introdução
celulose é um composto orgânico pertencente à categoria de polissacáridos. É um polímero feito de subunidades de glicose. É encontrado em células bacterianas e vegetais e está abundantemente presente em suas paredes celulares. A celulose desempenha um papel importante na estrutura e resistência das plantas. Ele também encontra grande importância na indústria. neste artigo, estudaremos a estrutura, propriedades e síntese da celulose. Discutiremos também a sua ocorrência e importância nas plantas., No final, falaremos sobre os usos industriais da celulose. Continua a ler.
Estrutura
a Celulose é um composto de milhares de D-glicose subunidades. As subunidades de glucose na celulose estão ligadas através de ligações beta 1-4 glicosídicas. contrariamente aos outros polissacáridos, a orientação das moléculas de glucose na celulose é invertida. Eles têm orientação beta em que o grupo hidroxilo do carbono anomérico ou Carbono Número um é dirigido acima do plano do anel de glicose., Os grupos hidroxila do resto dos átomos de carbono são direcionados abaixo do plano do anel.
A fim de criar ligações beta 1-4 glicosídicas, todas as moléculas de glucose alternativas na celulose são invertidas. O grupo hidroxilo de carbono 1 é dirigido para cima, e o de carbono 4 é direcionado para baixo. Agora, para fazer uma ligação beta 1-4 glicosídica, uma destas moléculas deve ser invertida de modo que ambos os grupos hidroxila vêm no mesmo plano. Esta é a razão para a inversão de cada molécula de glicose alternativa na celulose.
A celulose é uma molécula não ramificada., As cadeias poliméricas de glicose são dispostas em um padrão linear. Ao contrário do amido ou do glicogénio, estas cadeias não sofrem qualquer coloração, formação de hélices ou ramificação. Em vez disso, estas cadeias são dispostas paralelas umas às outras. As ligações de hidrogênio são formadas entre essas cadeias devido aos átomos de hidrogênio e grupos hidroxila que firmemente mantêm as cadeias Unidas. Isto resulta na formação de microfibrilhas de celulose que são firmes e fortes. a celulose está presente nas células vegetais sob a forma de microfibrilhas de celulose. Estas microfibrilhas juntas formam polissacarídeo ou matriz de celulose., Mais detalhes da matriz polissacárida serão discutidos em algum outro lugar neste artigo.
propriedades
celulose difere do resto dos polissacáridos nas suas propriedades. As propriedades únicas da celulose devem-se à sua estrutura única. Dependem também do número de subunidades de glucose presentes na celulose., Ele tem as seguintes propriedades;
- a Celulose é o mais abundante de carboidratos presentes na natureza
- é insolúvel em água
- a Celulose é um sólido cristalino de ter uma branca em pó aparência
- tem alta resistência à tração, devido à empresa de pontes de hidrogênio entre as cadeias de celulose microfibrils., A resistência à tração de celulose microfibrils é comparável à do aço
- A alternativa de arranjo de moléculas de glicose em celulose contribui também para a força de alta elasticidade de celulose
- é solúvel em solventes orgânicos
Síntese
a Celulose é a síntese não ocorre em animais. É limitado apenas a plantas ou bactérias. A biossíntese da celulose em dois organismos segue diferentes etapas
plantas
em plantas, a síntese de celulose ocorre em complexos especiais presentes na membrana celular chamada complexos terminais de roseta., Estes complexos são as proteínas transmembranares hexaméricas que são capazes de flutuação livre na membrana plasmática. Eles contêm pelo menos três enzimas da celulose sintase. estas rosetas transmembranares desempenham duas funções: polimerização de resíduos de glucose para formar cadeia de celulose e montagem de microfibrilhas de celulose.
síntese da cadeia da celulose
O processo de síntese da cadeia da celulose começa na extremidade citoplasmática dos complexos terminais de roseta. As enzimas da celulose sintase utilizam resíduos de glucose fornecidos pela UDP-glucose., no primeiro passo, a glucose-6-fosfato é convertida em glucose-1-fosfato no citoplasma das células vegetais pela enzima fosfoglucomutase. Este passo é comum na síntese de amido, glicogênio e celulose.na fase seguinte, O UTP e o glucose-1-fosfato reagem para formar UDP-glucose e liberta-se uma molécula de pirofosfato. A hidrólise do pirofosfato torna este passo irreversível. É também o passo limitador de taxa na síntese de celulose.
celulase sintase requer um iniciador para a síntese de cadeias de celulose., A molécula de esteróide sitosterol-beta-glucosido serve a função de primer na síntese de celulose.
