवारों के सबसे प्रचुर संरचनात्मक सामग्री में से एक है। डाइकोटाइलडोनस एंजियोस्पर्म में यह 20% से अधिक दीवार पॉलीसेकेराइड का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि घास और अन्य मोनोकॉट में यह 5% तक का प्रतिनिधित्व करता है।

Xyloglycans एक सेल्यूलोज जैसे कंकाल से बना होता है, जो ly-1,4 बंधों से जुड़ी ग्लूकोपीरोपेनोज़ इकाइयों से बना होता है, जो ६-डी-ज़ीलोप्रोपोज़े अवशेषों से जुड़ी होती है, जो कि कार्बन ६ पर स्थित है।

ये पॉलीसैकराइड्स हाइड्रोजन बंध के माध्यम से कोशिका भित्ति के सेलुलोज माइक्रोफाइबर से कसकर बंधे होते हैं, जो सेल्युलोसाइट नेटवर्क के स्थिरीकरण में योगदान करते हैं।

जैवसंश्लेषण

अधिकांश झिल्लीदार पॉलीसेकेराइड बहुत विशिष्ट सक्रिय न्यूक्लियोटाइड शर्करा से संश्लेषित होते हैं।

इन शर्करा का उपयोग गोलगी कॉम्प्लेक्स में ग्लाइकोसिलेट्रांसफेरेज एंजाइम द्वारा किया जाता है, जो मोनोमर्स और प्रश्न में बहुलक के संश्लेषण के बीच ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के गठन के लिए जिम्मेदार है।

CSLC आनुवंशिक परिवार द्वारा एन्कोडेड सेल्यूलोज संश्लेषण के लिए जिम्मेदार प्रोटीन के परिवार के सदस्यों द्वारा xyloglycans के सेल्युलोसाइट कंकाल को संश्लेषित किया जाता है।

विशेषताएं

जिस प्रकार इसकी रचना अध्ययन की गई पौधों की प्रजातियों के आधार पर भिन्न होती है, वैसे ही हेमामेल्यूलोज के कार्य भी। मुख्य हैं:

जैविक कार्य

पौधों और कोशिकाओं के समान कोशिकाओं वाले अन्य जीवों की कोशिका भित्ति के निर्माण में, हेमिकेल्यूलोज के विभिन्न वर्ग संरचनात्मक मामलों में आवश्यक कार्यों को पूरा करते हैं, जो सेल्यूलोज के साथ गैर-सहसंयोजक की उनकी क्षमता के लिए धन्यवाद करते हैं।

Xylan, hemicelluloses के प्रकारों में से एक, विशेष रूप से कुछ पौधों की प्रजातियों द्वारा विकसित माध्यमिक सेल की दीवारों के सख्त होने में महत्वपूर्ण हैं।

कुछ पौधों की प्रजातियों में, जैसे कि इमली, बीज, स्टार्च के बजाय, xyloglucans को संचित करते हैं जो कोशिका भित्ति में मौजूद एंजाइमों की क्रिया के लिए धन्यवाद देते हैं और यह अंकुरण प्रक्रियाओं के दौरान होता है, जहाँ भ्रूण में ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। बीज।

कार्य और वाणिज्यिक महत्व

खाद्य उद्योग में उपयोग किए जाने वाले योजक के उत्पादन के लिए इमली जैसे बीज में संग्रहित हेमिकेल्यूलोज का व्यावसायिक रूप से शोषण किया जाता है।

इन योजक के उदाहरण "इमली गम" और "गम" ग्वार "या" ग्वारन "(फलियां की एक प्रजाति से निकाले गए) हैं।

बेकरी उद्योग में, अरबिनॉक्सिलन्स की उपस्थिति प्राप्त उत्पादों की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकती है, उसी तरह, उनकी विशिष्ट चिपचिपाहट के कारण, वे बीयर उत्पादन को भी प्रभावित करते हैं।

कुछ पौधों के ऊतकों में कुछ प्रकार के सेलूलोज़ की उपस्थिति जैव ईंधन के उत्पादन के लिए इन ऊतकों के उपयोग को बहुत प्रभावित कर सकती है।

आमतौर पर, इन कमियों को दूर करने के लिए हेमिकेलुलोसिक एंजाइमों को जोड़ना एक आम बात है। लेकिन आणविक जीव विज्ञान और अन्य अत्यधिक उपयोगी तकनीकों के आगमन के साथ, कुछ शोधकर्ता ट्रांसजेनिक पौधों के डिजाइन पर काम कर रहे हैं जो विशिष्ट प्रकार के हेमिकेलुलोज का उत्पादन करते हैं।

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