Klíčový rozdíl – lignin vs celulóza
Stěna rostlinných buněk se skládá z primárních a sekundárních stěn. Primární buněčná stěna se skládá z několika vrstev celulózy, polysacharidu glukózy. Celulóza je nejběžnější organickou sloučeninou na Zemi. 33 % veškeré rostlinné hmoty tvoří celulóza. Je to komerčně důležitá sloučenina používaná při výrobě různých materiálů, jako je papír, léčiva a textilie. Lignin je druhou nejrozšířenější sloučeninou na zemi, překonává ji pouze celulóza; je přítomen především v dřevinách. Klíčový rozdíl mezi ligninem a celulózou je v tom, že celulóza je polymer uhlohydrátu, zatímco lignin je aromatický polymer bez uhlohydrátů.
Co je lignin?
Obecný termín lignin popisuje velkou skupinu aromatických polymerů sestavených jako výsledek oxidativní vazby 4-hydroxyfenylpropanoidů. Jsou to organické polymery přítomné jako strukturní sloučeniny v cévnatých rostlinách a některých řasách. U cévnatých rostlin je lignin důležitou strukturní sloučeninou při sekundárním ztluštění a tvorbě sekundární buněčné stěny. To dodává kůře a dřevu stonku tuhost a dodává odolnost proti rozkladu tím, že chrání polysacharidy buněčné stěny před mikrobiální degradací.
Lignin hraje důležitou roli v procesu vedení vody ve stoncích cévnatých rostlin. Polysacharidové polymery, jako je celulóza přítomná v rostlinné buněčné stěně, jsou propustné pro vodu díky své hydrofilní povaze. Vzhledem ke své aromatické povaze je lignin více hydrofobní a vytváří překážku pro absorpci vody do buněčné stěny vytvářením příčných vazeb mezi polysacharidy. To poskytuje účinnou cestu pro vaskulární tkáň rostliny k vedení vody bez jakýchkoli překážek.
Obrázek 01: Struktura ligninu
Kromě toho, že je lignin strukturní sloučeninou, je důležitou sloučeninou, která pohání uhlíkový cyklus a působí jako pomalu se rozkládající činidlo odumřelé vegetace. Je to hlavní omezující faktor při přeměně rostlinné biomasy na biopaliva.
Z komerčního hlediska je odstranění ligninu z rostlinné biomasy komplikovaný a nákladný proces. Proto se o této vyhlídce provádí mnoho výzkumných studií s cílem vytvořit rostliny s menším ukládáním ligninu a vyvinout formu ligninu, která je náchylnější k snadnému chemickému trávení.
Co je celulóza?
Celulóza je polymer složený z β glukózy a je nejhojnější organickou molekulou na Zemi. Celulóza se nachází především v rostlinách a 40 % rostlinné buněčné stěny tvoří celulóza. Je uspořádán v různých vrstvách ve stěně rostlinné buňky, rozlišuje se na primární a sekundární stěny. Struktura celulózy je složena z lineárních β glukózových řetězců spojených dohromady β 1-4 glykosidickými vazbami. Přítomnost hydroxylových skupin (-OH) vyčnívajících z každého řetězce ve všech směrech zvyšuje vazbu mezi sousedními β glukózovými řetězci. Díky tomuto příčnému propojení se zvyšuje pevnost v tahu celulózové struktury. Tato vysoká pevnost v tahu zabraňuje prasknutí buňky, když voda vstoupí do buňky osmózou. Tvar buňky je určen podle uspořádání celulózových svazků.
Obrázek 02: Chemická struktura celulózy
Kromě své primární funkce jako strukturální sloučeniny slouží celulóza jako důležitý zdroj potravy pro některá zvířata, bakterie a houby. Celulóza je katabolizována na glukózu pomocí enzymu celulázy. I když je celulóza dobrým zdrojem glukózy, lidé ji nemohou využít, protože v jejich systémech chybí enzym celuláza. Savci jako krávy tráví celulózu svými střevními mikroorganismy, které mají schopnost celulózu katabolizovat. Z komerčního hlediska je celulóza důležitou sloučeninou v papírenském, textilním a farmaceutickém průmyslu.
Jaké jsou podobnosti mezi ligninem a celulózou?
- Lignin a celulóza se nacházejí ve všech rostlinách.
- Jsou hlavními složkami buněčné stěny rostlinných buněk.
- Obě sloučeniny zajišťují strukturální tuhost rostliny.
- Jsou to organické sloučeniny.
Jaký je rozdíl mezi ligninem a celulózou?
Lignin vs. celulóza |
|
| Lignin je neuhlohydrátový aromatický polymer nalezený v rostlinách. | Celulóza je polymer sacharidů (βglukóza), který se nachází v rostlinách. |
| Umístění | |
| Lignin je přítomen v podstatě v sekundární buněčné stěně, jakmile rostlina narazí na sekundární ztluštění. | Celulóza je přítomna v primární buněčné stěně. |
| Struktura | |
| Lignin je trojrozměrný. | Celulóza je lineární struktura s lineárními β glukózovými řetězci. |
| Cross Linkage | |
| Lignin má křížové vazby mezi fenolickými polymery. | Celulóza má křížové vazby mezi sousedními –OH skupinami β glukózových řetězců. |
| Dluhopisy | |
| Lignin tvoří esterové nebo éterové vazby. | Celulóza tvoří vodíkové vazby nebo β 1-4 glykosidické. |
| Interakce s vodou | |
| Lignin je hydrofobní. | Celulóza je hydrofilní. |
Shrnutí – Lignin vs celulóza
Celulóza a lignin jsou důležité strukturální složky rostlinné buněčné stěny. Celulóza je polymer β glukózy a je přítomna v primární buněčné stěně. Lignin, aromatický polymer, napomáhá sekundárnímu zahušťování a je v podstatě přítomen v sekundární buněčné stěně. To je rozdíl mezi ligninem a celulózou. Díky svým odlišným chemickým a fyzikálním vlastnostem se podílejí na mnoha různých funkcích uvnitř systému cévnatých rostlin.