A celulose sintase começa a construir uma cadeia de celulose em primer usando resíduos de glucose fornecidos por moléculas de UDP-glucose. Ele junta os resíduos de glicose através de ligações beta 1-4 glicosídicas para formar uma longa cadeia de moléculas de celulose libertando moléculas UDP.
As moléculas UDP podem então ser convertidas em UTP por certas cinases., uma vez que uma cadeia de celulose tenha sido alongada até um certo comprimento, a enzima celulase presente no citoplasma clama esta cadeia do primer.os complexos de roseta movem esta cadeia através da membrana plasmática para a parede celular. Na Parede Celular, diferentes cadeias de celulose são dispostas paralelamente umas às outras e as ligações de hidrogénio são formadas entre elas. Isto resulta na formação de microfibrilhas de celulose com alta resistência à tração., bactérias
bactérias
bactérias usam a mesma família de enzimas para síntese de celulose que as plantas. No entanto, as enzimas bacterianas são codificadas por genes diferentes. Outra hipótese é que as plantas adquiriram as enzimas de síntese de celulose de bactérias após a endossimbiose.
animais
a celulose é também sintetizada por alguns animais chamados tunicados. Os tunicados são animais invertebrados encontrados no mar. Eles têm uma concha dura que envolve o corpo delicado do animal. A celulose é encontrada na casca destes animais.,
O processo de síntese de celulose é também de alguma forma o mesmo que nas plantas e bactérias. A estrutura da celulose é essencialmente a mesma.
Celulose Rede em Plantas de Parede Celular
Entender o arranjo de celulose microfibrils e matriz de polissacarídeo da parede celular das plantas também é importante.
estudamos anteriormente que, à medida que as cadeias de celulose são sintetizadas, elas são exportadas da célula para a parede celular., Aqui as cadeias de celulose são dispostas de forma paralela formando ligações de hidrogênio entre si. Isto resulta na formação de microfibrilhas de celulose. a matriz polissacárida é formada quando outras moléculas de açúcar interagem com estas microfibrilhas de celulose. Na parede celular primária das plantas, glucanos e arabinoxilanos são os dois principais componentes da matriz polissacárida. Estes polissacarídeos interagem entre si e formam uma rede entre as microfibrilhas de celulose. Esta rede é reforçada pela formação de ligações cruzadas., Estas ligações cruzadas formam-se quando os resíduos de arabinoxilano reagem com ácidos como o ácido ferúlico (AF) e o ácido diférlico (AFD). Por esta razão, também se diz que a matriz polissacárida é composta de polissacáridos ácidos.
para além da microfibrilha de celulose e da matriz polissacárida, a parede celular primária também contém polissacáridos de ligação cruzada. Estes polissacarídeos ligam as microfibrilhas de celulose para formar uma rede complexa. O mais importante destes polissacáridos de ligação cruzada é a hemicelulose., É um derivado da celulose e será discutido brevemente no final deste artigo. o cálcio também desempenha um papel importante na formação da rede. Liga os polissacáridos ácidos presentes na matriz polissacárida.
a ocorrência
celulose é o biopolímero produzido mais abundantemente na terra. Está presente na parede celular de todas as células vegetais. A celulose também está presente na parede celular de outros organismos como bactérias e algas. a forma mais pura de celulose é o algodão, que contém cerca de 98% de celulose., Além disso, a celulose também está presente na madeira obtida das árvores. embora as células animais não tenham parede celular, a celulose também é encontrada em algumas das espécies animais. Está presente nas conchas dos tunicados, os animais invertebrados encontrados no mar.
Celulólise
o processo de degradação da celulose é chamado celulólise. Pode ser discutido em três rubricas: em plantas, animais e sobre a exposição ao calor. as plantas
a celulose não se degradam normalmente nas plantas, excepto em condições de doença., Na maioria das doenças, os patógenos penetram a célula da planta depois de degradar a parede celular da planta. Esta degradação da parede celular é realizada por enzimas celulolíticas que rompem ou clivam a celulose presente nos microfibrilos.
