Rozdiel medzi lignínom a celulózou

Kľúčový rozdiel - lignín verzus celulóza
 

Bunková stena rastlín sa skladá z primárnych a sekundárnych stien. Primárna bunková stena sa skladá z viacerých vrstiev celulózy, glukózového polysacharidu. Celulóza je najbežnejšou organickou zlúčeninou na Zemi. 33% zo všetkých rastlinných látok pozostáva z celulózy. Je to komerčne dôležitá zlúčenina používaná pri výrobe rôznych materiálov, ako je papier, liečivá a textil. Lignín je druhou najhojnejšou zlúčeninou na Zemi, prekonanou iba celulózou; vyskytuje sa hlavne v drevinách. Kľúčový rozdiel medzi lignínom a celulózou je ten celulóza je polymér uhľohydrátov zatiaľ čo lignín je nearomatický polymér bez uhľohydrátov.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je lignín
3. Čo je celulóza
4. Podobnosti medzi lignínom a celulózou
5. Porovnanie vedľa seba - lignín vs celulóza v tabuľkovej forme
6. Zhrnutie

Čo je Lignin?

Všeobecný termín lignín opisuje veľkú skupinu aromatických polymérov zostavených ako výsledok oxidačnej kopulácie 4-hydroxyfenylpropanoidov. Sú to organické polyméry prítomné ako štruktúrne zlúčeniny vo vaskulárnych rastlinách a niektorých riasach. Vo vaskulárnych rastlinách je lignín dôležitou štrukturálnou zlúčeninou počas sekundárneho zahusťovania a tvorby sekundárnej bunkovej steny. To poskytuje tuhosť kôre a drevu kmeňa a zvyšuje odolnosť proti rozpadu tým, že chráni polysacharidy bunkovej steny pred mikrobiálnou degradáciou.

Lignín hrá dôležitú úlohu v procese vedenia vody v stonkách cievnych rastlín. Polysacharidové polyméry ako celulóza prítomné v bunkovej stene rastlín sú priepustné pre vodu kvôli ich hydrofilnej povahe. Vďaka svojej aromatickej povahe je lignín hydrofóbnejší a vytvára prekážku absorpcie vody do bunkovej steny vytváraním priečnych väzieb medzi polysacharidmi. Toto poskytuje účinnú cestu pre vaskulárne tkanivo rastliny na vedenie vody bez akýchkoľvek prekážok.

Obrázok 01: Štruktúra lignínu

Okrem toho, že je to štruktúrna zlúčenina, je lignín dôležitou zlúčeninou, ktorá riadi uhlíkový cyklus a pôsobí ako pomalý rozkladný prostriedok mŕtvej vegetácie. Je hlavným obmedzujúcim faktorom pri premene rastlinnej biomasy na biopalivá.

Z komerčného hľadiska je odstránenie lignínu z rastlinnej biomasy komplikovaným a nákladným procesom. Preto sa v tejto perspektíve uskutočňuje veľa výskumných štúdií s cieľom vytvoriť rastliny s menším ukladaním lignínu a vyvinúť formu lignínu, ktorá je náchylnejšia na chemické trávenie bez námahy..

Čo je celulóza?

Celulóza je polymér zložený z ß glukózy a je najhojnejšou organickou molekulou na Zemi. Celulóza sa nachádza hlavne v rastlinách a 40% bunkovej steny rastlín je tvorených celulózou. Je usporiadaný v rôznych vrstvách v bunkovej stene rastlín, diferencovaný na primárne a sekundárne steny. Štruktúra celulózy sa skladá z lineárnych p glukózových reťazcov spojených dohromady 1-4 glyozidovými väzbami. Prítomnosť hydroxylových skupín (-OH) vyčnievajúcich z každého reťazca vo všetkých smeroch zvyšuje väzbu medzi susednými p glukózovými reťazcami. V dôsledku tohto zosieťovania sa zvyšuje pevnosť v ťahu celulózovej štruktúry. Táto vysoká pevnosť v ťahu bráni prasknutiu bunky, keď voda vstúpi do bunky pomocou osmózy. Tvar bunky sa určuje podľa usporiadania zväzkov celulózy.

