ВОСКОВИ (БИОЛОШКИ): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, ФУНКЦИЈА, ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Восак је хидрофобни материјал сачињен од дугог ланца масних киселина и алкохола (естри дугог ланца масних киселина и алкохола). У природи имају више функција, јер их природно производе многе биљне и животињске врсте.

Реч „восак“ (од енглеског воска) потиче од латинске речи „восак“, која се односи на супстанцу коју производе пчеле и користе се за изградњу чешља. Израз у енглеском језику користи се са истом конотацијом, јер потиче од англосаксонске речи „вок“ која се такође користи за описивање пчелињег воска (на енглеском пчелињи восак).

Саћа (Слика Пекелса на ввв.пикабаи.цом)

Узимајући у обзир горе наведено, тада се подразумева да дефиниција "воска" обухвата скуп супстанци које имају неке карактеристике, али не морају нужно имати иста хемијска и / или физичка својства.

Међутим, без обзира на хемијски идентитет, воскови су високо хидрофобне материје које служе различитим сврхама у зависности од организма који их производи. Велики број живих бића користи их као главну супстанцу резерве енергије, док их други користе као заштитне супстанце на својој површини.

Иако су једнако уобичајени код биљака и животиња, биљни воскови су они који су описани највећим интензитетом (и неке од одређених животиња), јер имају биолошки значај за ове организме, а такође и антрополошки са индустријског становишта.

Структура воскова

Воскови су класично дефинисани као алкохолни естери масних киселина дугог ланца, окарактерисане дужином од 24-30 атома угљеника, које се повезују са примарним алкохолима од 16-36 атома угљеника (исто тако, могу се повезати са алкохолима из стероидна група).

Настају реакцијама које укључују "сједињење" алкохола и масне киселине, мање или више, као што следи:

ЦХ3 (ЦХ2) нЦХ2ОХ (алкохол) + ЦХ3 (ЦХ2) нЦООХ (масна киселина) → ЦХ3 (ЦХ2) нЦХ2ЦООХЦХ2 (ЦХ2) ЦХ3 (естер воска) + Х2О (вода)

Природа алифатских компоненти воскова може бити изузетно променљива, а могу се наћи између ових масних киселина, примарних и секундарних алкохола, угљоводоника, стеролошких естера, алифатских алдехида, кетона, дикетона, триацилглицерола, тритерпена и стерола, између осталих.

На исти начин, и дужина ланца и степен засићености и разгранатости масних киселина и осталих алифатичких компоненти воскова зависе од њиховог порекла.

Знајући то, показало се да су ти воскови произведени у биљкама различити и они које производе, на пример, морске животиње и копнене животиње.

Својства воска

Воскови имају различита физичко-хемијска својства која се могу сажети у малом списку:

- Његова текстура може варирати од меке и управљиве до тврде (пластичне) или „ломљиве“ на 20 ° Ц

- Обично су врло ниског вискозитета

- Високо су нерастворљиви у води, али се налазе у органским растварачима, мада тај процес доста зависи од температуре

Функција

Воскови испуњавају више функција и у животињском и у биљном царству, јер су у природи изузетно уобичајене супстанце.

Код животиња

Воскови представљају главно једињење складиштења енергије плутајућих микроорганизама који чине планктон.

Дакле, воскови су уједно и један од главних метаболичких извора у основи ланца исхране морских животиња.

Животиње имају посебне дермалне жлезде које луче восак како би заштитиле своју кожу и длаке, чинећи их флексибилнијим, подмазаним и водоодбојним структурама.

Птице имају жлезду познату као "уропигеал" жлезда, која стално лучи восак, због чега је одговорна за одржавање перја "непромочивим".

У биљкама

Примарна функција воскова у биљним организмима је заштита ткива.

Добар пример за то је воштани премаз на листовима многих биљака, који смањује дехидрацију топлоте изазвану сунчевом светлошћу.

Други пример који се може поменути је воштани премаз који многе семенке садрже у свом омотачу, а који им помаже да избегну губитак воде током складиштења.

Ови воскови су обично уграђени између полимера цутин и суберин, који чине аморфни слој на спољној површини биљке. Многе биљке имају епикутикуларни слој воштаних кристала који прекривају кутикулу и дају им сивкаст или жућкаст изглед.

Воскови не само да спречавају губитак воде, већ такође могу помоћи биљци да спречи неке гљивичне или бактеријске патогене и играју темељну улогу у интеракцијама биљака и инсеката, осим што спречавају штету узроковану ултраљубичастим зрачењем.

У индустрији

Воскови биолошког порекла су такође веома корисни са индустријског становишта, јер се користе у производњи лекова, козметике итд.

Лосиони који се обично користе за хидратацију коже, као и лакови и неке масти састоје се од масних мешавина са пчелињим воском, бразилским палминим воском, воском од јагњеће вуне, воском за китове сперме итд.

Воскови се такође широко користе у индустријским премазима који омогућавају отпорност на воду, као и у производњи супстанци које се користе за полирање аутомобила.

Користе се за пластифицирање врућих растопина, за подмазивање радне опреме у металуршкој индустрији и да омогуће одложено ослобађање једињења која се користе у пољопривреди и фармакологији.

Врсте воскова

Воскови могу бити природни или синтетички. "Природни" воскови такође могу имати органско или минерално порекло, последњи су производ прераде лигнита (угља), тако да су углавном необновљиви (попут вазелина или вазелина).

Воскови животињског и / или биљног порекла сматрају се обновљивим и модификованим природним восковима, јер се могу модификовати, на пример, хемијским поступцима као што су хидрогенација и реестерификација.

Тако се у биолошком контексту воскови класификују према извору из кога су добијени.

- Воћки од поврћа

Биљке производе различите врсте воскова у различитим деловима тела: у лишћу, цвећу, плодовима или семенкама.

Какав је биосинтетски пут?

Алифатске компоненте воћа из поврћа синтетишу се у епидермалним ћелијама из масних киселина са веома дугим ланцима (20 до 34 атома угљеника).

Синтеза започиње производњом масних киселина од 16 и 18 угљеника, које у почетку потичу из строме пластида захваљујући активности растворљивих ензима који чине комплекс синтазе масних киселина.

Након тога, ове масне киселине су издужене захваљујући мулти-ензимским комплексима повезаним са мембраном познатом као елонгазе масних киселина. У сваком продужењу два атома угљеника постоје четири реакције:

- Кондензација између масног ацил естерификованог у ацетилни Цо-А молекул (супстрат) и малонил-ЦоА молекула

- смањење Б-кетоа

- дехидрација

- Еноил смањење

Описана су два главна правца за производњу компоненти воћа за поврће, један је пут редукције ацила, а други пут декарбонилације. Први резултира синтезом алкохола и естера воска, док други производи алдехиде, алкане, секундарне алкохоле и кетоне.

Пут смањења ацила

Естери ацил-ЦоА добијени издуживањем ланца редукују се у двостепеној реакцији која укључује пролазни интермедијер типа алдехида и катализује их ензим ацил-ЦоА редуктаза. Произведени масни алкохол се може естерификовати да би се формирао воштани естер захваљујући ензим ацил-ЦоА алкохол трансацилазе.

Стаза декарбонилације

Први корак на том путу је редукција ацил-ЦоА естера до алдехида посредованог ензим ацил-ЦоА редуктазом. Када ензим алдехид декарбонилаза уклони карбонилну групу из поменутог молекула, настаје алкан који има један мање угљен атома од масне киселине претече.

Овај угљоводон може се даље метаболизовати убацивањем хидроксилне групе у ланац преко хидроксилазе или оксидазе, формирајући секундарни алкохол.

Завршни корак за производњу естера воска из алкохола и масних киселина дугог ланца катализује ензил ацил-ЦоА: алкохол трансацилазе, који је такође потребан за синтезу триацилглицерола.

- Животињски воскови

Животиње такође производе велике количине воска, посебно инсеката, китова, оваца и птица из којих се могу добити у биотехнолошке сврхе.

Њихова биолошка употреба детаљно је проучавана и, у зависности од животиње о којој је реч, могу служити заштитним и комуникацијским сврхама, између осталог.

Примери биолошких воскова

- Животињски воскови

Пчелињи восак

Као што му име каже, ову врсту воска производе пчеле, од којих је најпопуларнија Апис меллифера. Ове животиње у свом трбуху имају специјализоване жлезде које одвајају восак који користе за изградњу чешља у које одлажу јаја и организују кошницу.

Овај восак се обично добија као нуспроизвод меда и користи се у различите сврхе, како у козметологији, тако и у индустрији (производња свећа, лакова, хране, текстила, лакова итд.). Састоји се од угљоводоника, естера, слободних киселина и других, а специјализована истраживања показују да је богата церотском киселином и мирицином.

Спермацети

Сперма китова је још једна добро позната врста животињског воска, добијена из шупљине у глави кита Пхисетер мацроцепхалус, која може да произведе до 3 тоне ове материје коју користи као сонар.

Богата је масним естерима, триглицеридима, слободним алкохолима и киселинама; масни естри укључују углавном цетил палмитат (32 угљеника) и цетил миристат (30 угљеника).

Овај животињски восак широко се користи у медицини, козметологији и фармацеутским производима, као и у производњи свећа.

Међутим, тренутно постоје неки међународни прописи јер су китови убијени са једином сврхом добијања овог производа, што значи велике губитке за морску фауну.

- Воћки од поврћа

Палмин восак

Восак палми Цопернициа церифера Мартиус је бразилска врста палми која са комерцијалног становишта производи један од најважнијих биљних воскова.

Овај восак се добија са горње и доње површине палминог лишћа и има вишеструку примену како у припреми хране, тако и у козметологији, депилацији намештаја и аутомобила, производњи зубних воска са воском и сл.

Узгој воска палми (Слика Фернандо Артеага на ввв.пикабаи.цом)

Јојоба уље

Восак јојобе добије се из Симмондсиа цхиненсис, типичног грмља из сушних зона Мексика и Сједињених Држава. Њено семе је богато воском или уљем које се добија хладном прешом и које има много лековитих примена, што је једна од главних замена за китове сперме.

Сјеме биљке јојобе (Извор: Кеннетх Босма / ЦЦ БИ (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/2.0) путем Викимедиа Цоммонс)

Референце

1. Домингуез, Е., и Хередиа, А. (1998). Воскови: заборављена тема у учењу липида. Биохемијско образовање, 26 (4), 315-316.
2. Фирестоне, Д. (2006). Физичке и хемијске карактеристике уља, масти и воскова (бр. Л-0671). Аоцс Пресс.
3. Колаттукуди, ПЕ (1970). Биљни воскови. Липиди, 5 (2), 259-275.
4. Лусас, ЕВ, Риаз, МН, Алам, МС и Цлоугх, Р. (2017). Животињске и биљне масти, уља и воскови. У Приручнику за индустријску хемију и биотехнологију (стр. 823-932). Спрингер, Цхам.
5. Пост-Беиттенмиллер, Д. (1996). Биохемија и молекуларна биологија производње воска у биљкама. Годишњи преглед биљне биологије, 47 (1), 405-430.
6. Тинто, ВФ, Елуфиоие, ТО, Роацх, Ј. (2017). Воскови. Ин Пхармацогноси (стр. 443-455). Академска штампа.