Classification de l'hémicellulose, structure, biosynthèse, fonctions

Hémicellulose C'est un terme utilisé pour désigner un groupe très diversifié de polysaccharides présents dans les parois cellulaires de nombreuses plantes et qui représentent plus d'un tiers de la biomasse de ces structures.

Le concept a été proposé par Johann Heinrich Schulze pour désigner les polysaccharides autres que l'amidon et en association avec la cellulose qui étaient amovibles des parois cellulaires des plantes supérieures par l'utilisation de solutions alcalines.

Représentation graphique de la structure moléculaire du xylano, une hémicellulose (source: Yikrazuul [domaine public] via Wikimedia Commons)

Ces polysaccharides sont composés de squelettes de glucane unis par des liaisons β-1,4 qui ont des substituants glycosylés différents et qui sont capables d'interagir les uns avec les autres et avec des fibres de cellulose par des ponts d'hydrogène (interactions non covalentes).

Contrairement à la cellulose, qui forme des microfibres fortement emballées, l'hémicellulius a des structures plutôt amorphes, qui sont solubles dans des solutions aqueuses.

Étant donné que plus d'un tiers du poids sec des cellules végétales correspond à une hémicemule, il existe actuellement beaucoup d'intérêt sur la production de biocarburants et d'autres composés chimiques en traitant ces polysaccharides.

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Classification et structure

Hémiremule est actuellement divisé en quatre types de molécules structurellement différentes: xylans, glycanos, β-glucanes et xyloglucanos. Ces trois types d'hémicellulose ont des modèles de distribution et de localisation différents, en plus d'autres différences importantes.

Xilanos

Ce sont les principaux composants hémicellulocytaires présents dans les parois cellulaires secondaires des plantes dicotylédones. Ils représentent plus de 25% de la biomasse des plantes ligneuses et herbacées et environ 50% dans certaines espèces monocotylédones.

Les xylans sont des hétéropolymères composés de D-xylopylaeais liés par des liaisons β-1,4 et qui peuvent avoir de courtes ramifications. Ce groupe est subdivisé en homoxylans et hétéroxyens, parmi lesquels sont des glucoronoxylans et d'autres polysaccharides complexes.

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Ces molécules peuvent être isolées de différentes sources de plantes: de la fibre de lin, de la pulpe de betterave, de la bagasse de canne à sucre, du son de blé et autres.

Son poids moléculaire peut varier considérablement, selon le type de xylane et les espèces végétales. La gamme trouvée dans la nature couvre généralement à partir de 5.000 g / mol jusqu'à plus de 350.000 g / mol, mais cela dépend beaucoup du degré d'hydratation et d'autres facteurs.

D-Man Glycan

Ce type de polysaccharide se trouve dans les plantes supérieures sous forme de galactomans et de glucomans, qui sont composés de chaînes linéaires de manpopirosases D liées par des liaisons β-1,4 et par des résidus de d-manpopylas et de d-glucopopirans unis par β Les liens β par les liens β β -1,4, respectivement.

Les deux types de glycanos peuvent avoir des résidus de D-Galatopiranosa unis au squelette principal de la molécule dans différentes positions.

Galactoman. Les Glucomanais, en revanche, sont les principaux composants hémicellulocytaires des parois de cellules en bois doux.

β-glucanes

Les gluans sont les composants hémicellulocytaires des grains de céréales et sont principalement dans les graminées et les poacées en général. Dans ces plantes, les β-glucanes sont les principales molécules associées aux microfibres de cellulose pendant la croissance cellulaire.

Sa structure est linéaire et se compose de résidus de glucopophane unis à travers des liaisons mixtes mixtes β-1,4 (70%) et β-1,3 (30%) (30%) (30%). Les poids moléculaires signalés pour les céréales varient entre 0.065 à 3 x 10e6 g / mol, mais il y a des différences liées à l'espèce où elles sont étudiées.

Xiloglucanos

Ce polysaccharide hémicellulocytaire se trouve dans les plantes supérieures et est l'un des matériaux structurels les plus abondants des parois cellulaires. Dans les angiospermes dicotylédones, il représente plus de 20% des polysaccharides muraux, tandis que dans les graminées et autres monocotylédons, il représente jusqu'à 5%.

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Les xiloglucanos sont composés d'un squelette similaire à celui de la cellulose, composé d'unités glucopyranes liées par des liaisons β-1,4, qui est liée à des résidus α-d-xylopyranous à travers son carbone en position 6.

Ces polysaccharides se lient étroitement aux microfibres de cellulose de la paroi cellulaire par des ponts d'hydrogène, contribuant à la stabilisation du réseau cellulocytaire.

Biosynthèse

La plupart des polysaccharides membranaires sont synthétisés à partir de sucres nucléotidiques activés très spécifiques.

Ces sucres sont utilisés par les enzymes de glycosyltransférase dans le complexe Golgi, responsable de la formation de liens glucosidiques entre les monomères et la synthèse du polymère en question.

Le squelette cellulocytaire xyloglucan est synthétisé par des membres de la famille des protéines responsables de la synthèse de la cellulose, codée par la famille génétique CSLC.

Les fonctions

Ainsi que sa composition varie en fonction des espèces végétales étudiées, les fonctions de l'hémicellulius. Les principaux sont:

Fonctions biologiques

Dans la formation de la paroi cellulaire des plantes et d'autres organismes avec des cellules similaires aux cellules végétales, les différents types d'hémicellous remplissent des fonctions essentielles en matière structurelle grâce à leur capacité à s'associer non de manière covalente à la cellulose.

Les Xilanos, l'un des types d'hémicelule, sont particulièrement importants dans le durcissement des parois cellulaires secondaires développées par certaines espèces végétales.

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 la graine.

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Fonctions commerciales et importance

L'hémicellulose stockée dans des graines telles que le tamarin est exploitée commercialement pour la production d'additifs employés dans l'industrie alimentaire.

Un exemple de ces additifs est le caoutchouc de Tamarindo "et le caoutchouc" "guar" ou "guaran" (extrait d'une sorte de légumineuse).

Dans l'industrie boulanger, la présence d'arabinoxyans peut affecter la qualité des produits obtenus, de la même manière que, en raison de sa viscosité caractéristique, ils affectent également la production de bière.

La présence d'un certain type de cellulose dans certains tissus végétaux peut considérablement affecter l'utilisation de ces tissus pour la production de biocarburants.

Habituellement, l'ajout d'enzymes hémicelule est une pratique courante pour surmonter ces inconvénients. Mais avec l'avènement de la biologie moléculaire et d'autres techniques très utiles, certains chercheurs travaillent sur la conception de plantes transgéniques qui produisent des types spécifiques d'hémicellulose.

Les références

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