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Cellulose Definition
Substantiv
Plural: Cellulosen
cel·lu·lose, sĕl ‚ yə-lōs
(1) Ein Polysaccharid, bestehend aus einer linearen Kette von β (1→4) verknüpften D-Glucoseeinheiten: (C6H10O5) n
(2) Das gefundene faserige Kohlenhydrat in den Zellwänden von grünen Pflanzen, einige Algen und Oomyceten., Es bietet festigkeit und Steifigkeit zu pflanzen zellen
Übersicht
Cellulose gehört zu einer Gruppe von Polysaccharid-Kohlenhydraten. Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen, normalerweise im Verhältnis 1:2:1. Sie sind eine der Hauptklassen von Biomolekülen., Polysaccharid sind Kohlenhydrate, die aus mehreren Saccharideinheiten bestehen. Einige von ihnen dienen als Energietreibstoff (z. B. Stärke und Glykogen), während andere strukturelle Funktionen haben (z. B. Cellulose).
Geschichte und Terminologie
1838 konnte der französische Chemiker Anselme Payen 1795 -1871 Cellulose aus einer Pflanzenmasse isolieren. 1 Er identifizierte auch die chemische Formel der Cellulose: (C6H10O5) n, wobei sich n auf den Polymerisationsgrad bezieht.,
Eigenschaften
Cellulose ist biologisch abbaubar, geruchlos und geschmacklos. Es ist ein gerades Kettenpolymer aus Kohlenhydraten. Es ist eine organische Verbindung wie die anderen Kohlenhydrate. Es besteht aus einer linearen Kette von mehreren Glukoseresten (z. B. 300 bis 1000 oder mehr Einheiten), die durch β(1→4) glykosidische Bindung verbunden sind., Die Hydroxylgruppen auf der Glucose von auf einer Kette verbinden sich durch Wasserstoffbindungen mit den Sauerstoffatomen auf der Glucose auf einer anderen oder der gleichen Kette. Zwischen den Ketten treten keine glykosidischen Bindungen auf. Wasserstoffbrücken sind diejenigen, die die Ketten nebeneinander halten. So, Zellulose wird als microfibril. Es verleiht der Zellwand Zugfestigkeit, wo es als „Zytoskelett“der Pflanze dient. Die anderen Eigenschaften von Cellulose hängen von der Länge der Kette oder vom Polymerisationsgrad ab.
Cellulose vs., Stärke
Cellulose ähnelt Stärke, da sie aus mehreren Glukosemonomeren besteht. Die Glucosereste in Stärke sind jedoch durch α-glykosidische Bindungen verbunden, d.h. α(1→4) in Amylose und α-(1,4) und α (1→6) in Amylopektinbestandteilen. Cellulose ist auch ein gerades Polymer. Es fehlen Wicklungen und Zweige, die in Stärke vorhanden sind. Cellulose bildet eine ziemlich starre, stabartige Konformation. Beide werden von Pflanzen biosynthetisiert. Pflanzen produzieren Stärke jedoch hauptsächlich als Speicherkohlenhydrat. Cellulose wird von Pflanzen hauptsächlich als Zellwandkomponente hergestellt., Cellulose ist ein struktureller Bestandteil der primären Zellwand von Gefäßpflanzen (sowie vieler Algen und Oomyceten).
Cellulose vs. Chitin
Zellulose ist die am häufigsten vorkommende natürlichen Polysaccharid, gefolgt von chitin. Cellulose ähnelt Chitin als Polysaccharid mit Monomeren, die durch β(1→4) glykosidische Bindung miteinander verbunden sind., Ihr Unterschied liegt in den Monosaccharidbestandteilen: Cellulose besteht aus D-Glucose, während Chitin ein Polymer von N-Acetyl-D-Glucosaminmonomeren ist. Chitin hat eine Acetylamingruppe anstelle einer Hydroxylgruppe auf jedem Monomer. Dies ermöglicht mehr Möglichkeiten der Wasserstoffbindung zwischen Polymeren in Chitin. Daher ist Chitin im Vergleich zu Cellulose ein härteres Polysaccharid, insbesondere in Kombination mit Calciumcarbonat in einem Verbundmaterial.
Cellulose vs. Hemizellulose
Hemizellulose ist ein weiteres Polysaccharid, das in den pflanzlichen Zellwänden., Sowohl Hemicellulose als auch Cellulose sind Polysaccharide, aber Hemicellulose wird durch die Polymerisation von nicht nur Glucose hergestellt. Hemicellulosen enthält auch xylose, galactose, mannose, rhamnose und arabinose. Darüber hinaus ist Hemicellulose ein verzweigtes, vernetztes Polymer, während Cellulose unverzweigtes, geradkettiges Polymer ist. Sie unterscheiden sich auch in der Art, wie Sie synthetisiert werden. Während Cellulose außerhalb der Zelle synthetisiert wird (durch den „Rosettenterminalkomplex“ an der Plasmamembran), wird Hemicellulose innerhalb der Zelle synthetisiert, d.h. aus Zuckernukleotiden im Golgi-Apparat.,2
Synthese
Cellulose wird auf natürliche Weise von anderen Organismen als Pflanzen produziert. Es wird von bestimmten Bakterien, Protisten, Algen und Tieren (z. B. Manteltieren) produziert. Es wird angenommen, dass die Cyanobakterien der erste Organismus sind, der Zellulose produziert.1
In höheren Pflanzen wird Zellulose außerhalb der Zelle produziert, insbesondere an der extrazellulären Matrix oder Zellwand., Es wird durch die proteinartige Struktur synthetisiert, die Rosettenterminalkomplex genannt wird und an der Plasmamembran schwimmt. Der Komplex enthält Cellulosesynthasen, die an der Synthese der Cellulosekette beteiligt sind. Der Zellulose-Biosyntheseweg verwendet Glukose als Vorläufer., The different steps in the pathway are shown below: 3
(1) Glucose → Glucose 6-phosphate (by hexokinase)
(2) Glucose 6-phosphate → Glucose 1-phosphate (by phosphoglucomutase)
(3) Glucose 1-phosphate → UDP-glucose (by UDP glucose pyrophosphorylase)
(4) UDP-glucose → Glucan chains (by cellulose synthase)
(5) Glucan chains → Crystalline cellulose (crystallization process)
Cellulose chains are arranged like „cables” embedded in the matrix. The matrix, in turn, contains various glycoproteins and other polysaccharides., In Bakterien wird Cellulose als Bestandteil eines Biofilms produziert. Ein Biofilm ist eine mikrobielle Gemeinschaft, die durch eine extrazelluläre Matrix aus Polysacchariden, Proteinen und Nukleinsäuren stabilisiert wird.1
Abbau
Cellulose, die durch Hydrolyse in Zellodextrine und Glucoseeinheiten zerlegt wird, wird Cellulolyse genannt. Nicht viele Tiere können cellulosehaltige Nahrung verdauen. Wiederkäuer wie Kühe und Schafe können Zellulose aufgrund der symbiotischen anaeroben Bakterien (z. B. Cellulomonas) verdauen, die Enzyme enthalten, die Zellulose abbauen. Die Enzyme werden Cellulasen genannt., Die Bakterien befinden sich im Hintergut, wo sie Zellulose fermentieren. Die Termiten, die sich von zellulosereichen Hölzern ernähren, können sie auch verdauen. Einige von ihnen haben flagellate Protozoen oder mikrobielle Symbionten in ihrem Hinterprodukt, die Enzyme produzieren, die die glykosidischen Bindungen spalten können. Andere Termiten produzieren Cellulasen.,
Biologische Bedeutung
In Pflanzen ist die Cellulose eine wichtige Zellwandkomponente. Es stabilisiert und macht die Zellwand starr und zäh. Tiere, die Zellulose verdauen können, können ihre Energie aus diesem Polysaccharid beziehen. Der Mensch kann Cellulose aufgrund des Mangels an notwendigen Enzymen nicht verdauen., Cellulose kann jedoch immer noch in die Nahrung aufgenommen werden, wo sie als Ballaststoffe dient. Cellulose ist natürlich in Kohl, Nüssen, Hülsenfrüchten, Avocado, Beeren, Äpfeln, Kürbiskernen usw. enthalten. Es kann auch chemisch verarbeitet werden, um in der Lebensmittelindustrie als Crememittel oder Verdickungsmittel zu Parmesankäse, Eis und anderen kommerziellen Lebensmitteln verwendet zu werden.4 Beim Verzehr dient die Cellulose in diesen Lebensmitteln als unlösliche Faser, die Wasser aufnimmt und den Großteil des Stuhls erhöht., Die Mikrobiota, die normalerweise im Dickdarm des Menschen leben, sind in der Lage, Cellulose zu fermentieren und kurzkettige Fettsäuren und Gase zu produzieren. Die kurzkettigen Fettsäuren werden vom Körper aufgenommen und metabolisiert.
Cellulose hat auch verschiedene industrielle Anwendungen. Zum Beispiel produziert Cotton Plant Baumwollfasern, die zu mehr als 90% aus Zellulose bestehen. Sie können geerntet werden, um Kleidung, Papier, Rayon, Zellophan und Baumaterialien herzustellen. Zellulosematerial aus Energiepflanzen wurde auch zur Umwandlung in Biokraftstoffe (z. B. Zellulose-Ethanol) verwendet.,llulose
See Also
- polysaccharide
- carbohydrate
- chitin