As várias enzimas celulolíticas são colectivamente conhecidas como enzimas da celulase. Estas enzimas são produzidas por várias bactérias, fungos e outros parasitas de plantas.
animais
a degradação da celulose ocorre no trato digestivo de alguns dos mamíferos., É geralmente difícil digerir celulose devido à extensa ligação cruzada que sai entre suas fibras na parede celular da planta. No entanto, a digestão pode ser facilitada se for dissolvida em alguns solventes polares, como soluções iónicas, etc. a digestão da celulose é limitada a herbívoros como vacas, cabras, ovelhas, etc. Estes mamíferos têm bactérias que vivem em uma relação simbiótica dentro do trato digestivo destes mamíferos. Estas incluem Celulomonas e espécies bacterianas de Ruminococcus. estas bactérias produzem a enzima celulase que degrada a celulose presente na dieta destes mamíferos., Os produtos de degradação da celulose são usados pelas bactérias para seu próprio crescimento e proliferação.
As bactérias são mais tarde digeridas pelas enzimas do trato digestivo do mamífero. Desta forma, a celulose presente nas bactérias torna-se parte do corpo dos mamíferos.,
Dois tipos de enzimas estão envolvidas neste processo;
- Cellulases, eles atuam em resíduos de glucose presente dentro da cadeia e quebrar o beta 1-4 linages
- Glucosidases, eles agem nas extremidades da cadeia, e remover o terminal de resíduos de glucose por quebrar as ligações glicosídicas
a Celulose não é digerida no humano sistema digestivo, por causa da falta das enzimas que quebram a beta 1-4 entre si por ligações glicosídicas. por termólise entende-se a degradação da celulose quando esta é exposta a altas temperaturas ou calor., a termólise da celulose ocorre a 350 graus, quando se decompõe em vapores de dióxido de carbono e outros aerossóis. Esta temperatura é chamada de temperatura termolítica ou temperatura pirolítica. a fusão da celulose à temperatura pirolítica contém cadeias curtas compostas por duas a sete subunidades.
os aerossóis que surgem a esta temperatura pirolítica contêm oligómeros de celulose na forma anidra. Estas moléculas anidras são derivadas do derretimento.
importância
a celulose encontra profunda importância em plantas, animais, microrganismos, bem como na indústria.,
plantas
celulose fornece rigidez às células da planta. A alta resistência à tração das fibras de celulose presentes na parede celular da planta é responsável pela manutenção da forma e rigidez das células vegetais. É devido a fibras de celulose tão fortes na parede celular que as células vegetais não rompem como as células animais quando colocadas em uma solução hipotônica.
os microrganismos
a celulose é um componente das paredes celulares das bactérias e algas. Fornece rigidez a estas células, bem como mantém a sua forma e estrutura.,
animais
é uma importante fonte alimentar de hidratos de carbono em herbívoros como caprinos e ovinos.
em outros mamíferos e humanos, não pode ser digerido. No entanto, atua como uma fibra volumosa necessária para a saúde do trato gastrointestinal.
A Indústria
a celulose é utilizada em diferentes indústrias para o bem-estar da humanidade. A seguir estão alguns de seus usos:
- celulose é usada para fazer papel, painéis de papel, placas de cartão, cardstock e outros produtos de papel. é usado na indústria têxtil para fazer roupas., Roupas diferentes são feitas usando algodão e outras fibras vegetais. é usado para fazer papel isolante elétrico na indústria elétrica.é utilizado para produzir bio-combustível.a celulose é utilizada na pólvora.
- É usado como um estabilizador em diferentes drogas.
- É usado em laboratórios biológicos como uma fase estacionária para cromatografia.
o resumo
- A celulose é o polissacárido estrutural mais importante presente nas plantas. é constituído por cadeias não ramificadas de moléculas de glucose ligadas por ligações beta 1-4 glicosídicas., todas as moléculas de glucose alternativas em cadeias de celulose são invertidas. Estas cadeias são dispostas paralelamente umas às outras para formar microfibrils. é sintetizado por complexos transmembranares especiais de rosetas presentes na membrana plasmática das células vegetais. as microfibrilhas de celulose são ligadas transversalmente através de moléculas de hemicelulose. a matriz polissacárida com polissacárido ácido também está presente junto com microfibrilhas de celulose na parede celular das plantas., a celulose está presente na parede celular das plantas, algas e bactérias, e também na concha dos tunicados. a celulose é digerida apenas em herbívoros. em plantas, a celulose é degradada por enzimas patogénicas. Também sofre degradação a uma temperatura de 350 graus Celsius. fornece força e rigidez às células vegetais e bacterianas, bem como às algas. é uma fonte de hidratos de carbono para os herbívoros.a celulose faz a maior parte das fibras da dieta humana., é utilizado na indústria para os seguintes fins: fabricar papel e produtos de papel para fazer papel isolante como biocombustível, como fase estacionária na cromatografia, para produzir pólvora.
