spis treści
definicja celulozy
rzeczownik
liczba mnoga: celulozy
cel·lu·lose, sĕl ' yə-lōs
(1) polisacharyd składający się z liniowego łańcucha β (1→4) połączonych jednostek D-glukozy: (C6H10O5) n
> (2) włóknisty węglowodan występujący w ścianach komórkowych roślin zielonych, niektórych glonów i oomycetes., Zapewnia wytrzymałość i sztywność komórek roślinnych
iv id
przegląd
celuloza należy do grupy węglowodanów polisacharydowych. Węglowodany są związkami organicznymi składającymi się z węgla, wodoru i tlenu, zwykle w stosunku 1: 2: 1. Są jedną z głównych klas biomolekuł., Polisacharyd to węglowodany składające się z wielu jednostek sacharydów. Niektóre z nich służą jako paliwo energetyczne (np. skrobia i glikogen), podczas gdy inne pełnią funkcje strukturalne (np. celuloza).
Historia i terminologia
w 1838 roku francuski chemik Anselme Payen 1795 -1871 był w stanie wyizolować celulozę z materii roślinnej. 1 zidentyfikował również wzór chemiczny celulozy: (C6H10O5) n, gdzie n odnosi się do stopnia polimeryzacji.,
charakterystyka
celuloza jest biodegradowalna, bezwonna i nie ma smaku. Jest to polimer o prostym łańcuchu węglowodanów. Jest to związek organiczny, podobnie jak inne węglowodany. Składa się z liniowego łańcucha wielu reszt glukozy (np. 300-1000 lub więcej jednostek) połączonych wiązaniem glikozydowym β(1→4)., Grupy hydroksylowe na glukozie z jednego łańcucha łączą się wiązaniami wodorowymi z atomami tlenu na glukozie w innym lub tym samym łańcuchu. Pomiędzy łańcuchami nie występują wiązania glikozydowe. Wiązania wodorowe to te, które trzymają łańcuchy razem, obok siebie. Tak więc celuloza pojawia się jako mikrofibril. Przenosi Wytrzymałość na rozciąganie do ściany komórkowej, gdzie służy jako „cytoszkielet” rośliny. Pozostałe właściwości celulozy zależą od długości łańcucha lub stopnia polimeryzacji.
, Skrobia
celuloza jest podobna do skrobi, ponieważ składa się z kilku monomerów glukozy. Jednakże pozostałości glukozy w skrobi są połączone wiązaniami α-glikozydowymi, tj. α(1→4) w amylozie oraz α-(1,4) i α (1→6) w składnikach amylopektyny. Ponadto celuloza jest prostym polimerem. Brakuje w niej zwojów i gałęzi, które są obecne w skrobi. Celuloza tworzy raczej sztywną, przypominającą pręt konformację. Oba są biosyntetyzowane przez rośliny. Jednak rośliny produkują skrobię głównie jako węglowodany magazynowe. Celuloza jest wytwarzana przez rośliny głównie jako składnik ściany komórkowej., Celuloza jest strukturalnym składnikiem pierwotnej ściany komórkowej roślin naczyniowych (a także wielu glonów i oomycetes).
celuloza kontra chityna
celuloza jest najobfitszym naturalnym polisacharydem, a następnie chityną. Celuloza przypomina chitynę, będąc polisacharydem z monomerami połączonymi ze sobą wiązaniem glikozydowym β (1→4)., Ich różnica dotyczy składników monosacharydowych: celuloza składa się z D-glukozy, podczas gdy chityna jest polimerem monomerów N-acetylo-D-glukozaminy. Chityna ma grupę acetyloaminową zamiast grupy hydroksylowej na każdym monomerze. Umożliwia to więcej możliwości wiązania wodorowego między polimerami w chitynie. Dlatego w porównaniu z celulozą chityna jest twardszym polisacharydem, bardziej w połączeniu z węglanem wapnia w materiale kompozytowym.