Obrázok 02: Chemická štruktúra celulózy

Celulóza slúži okrem svojej primárnej funkcie ako štrukturálnej zlúčeniny ako dôležitý zdroj potravy pre niektoré zvieratá, baktérie a huby. Celulóza sa enzýmom celulázou katabolizuje na glukózu. Aj keď je celulóza dobrým zdrojom glukózy, ľudia ju nemôžu využívať, pretože v ich systémoch chýba enzým celulóza. Cicavce ako kravy trávia celulózu svojimi črevnými mikroorganizmami, ktoré majú schopnosť katabolizovať celulózu. V obchodnom aspekte je celulóza dôležitou zlúčeninou v priemysle papiera, textilu a farmaceutických výrobkov.

Aké sú podobnosti medzi lignínom a celulózou?

• Lignín a celulóza sa nachádzajú vo všetkých rastlinách.
• Sú hlavnými komponentmi bunkovej steny rastlinných buniek.
• Obe zlúčeniny sa podieľajú na poskytovaní štruktúrnej rigidity pre rastlinu.
• Sú to organické zlúčeniny.

Aký je rozdiel medzi lignínom a celulózou?

Lignin vs celulóza
Lignin je aromatický polymér bez uhľohydrátov nachádzajúci sa v rastlinách.	Celulóza je polymér uhľohydrátov (β glukózy) nachádzajúci sa v rastlinách.
umiestnenia
Lignin je v podstate prítomný v sekundárnej bunkovej stene, keď rastlina narazí na sekundárne zhrubnutie.	Celulóza je prítomná v primárnej bunkovej stene.
štruktúra
Lignin je trojrozmerný.	Celulóza je lineárna štruktúra s lineárnymi P glukózovými reťazcami.
Krížové prepojenie
Lignín má krížové väzby medzi fenolickými polymérmi.	Celulóza má krížové väzby medzi susednými -OH skupinami p glukózových reťazcov.
bonds
Lignín vytvára esterové alebo éterové väzby.	Celulóza vytvára vodíkové väzby alebo P 1-4 glykozidické.
Interakcia s vodou
Lignín je hydrofóbny.	Celulóza je hydrofilná.

Zhrnutie - lignín vs celulóza

Celulóza a lignín sú dôležitými štruktúrnymi zložkami bunkovej steny rastlín. Celulóza je polymér ß glukózy a je prítomný v primárnej bunkovej stene. Lignín, aromatický polymér, pomáha sekundárnemu zahusťovaniu a je v zásade prítomný v sekundárnej bunkovej stene. Toto je rozdiel medzi lignínom a celulózou. Vďaka svojim rôznym chemickým a fyzikálnym vlastnostiam sa podieľajú na mnohých rôznych funkciách vnútri systému cievnych rastlín.

Referencie:

1. „Celulóza v rastlinách: funkcia a štruktúra“. Study.com, n.d. Web. K dispozícii tu. 3. augusta 2017.
2. Vanholme, Ruben, Brecht Demedts, Kris Morreel, John Ralph a Wout Boerjan. "Biosyntéza a štruktúra lignínu." Fyziológia rastlín. Americká spoločnosť rastlinných biológov, júl 2010. Web. K dispozícii tu. 3. augusta 2017.

S láskavým dovolením:

1. „Celulózový prameň“ Autor: Karol Głąbpl.- vlastné práce od: Glazer, A. W. a Nikaido, H. (1995). Mikrobiálna biotechnológia: základy aplikovanej mikrobiológie. San Francisco: W. H. Freeman, str. 340. ISBN 0-71672608-4 (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia
2. „Ligninová štruktúra“ Autor: Laghi.l (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia