XYLOSE: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2024

Le xylose est un monosaccharide à cinq atomes de carbone ayant un groupe fonctionnel aldéhyde, il est donc classé, avec des apparentés comme ribose et arabinose, dans le groupe des sucres aldopentoses.

Koch, en 1881, fut le premier à le découvrir et à l'isoler du bois. Depuis lors, de nombreux scientifiques l'ont classé comme l'un des sucres les plus «rares» et les plus rares étant donné les difficultés et les coûts de son obtention.

Projection de Fisher pour le D- et L-Xylose (Source: akane700 via Wikimedia Commons)

En 1930, cependant, une coopérative américaine a réussi à l'obtenir à partir de la cosse de la graine de coton, un matériau beaucoup moins cher, et depuis lors, il est devenu populaire comme sucre pouvant être obtenu à des prix comparables à ceux de la production de saccharose.

Actuellement, diverses méthodes sont utilisées pour l'isoler du bois de différentes espèces de plantes ligneuses et de certains déchets.

Ses dérivés sont largement utilisés comme édulcorants dans les aliments et les boissons développés pour les diabétiques, car ils ne contribuent pas à l'augmentation de la glycémie. Le dérivé le plus synthétisé utilisé comme édulcorant est le xylitol.

L'utilisation du xylose comme source de carbone dans l'industrie de la fermentation alcoolique est devenue à cette époque l'un des points les plus importants de la recherche scientifique.

caractéristiques

Comme le glucose, le xylose a un goût sucré et certaines études ont montré qu'il contient environ 40% du goût sucré du glucose.

En tant que réactif, il est disponible dans le commerce sous forme de poudre cristalline blanche. Il a, comme beaucoup d'autres sucres pentoses, un poids moléculaire d'environ 150,13 g / mol et une formule moléculaire de C5H10O5.

Compte tenu de sa structure polaire, ce monosaccharide est facilement soluble dans l'eau et a un point de fusion autour de 150 ° C.

Structure

La forme ou isomère la plus courante dans la nature est le D-xylose, tandis que la forme L-xylose est celle obtenue par synthèse chimique pour un usage commercial.

Ce glucide a quatre groupes OH et grâce à son groupe aldéhyde libre, il est considéré comme un sucre réducteur. Comme les autres sucres, selon le milieu où il se trouve, il peut être trouvé de différentes manières (en ce qui concerne la forme de son anneau).

Projection Haworth pour Xylose (Source: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Les isomères cycliques (hémiacétals) peuvent être trouvés en solution sous forme de pyranes ou de furanes, c'est-à-dire sous forme d'anneaux de six ou cinq liaisons qui, à leur tour, en fonction de la position du groupe hydroxyle anomérique (-OH), peuvent avoir des formes plus isomères.

Caractéristiques

Dans les cellules

Comme d'autres saccharides tels que le glucose, le fructose, le galactose, le mannose et l'arabinose, ainsi que certains sucres aminés dérivés, le D-xylose est un monosaccharide qui peut être couramment trouvé en tant que partie structurelle de grands polysaccharides.

Il représente plus de 30% de la matière issue de l'hydrolyse de l'hémicellulose d'origine végétale et peut être fermenté en éthanol par certaines bactéries, levures et champignons.

En tant que constituant principal des polymères de xylane dans les plantes, le xylose est considéré comme l'un des glucides les plus abondants au monde après le glucose.

L'hémicellulose est composée majoritairement d'arabinoxylane, un polymère dont le squelette est composé de xyloses liés par des liaisons β-1,4, où les résidus arabinose peuvent être liés dans les groupes -OH aux positions 2 'ou 3'. Ces liaisons peuvent être dégradées par des enzymes microbiennes.

Par la voie métabolique du pentose phosphate dans les organismes eucaryotes, le xylose est catabolisé en xylulose-5-P, qui sert d'intermédiaire dans cette voie pour la synthèse nucléotidique ultérieure.

Xylose dans le nectar

Jusqu'à il y a un peu plus de dix ans, les principaux sucres présents dans le nectar floral étaient le glucose, le fructose et le saccharose. Malgré eux, deux genres de la famille des Proteaceae possèdent un quatrième monosaccharide: le xylose.

Les genres Protea et Faurea ont ce saccharide à des concentrations allant jusqu'à 40% dans leur nectar, ce qui a été difficile à expliquer car il semble être désagréable (voyant ou savoureux) pour la plupart des pollinisateurs naturels de ces plantes.

Certains auteurs considèrent cette caractéristique comme un mécanisme de prévention pour les visiteurs de fleurs non spécifiques, tandis que d'autres pensent que sa présence a plus à voir avec la dégradation des parois cellulaires des nectaires par des champignons ou des bactéries.

En médecine

Le D-xylose est également utilisé comme intermédiaire dans la fabrication de médicaments ayant des fonctions thérapeutiques. Il est utilisé comme substitut du sucre à des fins anti-caries (anti-caries).

Dans le domaine de la médecine vétérinaire, il est utilisé pour le test de malabsorption et de la même manière, il est impliqué dans les procédures d'évaluation de la capacité d'absorption intestinale des sucres simples chez l'homme.

Dans l'industrie

Comme mentionné précédemment, l'une des utilisations les plus courantes du xylose, sur le plan commercial, est en tant que supplément nutritionnel édulcorant hypocalorique et son utilisation est approuvée par la FDA (Food and Drug Administration)..

La production de carburants alternatifs tels que l'éthanol est réalisée principalement grâce à la fermentation des glucides présents dans la biomasse végétale, qui représente une source à long terme dudit alcool.

Le xylose est le deuxième glucide le plus abondant dans la nature, car il fait partie de l'hémicellulose, un hétéropolysaccharide présent dans la paroi cellulaire des cellules végétales et qui est une partie importante des fibres du bois.

De nombreux efforts sont actuellement déployés pour réaliser la fermentation de ce sucre afin de produire une plus grande quantité d'éthanol à partir de tissus végétaux, en utilisant à cet effet des microorganismes génétiquement modifiés (notamment des bactéries et des levures).

Effets du xylose sur le métabolisme animal

Le xylose semble être très peu utilisé par les animaux monogastriques (animaux avec un seul estomac, différents des ruminants, avec plus d'une cavité gastrique).

Chez les volailles et les porcs, lorsque trop de D-xylose est inclus dans leur alimentation quotidienne, une diminution linéaire peut être observée dans le gain de poids quotidien moyen, dans l'efficacité alimentaire et dans la teneur en matière sèche excrétée.

Ceci s'explique par l'incapacité de la plupart des animaux à la dégradation des polymères d'hémicellulose, pour lesquels différents groupes de recherche ont été chargés de rechercher des alternatives telles que les enzymes exogènes, l'inclusion de probiotiques et de micro-organismes dans le régime, etc.

On sait très peu de choses sur l'utilisation métabolique du xylose chez les vertébrés, cependant, on sait que son ajout en tant que complément nutritionnel finit généralement comme un produit d'excrétion dans l'urine.

Références

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