celuloza a hemiceluloza
hemiceluloza jest kolejnym polisacharydem w ścianach komórek roślinnych., Zarówno hemiceluloza, jak i celuloza są polisacharydami, ale hemiceluloza powstaje w wyniku polimeryzacji nie tylko glukozy. Hemiceluloza zawiera również ksylozę, galaktozę, mannozę, ramnozę i arabinozę. Ponadto hemiceluloza jest rozgałęzionym, usieciowanym polimerem, podczas gdy celuloza jest niepohamowanym, prostoliniowym polimerem. Różnią się również sposobem ich syntezy. Podczas gdy celuloza jest syntetyzowana poza komórką (przez „kompleks terminalny rozety” w błonie plazmowej), hemiceluloza jest syntetyzowana wewnątrz komórki, tj. z nukleotydów cukrowych w aparacie Golgiego.,2
synteza
celuloza jest wytwarzana naturalnie przez inne formy organizmów oprócz roślin. Jest wytwarzany przez niektóre bakterie, protisty, glony i zwierzęta (np. osłonice). Przypuszcza się, że sinice są pierwszym organizmem produkującym celulozę.1
w roślinach wyższych celuloza jest wytwarzana poza komórką, szczególnie w macierzy zewnątrzkomórkowej lub ścianie komórkowej., Jest on syntetyzowany przez białkową strukturę zwaną kompleksem terminali rozety unoszącym się w błonie plazmowej. Kompleks zawiera syntazy celulozy, które biorą udział w syntezie łańcucha celulozowego. Szlak biosyntetyczny celulozy wykorzystuje glukozę jako prekursor., 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., W bakteriach celuloza jest wytwarzana jako składnik biofilmu. Biofilm to społeczność drobnoustrojów, która jest stabilizowana przez macierz pozakomórkową polisacharydów, białek i kwasów nukleinowych.1
degradacja
celuloza, która jest rozkładana na komórki i jednostki glukozy w drodze hydrolizy, nazywana jest celulolizą. Niewiele zwierząt może trawić dietę zawierającą celulozę. Przeżuwacze, takie jak krowy i owce, są zdolne do trawienia celulozy dzięki symbiotycznym bakteriom beztlenowym (np. Cellulomonas), które mają enzymy rozkładające celulozę. Enzymy te nazywane są celulazami., Bakterie zamieszkują w hindgut, gdzie fermentują celulozę. Termity, które żywią się lasami bogatymi w celulozę, również mogą ją trawić. Niektóre z nich mają wiotkie pierwotniaki lub symbionty mikrobiologiczne w ich tylnej części, które produkują enzymy, które mogą rozszczepiać wiązania glikozydowe. Inne termity wytwarzają celulazy.,
znaczenie biologiczne
w roślinach celuloza jest ważnym składnikiem ściany komórkowej. Stabilizuje i sprawia, że ściana komórkowa jest sztywna i twarda. Zwierzęta zdolne do trawienia celulozy mogą czerpać energię z tego polisacharydu. Ludzie nie mogą trawić celulozy z powodu braku niezbędnych enzymów., Jednak celuloza może nadal być włączona do diety, gdzie służy jako błonnik pokarmowy. Celuloza jest naturalnie obecna w kapuście, orzechach, roślinach strączkowych, awokado, jagodach, jabłkach, pestkach dyni itp. Może być również przetwarzany chemicznie do wykorzystania w przemyśle spożywczym jako środek do kremowania lub zagęszczacz do parmezanu, lodów i innych komercyjnych produktów spożywczych.4 po spożyciu celuloza w tych produktach służy jako nierozpuszczalne włókno, które pochłania wodę i zwiększa objętość stolca., Mikrobiota normalnie przebywająca w jelitach dużych ludzi jest zdolna do fermentacji celulozy, produkując krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe i gazy. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są wchłaniane i metabolizowane przez organizm.
celuloza ma również różne zastosowania przemysłowe. Na przykład cotton plant produkuje włókna bawełniane składające się w ponad 90% z celulozy. Mogą być zbierane do produkcji odzieży, papieru, jedwabiu, celofanu i materiałów budowlanych. Materiał celulozowy z roślin energetycznych był również wykorzystywany do konwersji na biopaliwa (np. Etanol celulozowy).,llulose
See Also
- polysaccharide
- carbohydrate
- chitin