Kľúčový rozdiel - lignín vs celulóza
Bunková stena rastlín sa skladá z primárnych a sekundárnych stien. Primárna bunková stena je zložená z niekoľkých vrstiev celulózy, polysacharidu glukózy. Celulóza je najbežnejšou organickou zlúčeninou na zemi. 33% všetkej rastlinnej hmoty tvorí celulóza. Je to komerčne dôležitá zlúčenina používaná pri výrobe rôznych materiálov, ako je papier, farmaceutické výrobky a textil. Lignín je druhou najpočetnejšou zlúčeninou na Zemi a prekonáva ju iba celulóza; je prítomný hlavne v drevinách. Kľúčovým rozdielom medzi lignínom a celulózou je to, že celulóza je polymér uhľohydrátu, zatiaľ čo lignín je aromatický 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 lignín?
Všeobecný pojem lignín označuje veľkú skupinu aromatických polymérov zostavených v dôsledku oxidačného spojenia 4-hydroxyfenylpropanoidov. Sú to organické polyméry prítomné ako štruktúrne zlúčeniny v cievnych rastlinách a v niektorých riasach. Vo vaskulárnych rastlinách je lignín dôležitou štruktúrnou zlúčeninou počas sekundárneho zahusťovania a tvorby sekundárnej bunkovej steny. To zaisťuje pevnosť kôry a dreva stonky a dodáva odolnosť proti rozpadu ochranou polysacharidov bunkovej steny pred mikrobiálnou degradáciou.
Lignín hrá dôležitú úlohu v procese vedenia vody v stonkách cievnatých rastlín. Polysacharidové polyméry, ako je celulóza, prítomné v bunkovej stene rastlín, sú priepustné pre vodu vďaka svojej hydrofilnej povahe. Vďaka svojej aromatickej povahe je lignín hydrofóbnejší a vytvára prekážku absorpcie vody do bunkovej steny vytváraním krížových väzieb medzi polysacharidmi. Toto poskytuje účinnú cestu vaskulárnemu tkanivu rastliny k vodnému vedeniu bez akýchkoľvek prekážok.
Obrázok 01: Štruktúra lignínu
Okrem toho, že je to štruktúrna zlúčenina, je lignín dôležitou zlúčeninou, ktorá poháňa uhlíkový cyklus a pôsobí ako pomaly sa rozkladajúci prostriedok odumretej 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 na základe tejto vyhliadky uskutočňuje veľa výskumných štúdií s cieľom vytvoriť rastliny s menšou depozíciou lignínu a vyvinúť formu lignínu, ktorá je náchylnejšia na ľahké chemické trávenie.
Čo je to celulóza?
Celulóza je polymér zložený z β glukózy a je najpočetnejšou 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, diferencovane na primárne a sekundárne steny. Štruktúru celulózy tvoria lineárne β glukózové reťazce spojené dohromady β 1-4 glyozidovými väzbami. Prítomnosť hydroxylových skupín (-OH) vyčnievajúcich z každého reťazca do všetkých smerov zvyšuje väzbu medzi susednými β glukózovými reťazcami. Vďaka tomuto zosieťovaniu sa zvyšuje pevnosť celulózovej štruktúry v ťahu. Táto vysoká pevnosť v ťahu zabráni tomu, aby bunka praskla, keď do bunky vstúpi osmóza. Tvar bunky sa určuje podľa usporiadania zväzkov celulózy.
Obrázok 02: Chemická štruktúra celulózy
Okrem svojej primárnej funkcie ako štruktúrnej zlúčeniny slúži celulóza ako dôležitý zdroj potravy pre niektoré zvieratá, baktérie a huby. Celulóza sa katabolizuje na glukózu pomocou enzýmu celulázy. Aj keď je celulóza dobrým zdrojom glukózy, ľudia ju nemôžu využiť, pretože im vo svojich systémoch chýba enzým celuláza. Cicavce, ako sú kravy, trávia celulózu črevnými mikroorganizmami, ktoré majú schopnosť katabolizovať celulózu. Z komerčného hľadiska je celulóza dôležitou zlúčeninou v papierenskom, textilnom a farmaceutickom priemysle.
Aké sú podobnosti medzi lignínom a celulózou?
- Lignín a celulóza sa nachádzajú vo všetkých rastlinách.
- Sú hlavnými zložkami bunkovej steny rastlinných buniek.
- Obidve zlúčeniny zahŕňajú zabezpečenie štruktúrnej tuhosti rastliny.
- Sú to organické zlúčeniny.
Aký je rozdiel medzi lignínom a celulózou?
Rozdielny článok v strede pred tabuľkou
Lignin vs celulóza |
|
| Lignín je aromatický polymér bez sacharidov, ktorý sa nachádza v rastlinách. | Celulóza je polymér uhľohydrátu (β glukóza), ktorý sa nachádza v rastlinách. |
| Poloha | |
| Lignin je v podstate prítomný v sekundárnej bunkovej stene, akonáhle sa rastlina stretne so sekundárnym zahustením. | Celulóza je prítomná v primárnej bunkovej stene. |
| Štruktúra | |
| Lignín je trojrozmerný. | Celulóza je lineárna štruktúra s lineárnymi β glukózovými reťazcami. |
| Krížová väzba | |
| Lignín má priečne väzby medzi fenolovými polymérmi. | Celulóza má priečne väzby medzi susednými –OH skupinami β glukózových reťazcov. |
| Dlhopisy | |
| Lignín vytvára esterové alebo éterové väzby. | Celulóza vytvára vodíkové väzby alebo β 1-4 glykozidové. |
| 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 β glukózy a je prítomná v primárnej bunkovej stene. Lignín, aromatický polymér, pomáha pri sekundárnom zahusťovaní a je v podstate prítomný v sekundárnej bunkovej stene. To je rozdiel medzi lignínom a celulózou. Vďaka svojim rôznym chemickým a fyzikálnym vlastnostiam sa podieľajú na mnohých rôznych funkciách vo vnútri systému cievnatých rastlín.
