Różnica między ligniną a celulozą

Kluczowa różnica - lignina vs. celuloza
 

Ściana komórki roślinnej składa się ze ścian pierwotnych i wtórnych. Pierwotna ściana komórkowa składa się z wielu warstw celulozy, polisacharydu glukozy. Celuloza jest najczęstszym związkiem organicznym na ziemi. 33% całej materii roślinnej składa się z celulozy. Jest to ważny z handlowego punktu widzenia związek stosowany do produkcji różnych materiałów, takich jak papier, farmaceutyki i tekstylia. Lignina jest drugim najliczniejszym związkiem na ziemi, przewyższonym jedynie przez celulozę; jest obecny głównie w drzewiastych roślinach. Kluczowa różnica między ligniną a celulozą jest taka celuloza jest polimerem węglowodanów podczas lignina jest nie węglowodanowym aromatycznym polimerem.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest Lignin
3. Co to jest celuloza
4. Podobieństwa między ligniną a celulozą
5. Porównanie obok siebie - Lignina kontra celuloza w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie

Co to jest Lignin?

Ogólny termin lignina opisuje dużą grupę aromatycznych polimerów zebranych w wyniku utleniającego sprzęgania 4-hydroksyfenylopropanoidów. Są to organiczne polimery obecne jako związki strukturalne w roślinach naczyniowych i niektórych algach. W roślinach naczyniowych lignina jest ważnym związkiem strukturalnym podczas wtórnego zagęszczania i tworzenia wtórnej ściany komórkowej. Zapewnia to sztywność kory i drewna łodygi i nadaje odporność na rozkład poprzez ochronę polisacharydów ściany komórkowej przed degradacją mikrobiologiczną.

Lignina odgrywa ważną rolę w procesie przewodzenia wody w łodygach roślin naczyniowych. Polimery polisacharydowe, takie jak celuloza, obecne w ścianie komórkowej rośliny są przepuszczalne dla wody ze względu na ich charakter hydrofilowy. Ze względu na swój aromatyczny charakter lignina jest bardziej hydrofobowa i stwarza przeszkodę dla absorpcji wody w ścianie komórkowej poprzez tworzenie połączeń krzyżowych między polisacharydami. Zapewnia to skuteczną ścieżkę dla tkanki naczyniowej rośliny do prowadzenia wody bez żadnych przeszkód.

Rysunek 01: Struktura ligniny

Oprócz tego, że jest związkiem strukturalnym, lignina jest ważnym związkiem, który napędza obieg węgla i działa jako powolny czynnik rozkładający martwą roślinność. Jest to główny czynnik ograniczający konwersję biomasy roślinnej na biopaliwa.

W aspekcie komercyjnym usuwanie ligniny z biomasy roślinnej jest skomplikowanym i kosztownym procesem. Dlatego przeprowadzono wiele badań dotyczących tej perspektywy w celu stworzenia roślin o mniejszym osadzaniu ligniny i opracowania formy ligniny, która jest bardziej podatna na bezproblemowe trawienie chemiczne.

Co to jest celuloza?

Celuloza jest polimerem złożonym z β glukozy i jest najliczniejszą cząsteczką organiczną na ziemi. Celuloza występuje głównie w roślinach, a 40% ściany komórkowej rośliny składa się z celulozy. Jest on ułożony w różnych warstwach w ścianie komórkowej rośliny, z podziałem na ściany pierwotne i wtórne. Struktura celulozy składa się z liniowych łańcuchów β glukozy połączonych ze sobą wiązaniami gliozydowymi β 1-4. Obecność grup hydroksylowych (-OH) wystających z każdego łańcucha we wszystkich kierunkach, zwiększa połączenie między sąsiadującymi łańcuchami β glukozy. Z powodu tego wiązania poprzecznego wzrasta wytrzymałość na rozciąganie struktury celulozy. Ta wysoka wytrzymałość na rozciąganie zapobiega pękaniu komórki, gdy woda dostaje się do komórki przez osmozę. Kształt komórki określa się zgodnie z rozmieszczeniem wiązek celulozy.

Rycina 02: Struktura chemiczna celulozy

Oprócz swojej podstawowej funkcji jako związku strukturalnego celuloza stanowi ważne źródło pożywienia dla niektórych zwierząt, bakterii i grzybów. Celuloza jest katabolizowana do glukozy przez enzym celulazę. Chociaż celuloza jest dobrym źródłem glukozy, ludzie nie mogą jej wykorzystać, ponieważ brakuje im enzymu celulazy w ich układach. Ssaki, takie jak krowy, trawią celulozę przez mikroorganizmy jelitowe, które mają zdolność katabolizowania celulozy. W aspekcie komercyjnym celuloza jest ważnym związkiem w przemyśle papierniczym, tekstylnym i farmaceutycznym.

Jakie są podobieństwa między ligniną a celulozą?

• Lignina i celuloza znajdują się we wszystkich roślinach.
• Są to główne elementy ściany komórkowej komórek roślinnych.
• Oba związki wiążą się ze sztywnością strukturalną rośliny.
• Są to związki organiczne.

Jaka jest różnica między ligniną a celulozą?

Lignina kontra celuloza
Lignina jest nie węglowodanowym aromatycznym polimerem występującym w roślinach.	Celuloza to polimer węglowodanów (β glukozy) występujący w roślinach.
Lokalizacja
Lignina jest obecna w zasadzie w wtórnej ścianie komórkowej, gdy roślina napotka wtórne pogrubienie.	Celuloza jest obecna w pierwotnej ścianie komórkowej.
Struktura
Lignina jest trójwymiarowa.	Celuloza jest strukturą liniową z liniowymi łańcuchami β glukozy.
Powiązanie krzyżowe
Lignina ma wiązania krzyżowe między polimerami fenolowymi.	Celuloza ma wiązania krzyżowe między sąsiadującymi grupami -OH łańcuchów β glukozy.
Więzy
Lignina tworzy wiązania estrowe lub eterowe.	Celuloza tworzy wiązania wodorowe lub glikozydowe β 1-4.
Interakcja z wodą
Lignina jest hydrofobowa.	Celuloza jest hydrofilowa.

Podsumowanie - Lignina kontra celuloza

Celuloza i lignina są ważnymi elementami strukturalnymi ściany komórkowej rośliny. Celuloza jest polimerem glukozy β i jest obecna w pierwotnej ścianie komórkowej. Lignina, aromatyczny polimer, wspomaga wtórne pogrubienie i jest zasadniczo obecna w wtórnej ścianie komórkowej. To jest różnica między ligniną a celulozą. Ze względu na różne właściwości chemiczne i fizyczne biorą udział w wielu różnych funkcjach systemu roślin naczyniowych.

Bibliografia:

1. „Celuloza w roślinach: funkcja i struktura”. Study.com, n.d. Sieć. Dostępny tutaj. 03 sierpnia 2017 r.
2. Vanholme, Ruben, Brecht Demedts, Kris Morreel, John Ralph i Wout Boerjan. „Biosynteza i struktura ligniny”. Fizjologia roślin. American Society of Plant Biologists, lipiec 2010. Web. Dostępny tutaj. 03 sierpnia 2017 r.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Nić celulozowa” Karol Głąbpl. - praca własna: Glazer, A. W. i Nikaido, H. (1995). Mikrobiologia Biotechnologia: podstawy mikrobiologii stosowanej. San Francisco: W. H. Freeman, str. 340. ISBN 0-71672608-4 (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia
2. „Struktura ligniny” Autor: Laghi.l (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia