Kluczowa różnica – lignina kontra celuloza
Ściana komórkowa roślin składa się ze ścian pierwotnych i wtórnych. Pierwotna ściana komórkowa składa się z wielu warstw celulozy, polisacharydu glukozy. Celuloza jest najpowszechniejszym związkiem organicznym na ziemi. 33% całej materii roślinnej składa się z celulozy. Jest to ważny komercyjnie związek używany do produkcji różnych materiałów, takich jak papier, farmaceutyki i tekstylia. Lignina jest drugim najliczniej występującym związkiem na ziemi, ustępującym jedynie celulozie; występuje głównie w roślinach drzewiastych. Kluczowa różnica między ligniną a celulozą polega na tym, że celuloza jest polimerem węglowodanów, podczas gdy lignina jest niewęglowodanowym polimerem aromatycznym.
Co to jest Lignin?
Ogólny termin lignina opisuje dużą grupę aromatycznych polimerów powstałych w wyniku oksydacyjnego sprzęgania 4-hydroksyfenylopropanoidów. Są to polimery organiczne występujące 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 oraz nadaje odporność na próchnicę, chroniąc polisacharydy 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 roślin, są przepuszczalne dla wody ze względu na ich hydrofilowy charakter. Ze względu na swój aromatyczny charakter lignina jest bardziej hydrofobowa i stanowi przeszkodę dla wchłaniania wody do ściany komórkowej poprzez tworzenie wiązań krzyżowych między polisacharydami. Zapewnia to wydajną ścieżkę dla tkanki naczyniowej rośliny do odprowadzania wody bez żadnych przeszkód.
Rysunek 01: Struktura ligniny
Poza tym, że jest związkiem strukturalnym, lignina jest ważnym związkiem, który napędza obieg węgla i działa jako czynnik powolnego rozkładu martwej roślinności. Jest to główny czynnik ograniczający przetwarzanie biomasy roślinnej na biopaliwa.
W aspekcie komercyjnym usuwanie ligniny z biomasy roślinnej jest procesem skomplikowanym i kosztownym. Dlatego prowadzi się wiele badań naukowych nad tą perspektywą, aby stworzyć rośliny o mniejszym odkładaniu ligniny i opracować formę ligniny, która jest bardziej podatna na bezproblemowe trawienie chemiczne.
Co to jest celuloza?
Celuloza jest polimerem złożonym z β glukozy i jest najpowszechniejszą cząsteczką organiczną na ziemi. Celuloza występuje głównie w roślinach, a 40% ścian komórkowych roślin składa się z celulozy. Jest ułożony w różnych warstwach w ścianie komórkowej roślin, z podziałem na ściany pierwotne i wtórne. Struktura celulozy składa się z liniowych łańcuchów β glukozy połączonych ze sobą wiązaniami β 1-4 gliozydowymi. Obecność grup hydroksylowych (-OH) wystających z każdego łańcucha we wszystkich kierunkach, zwiększa wiązanie między sąsiednimi łańcuchami β glukozy. Dzięki temu usieciowaniu wzrasta wytrzymałość na rozciąganie struktury celulozy. Ta wysoka wytrzymałość na rozciąganie zapobiega pękaniu komórki, gdy woda dostanie się do komórki przez osmozę. Kształt ogniwa określany jest zgodnie z układem wiązek celulozy.
Rysunek 02: Struktura chemiczna celulozy
Poza swoją podstawową funkcją jako związek strukturalny, celuloza służy jako ważne źródło pożywienia dla niektórych zwierząt, bakterii i grzybów. Celuloza jest katabolizowana do glukozy przez enzym celulazę. Mimo że celuloza jest dobrym źródłem glukozy, ludzie nie mogą jej używać, ponieważ nie mają w swoich organizmach enzymu celulazy. Ssaki, takie jak krowy, trawią celulozę przez mikroorganizmy jelitowe, które mają zdolność katabolizowania celulozy. W aspekcie handlowym 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 głównymi składnikami ściany komórkowej komórek roślinnych.
- Oba związki zapewniają roślinie sztywność strukturalną.
- Są to związki organiczne.
Jaka jest różnica między ligniną a celulozą?
Lignina kontra celuloza |
|
| Lignina to niewęglowodanowy polimer aromatyczny występujący w roślinach. | Celuloza jest polimerem węglowodanów (β glukozy) występującym w roślinach. |
| Lokalizacja | |
| Lignina jest obecna zasadniczo we wtórnej ścianie komórkowej, gdy roślina napotka wtórne zgrubienie. | Celuloza jest obecna w pierwotnej ścianie komórkowej. |
| Struktura | |
| Lignin jest trójwymiarowy. | Celuloza jest strukturą liniową z liniowymi łańcuchami β glukozy. |
| Połączenie krzyżowe | |
| Lignin ma powiązania krzyżowe między polimerami fenolowymi. | Celuloza ma wiązania krzyżowe między sąsiednimi grupami –OH łańcuchów β glukozy. |
| Obligacje | |
| Lignina tworzy wiązania estrowe lub eterowe. | Celuloza tworzy wiązania wodorowe lub β 1-4 glikozydowe. |
| Interakcja z wodą | |
| Lignina jest hydrofobowa. | Celuloza jest hydrofilowa. |
Podsumowanie – Lignina vs Celuloza
Celuloza i lignina są ważnymi składnikami strukturalnymi ściany komórkowej roślin. Celuloza jest polimerem β glukozy i jest obecna w pierwotnej ścianie komórkowej. Lignina, aromatyczny polimer, wspomaga wtórne zagęszczanie i jest zasadniczo obecna w wtórnej ścianie komórkowej. Taka jest różnica między ligniną a celulozą. Ze względu na swoje odmienne właściwości chemiczne i fizyczne biorą udział w wielu różnych funkcjach wewnątrz systemu roślin naczyniowych.
