Xylóza

Xylóza bol prvý cukor izolovaný z dreva, podľa čoho je pomenovaná (zo starogréckeho ξύλον, "xylon", „drevo“). Xylóza je monosacharid, konkrétne aldopentóza, teda sacharid s piatimi uhlíkmi a aldehydovou skupinou. Pochádza z hemicelulózy, jednou z hlavných zložiek biomasy. Podobne ako väčšina cukrov, i xylóza môže zaujímať niekoľko štruktúr podľa okolitých podmienok. Keďže má voľnú aldehydovú skupinu, je to redukujúci cukor.
Štruktúra.
Acyklická forma xylózy má vzorec HOCH2(CH(OH))3CHO. Cylické poloacetálové izoméry sú v roztokoch bežnejšie než lineárna forma a existujú v dvoch podobách: ako pyranózy, teda šesťčlenné kruhy (s piatimi atómami uhlíka a jedným atómom kyslíka), alebo furanózy, teda päťčlenné kruhy (so štyrmi atómami uhlíka a jedným atómom kyslíka). Každý z týchto kruhov potom existuje v dvoch podobách podľa relatívnej orientácie anomérnej hydroxylovej skupiny.
Dextrorotačná forma, -xylóza, je prírodný enantiomér, ktorýsa vyskytuje v živých organizmoch. Levorotačná forma, -xylóza, sa dá syntetizovať umelo.
Výskyt.
Xylóza je hlavný stavebný kameň hemicelulózy xylánu, ktorý tvorí asi 30 % niektorých rastlín (napríklad brezy), ale omnoho menej u iných (smrek a borovica majú asi len 9 % xylánu). Xylóza je inak všade prítomná a nachádza sa v embryách väčšiny jedlých rastlín. Ako prvý ju z dreva izoloval fínsky vedec Koch v roku 1881, ale prvýkrát sa stala komerčne dostupnou, s cenou podobnou sacharóze, až v roku 1930.
Xylóza je takisto prvý sacharid, ktorý sa pridáva na serínové a treonínové reziduá v proteoglykánovej O-glykozylácii, takže je to prvý sacharid v biosyntetickej dráhe väčšiny aniónových polysacharidov, ako sú heparansulfát a chondroitínsulfát.
Xylóza sa takisto nachádza u niektorých chrobákov druhoch rodu "Chrysolina", ktoré majú srdcové glykozidy (ktorých súčasťou je xylóza) v obranných žľazách.
Použitie.
Chemikália.
Kyselinou katalyzovanou degradáciou hemicelulózy vzniká furfural, prekurzor syntetických polymérov a tetrahydrofuránu.
Ľudská spotreba.
Xylóza je metabolizovaná ľudmi, aj keď to nie je hlavná živina a z veľkej časti je vylučovaná obličkami. Ľudia vedia získať xylózu len z potravy (nedokážu ju syntetizovať). V eukaryotických organizmoch je prítomná oxidoreduktázová dráha. Ľudia majú enzým proteín xylozyltransferázu (XYLT1, XYLT2), ktorý prenáša xylózu z UDP na serínové reziduum proteínu v proteoglykánoch.
Xylóza obsahuje 2,4 kalórie na gram (menej než glukóza alebo sacharóza, ktoré majú asi 4 kalórie na gram).
Zvieracia medicína.
Xylóza sa v zvieracej medicíne používa na test na malabsorpciu, pri ktorom sa po postení podáva vo vode. Ak sa xylóza deteguje v krvi a/alebo moči v priebehu najbližších hodín, bola absorbovaná v črevách.
Vysoké dávky xylózy, rádovo 100 g/kg hmotnosti zvieraťa, sú relatívne dobre tolerované u zvierat a podobne ako v štúdiách u ľudí, časť príjmu xylózy prechádza črevami nestrávená.
Tvorba vodíka.
V roku 2014 bol ohlásený proces, v ktorom bola xylóza premenená na vodík pri nízkej teplote (50 °C) a atmosférickom tlaku s použitím enzýmov s takmer 100% teoretickým výťažkom. Tento proces zahŕňa 13 enzýmov vrátane novej polyfosfátxylulokinázy.
Deriváty.
Redukciou glukózy pomocou katalytickej hydrogenácie vzniká xylitol, umelé sladidlo.