纤维二糖：特征，结构，功能 - 生物学

纤维二糖是葡萄糖的二糖，其包含纤维素，并且是通过纤维素或新questosa的部分水解而获得的，所述纤维素或neoquestosa是由存在于玉米谷物中的果糖和葡萄糖组成的三糖（Fruct-Gluc-Fruct）。

化学家Zdenko Hans Skraup在1901年描述了这种二糖，他确定纤维素是由相同二糖：纤维二糖的重复单元组成的均多糖。

纤维二糖的Haworth表征（来源：Edgar181，通过Wikimedia Commons）

纤维素是植物界中的主要结构多糖，因为它存在于植物细胞的细胞壁中。因此，纤维二糖和纤维素都具有重要的功能。

纤维二糖本身不存在于自然界中。这被认为是降解另一种更长的多糖的中间体化合物，也就是说，它仅通过纤维素水解而获得。

纤维二糖可以通过葡萄糖苷酶从葡萄糖合成，该酶在一个D-吡喃葡萄糖的1位碳和另一个D-吡喃葡萄糖的4位碳之间形成一个β-糖苷键（4- O-β-D-吡喃葡萄糖基）。

为了获得作为最终产物的纤维素，已经进行了各种研究来开发纤维二糖的合成生产系统。但是，该化合物的合成和生产要比从植物生物体中获得昂贵得多。

当前，纤维二糖是通过纤维素的细菌水解来分离的，因为某些细菌具有纤维二糖水解酶和内切纤维素酶，这些酶是纤维素降解成二糖所必需的。

特点

纤维二糖的最独特特征是其组成的单糖通过β-1,4型键连接在一起，其构型使其对α-葡糖苷酶以及具有α-1键的化合物的水解具有“抗性”。，4不能是β-葡萄糖苷酶的底物。

纤维素中的纤维二糖链可以平行或反平行方式分组。这些之间的方向变化导致形成I型纤维素（平行的纤维二糖链的方向）或II型纤维素（反平行形式的纤维二糖链的方向）。

I型纤维素是常见和野生植物的植物纤维中的天然形式，而II型纤维素是通过将已经水解为纤维二糖的I型纤维素重结晶而形成的。

植物中纤维素的生物合成通过糖基转移酶和纤维素酶合酶来协调，这些酶使用UDP-葡萄糖或纤维二糖作为底物。通常，该底物衍生自蔗糖。

纤维二糖的另一个独特化学特征是其还原能力，这就是为什么它像乳糖，异麦芽糖和麦芽糖一样被归为还原糖的原因。

纤维二糖是由4-O-β-D-吡喃葡萄糖基-β-D-吡喃葡萄糖（β-D-Glcp-（1,4）-D-Glc）组成的二糖。组成纤维二糖的两个单糖是D-葡萄糖的立体异构体，通式为C6H12O6，并通过β-1,4型糖苷键连接。

因此，纤维二糖的分子式为C 12 H 22 O 11，因为形成糖苷键的氧以水（H 2 O）的形式释放。

纤维素（通过β-1,4键连接的纤维二糖）的结构已成为许多研究的主题，但是，尚未获得完整的晶体学描述。

纤维素结构中存在的纤维二氧体可在3'和6'位置的碳原子处的相邻纤维二氧体的内环氧之间形成氢键。氢桥是每个糖残基相对于第一个“翻转”而形成带状或阶梯状链的结果。

纤维二糖的结构通常在书中以带有通过其β键和纤维素结构相连的Haworth投影的形式表示，这有助于其在细胞壁结构中的可视化，因为它代表了细胞壁的桥梁。氢键和糖苷键。

纤维素的分子量可以高达数百万，并且其高的机械和化学耐受性是由于纤维二糖链以平行的方式取向并在纵轴上排列，从而建立了大量的分子间氢键。，这导致了高度结构化的微纤维。

纤维二糖是纤维素的一种成分，是植物细胞壁的主要结构成分。这是在水中的纤维状，耐性和不溶性物质。

纤维素和纤维二糖尤其集中在甘蔗，茎，树干和所有木本植物组织中。

在纤维素中，纤维二糖分子以线性方式取向。纤维素纤维可以由5,000-7,500单位纤维二糖组成。将它们结合在一起的键的类型及其结构特征使这种多糖成为一种非常耐久的材料。

植物产生的进化优势之一是与细胞壁中纤维二糖分子结合的β-1,4键。大多数动物不能使用纤维素作为能源，因为它们缺乏能够水解这些键的酶。

人类当前面临的挑战是生产生物燃料以获得对环境安全的能源。因此，正在对诸如木质纤维素酶的酶进行测试，所述酶通过水解构成纤维素的纤维二糖单元之间的糖苷键（β-1,4）来释放能量。