Ključna razlika – lignin proti celulozi
Rastlinska celična stena je sestavljena iz primarne in sekundarne stene. Primarna celična stena je sestavljena iz več plasti celuloze, glukoznega polisaharida. Celuloza je najpogostejša organska spojina na zemlji. 33% vseh rastlinskih snovi je sestavljenih iz celuloze. Je komercialno pomembna spojina, ki se uporablja pri proizvodnji različnih materialov, kot so papir, farmacevtski izdelki in tekstil. Lignin je druga najbolj razširjena spojina na zemlji, prekaša jo le celuloza; prisoten je predvsem v lesnatih rastlinah. Ključna razlika med ligninom in celulozo je, da je celuloza polimer ogljikovih hidratov, medtem ko je lignin aromatski polimer brez ogljikovih hidratov.
Kaj je lignin?
Splošni izraz lignin opisuje veliko skupino aromatskih polimerov, sestavljenih kot rezultat oksidativnega spajanja 4-hidroksifenilpropanoidov. So organski polimeri, prisotni kot strukturne spojine v žilnih rastlinah in nekaterih algah. V vaskularnih rastlinah je lignin pomembna strukturna spojina med sekundarnim zgoščevanjem in tvorbo sekundarne celične stene. To zagotavlja togost lubja in lesa stebla ter zagotavlja odpornost proti gnitju z zaščito polisaharidov celične stene pred razgradnjo mikrobov.
Lignin ima pomembno vlogo pri procesu prevajanja vode v steblih žilnih rastlin. Polisaharidni polimeri, kot je celuloza, prisotni v celični steni rastline, so prepustni za vodo zaradi svoje hidrofilne narave. Zaradi svoje aromatične narave je lignin bolj hidrofoben in ustvarja oviro za absorpcijo vode v celično steno z oblikovanjem navzkrižnih povezav med polisaharidi. To zagotavlja učinkovito pot za žilno tkivo rastline, da brez ovir prevaja vodo.
Slika 01: Struktura lignina
Poleg tega, da je lignin strukturna spojina, je pomembna spojina, ki poganja ogljikov cikel in deluje kot počasen razgradni agent odmrle vegetacije. Je glavni omejevalni dejavnik pri pretvorbi rastlinske biomase v biogoriva.
S komercialnega vidika je odstranjevanje lignina iz rastlinske biomase zapleten in drag proces. Zato se o tej možnosti izvajajo številne raziskave, da bi ustvarili rastline z manj odlaganja lignina in razvili obliko lignina, ki je bolj dovzetna za enostavno kemično prebavo.
Kaj je celuloza?
Celuloza je polimer, sestavljen iz β glukoze in je najbolj razširjena organska molekula na zemlji. Celuloza se nahaja predvsem v rastlinah in 40 % rastlinske celične stene je sestavljena iz celuloze. V rastlinski celični steni je razporejen v različnih plasteh, ki jih ločimo na primarne in sekundarne stene. Struktura celuloze je sestavljena iz linearnih β glukoznih verig, povezanih z β 1-4 gliozidnimi vezmi. Prisotnost hidroksilnih skupin (-OH), ki štrlijo iz vsake verige v vse smeri, povečuje povezavo med sosednjimi verigami β glukoze. Zaradi te navzkrižne povezave se poveča natezna trdnost celulozne strukture. Ta visoka natezna trdnost preprečuje, da bi celica počila, ko voda skozi osmozo vstopi v celico. Oblika celice je določena glede na razporeditev celuloznih snopov.
Slika 02: Kemijska struktura celuloze
Poleg svoje primarne funkcije kot strukturna spojina je celuloza pomemben vir hrane za nekatere živali, bakterije in glive. Celulozo katabolizira v glukozo encim celulaza. Čeprav je celuloza dober vir glukoze, je ljudje ne morejo uporabiti, ker v svojih sistemih nimajo encima celulaze. Sesalci, kot so krave, prebavljajo celulozo s pomočjo črevesnih mikroorganizmov, ki imajo sposobnost katabolizma celuloze. S komercialnega vidika je celuloza pomembna spojina v papirni, tekstilni in farmacevtski industriji.
Kakšne so podobnosti med ligninom in celulozo?
- Lignin in celulozo najdemo v vseh rastlinah.
- So glavne sestavine celične stene rastlinskih celic.
- Obe spojini sodelujeta pri zagotavljanju strukturne togosti rastline.
- So organske spojine.
Kakšna je razlika med ligninom in celulozo?
Lignin proti celulozi |
|
| Lignin je aromatski polimer brez ogljikovih hidratov, ki ga najdemo v rastlinah. | Celuloza je polimer ogljikovih hidratov (β glukoze), ki ga najdemo v rastlinah. |
| Lokacija | |
| Lignin je v osnovi prisoten v sekundarni celični steni, ko rastlina naleti na sekundarno odebelitev. | Celuloza je prisotna v primarni celični steni. |
| Struktura | |
| Lignin je tridimenzionalen. | Celuloza je linearna struktura z linearnimi verigami glukoze β. |
| Navzkrižno povezovanje | |
| Lignin ima navzkrižne povezave med fenolnimi polimeri. | Celuloza ima navzkrižne povezave med sosednjimi –OH skupinami β glukoznih verig. |
| Obveznice | |
| Lignin tvori estrske vezi ali etrske vezi. | Celuloza tvori vodikove vezi ali β 1-4 glikozidne. |
| Interakcija z vodo | |
| Lignin je hidrofoben. | Celuloza je hidrofilna. |
Povzetek – Lignin proti celulozi
Celuloza in lignin sta pomembni strukturni komponenti rastlinske celične stene. Celuloza je polimer β glukoze in je prisotna v primarni celični steni. Lignin, aromatični polimer, pomaga pri sekundarnem zgoščevanju in je v osnovi prisoten v sekundarni celični steni. To je razlika med ligninom in celulozo. Zaradi različnih kemijskih in fizikalnih lastnosti so vključeni v številne različne funkcije znotraj sistema vaskularnih rastlin.
