celuloza

Introducere

Celuloza este un compus organic aparținând categoriei polizaharidelor. Este un polimer format din subunități de glucoză. Se găsește în celulele bacteriene și vegetale și este prezent abundent în pereții lor celulari. Celuloza joacă un rol important în structura și rezistența plantelor. De asemenea, are o mare importanță în industrie. în acest articol, vom studia structura, proprietățile și sinteza celulozei. Vom discuta, de asemenea, apariția și importanța acesteia în plante., În final, vom vorbi despre utilizările industriale ale celulozei. Deci, continuați să citiți.

Structura

Celuloza este formată din mii de D-glucoză subunități. Subunitățile de glucoză din celuloză sunt legate prin legături glicozidice beta 1-4. spre deosebire de celelalte polizaharide, orientarea moleculelor de glucoză în celuloză este inversată. Ele au orientare beta în care gruparea hidroxil a carbonului anomeric sau a carbonului numărul unu este îndreptată deasupra planului inelului de glucoză., Grupările hidroxil ale restului atomilor de carbon sunt direcționate sub planul inelului. pentru a face legături glicozidice beta 1-4, fiecare moleculă alternativă de glucoză din celuloză este inversată. Gruparea hidroxil a carbonului 1 este îndreptată în sus, iar cea a carbonului 4 este îndreptată în jos. Acum, pentru a face o legătură glicozidică beta 1-4, una dintre aceste molecule ar trebui inversată astfel încât ambele grupări hidroxil să vină în același plan. Acesta este motivul pentru inversarea fiecărei molecule alternative de glucoză din celuloză. Celuloza este o moleculă neramificată., Lanțurile polimerice de glucoză sunt aranjate într-un model liniar. Spre deosebire de amidon sau glicogen, aceste lanțuri nu suferă nici o înfășurare, formare de helix sau ramificare. Mai degrabă, aceste lanțuri sunt aranjate paralel unul cu celălalt. Legăturile de hidrogen se formează între aceste lanțuri datorită atomilor de hidrogen și grupărilor hidroxil care țin ferm lanțurile împreună. Aceasta are ca rezultat formarea microfibrilelor de celuloză care sunt ferme și puternice. Celuloza este prezentă în celulele vegetale sub formă de microfibrili de celuloză. Aceste microfibrile formează împreună polizaharide sau matrice de celuloză., Mai multe detalii despre matricea polizaharidică vor fi discutate în altă parte în acest articol.

proprietăți

celuloza diferă de restul polizaharidelor în proprietățile sale. Proprietățile unice ale celulozei se datorează structurii sale unice. Ele depind, de asemenea, de numărul de subunități de glucoză prezente în celuloză., Celuloza este cel mai abundent carbohidrat prezent în natură

Sinteza

Celuloza este sinteza nu se produce la animale. Este limitat doar la plante sau bacterii. Biosinteza celulozei în două organisme urmează diferite etape

plante

în plante, sinteza celulozei are loc pe complexe speciale prezente la nivelul membranei celulare numite complexe terminale de rozetă., Aceste complexe sunt proteinele transmembranare hexamerice care sunt capabile să plutească liber în membrana plasmatică. Acestea conțin cel puțin trei enzime de sintetază de celuloză. aceste rozete transmembranare îndeplinesc două funcții; polimerizarea reziduurilor de glucoză pentru a forma lanțul de celuloză și asamblarea microfibrilelor de celuloză. sinteza lanțului de celuloză procesul de sinteză a lanțului de celuloză începe pe capătul citoplasmatic al complexelor terminale de rozetă. Enzimele de sintetază de celuloză utilizează reziduuri de glucoză furnizate de UDP-glucoză., în prima etapă, glucoza-6-fosfat este transformată în glucoză-1-fosfat în citoplasma celulelor vegetale prin enzima fosfoglucomutază. Acest pas este comun în sinteza amidonului, glicogenului și celulozei.în etapa următoare, UTP și glucoza-1-fosfat reacționează pentru a forma UDP-glucoză și se eliberează o moleculă de pirofosfat. Hidroliza pirofosfatului face ca acest pas să fie ireversibil. Este, de asemenea, etapa de limitare a vitezei în sinteza celulozei. Cellulase synthase necesită un primer pentru sinteza lanțurilor de celuloză., Molecula steroidică sitosterol-beta-glucozidă servește funcției de primer în sinteza celulozei.

sintetaza celulozică începe să construiască un lanț de celuloză pe primer folosind reziduuri de glucoză furnizate de moleculele UDP-glucoză. Se alătură reziduurilor de glucoză prin legături glicozidice beta 1-4 pentru a forma un lanț lung de celuloză care eliberează molecule UDP.

moleculele UDP pot fi apoi transformate în UTP prin anumite kinaze., odată ce un lanț de celuloză a fost alungit până la o anumită lungime, enzima de celulază prezentă în citoplasmă scindează acest lanț din primer.complexele de rozetă deplasează acest lanț peste membrana plasmatică în peretele celular. în peretele celular, diferite lanțuri de celuloză sunt aranjate paralel între ele și se formează legături de hidrogen între ele. Aceasta are ca rezultat formarea microfibrilelor de celuloză cu rezistență ridicată la tracțiune.,

bacterii

bacteriile folosesc aceeași familie de enzime pentru sinteza celulozei ca și plantele. Cu toate acestea, enzimele bacteriene sunt codificate de gene diferite. O altă ipoteză este că plantele au dobândit enzimele de sinteză a celulozei din bacterii după endosimbioză.

animale

Celuloza este, de asemenea, sintetizată de unele animale numite tunicate. Tunicatele sunt animale nevertebrate găsite în mare. Ei au o coajă tare care închide corpul delicat al animalului. Celuloza se găsește în cochilia acestor animale., procesul de sinteză a celulozei este, de asemenea, într-un fel același ca în plante și bacterii. Structura celulozei este în esență aceeași.

Celuloză de Rețea în Instalațiile de Perete Celular

Înțelegerea aranjament de celuloză microfibrils și polizaharide matrice în peretele celular al plantelor este de asemenea important. am studiat mai devreme că, pe măsură ce lanțurile de celuloză sunt sintetizate, ele sunt exportate din celulă în peretele celular., Aici lanțurile de celuloză sunt aranjate în mod paralel formând legături de hidrogen între ele. Aceasta are ca rezultat formarea microfibrilelor de celuloză. matricea polizaharidică se formează atunci când alte molecule de zahăr interacționează cu aceste microfibrile de celuloză. În peretele celular primar al plantelor, glucanii și arabinoxilanii sunt cele două componente majore ale matricei polizaharidice. Aceste polizaharide interacționează între ele și formează o rețea între microfibrilele de celuloză. Această rețea este consolidată prin formarea de legături încrucișate., Aceste legături încrucișate se formează atunci când reziduurile de arabinoxilan reacționează cu acizi precum acidul ferulic (FA) și acidul diferulic (DFA). Din acest motiv, se mai spune că matricea polizaharidică este formată din polizaharide acide. în plus față de microfibrilele de celuloză și matricea polizaharidică, peretele celular primar conține, de asemenea, polizaharide reticulare. Aceste polizaharide încrucișează microfibrilele de celuloză pentru a forma o rețea complexă. Cel mai important dintre aceste polizaharide reticulare este hemiceluloza., Este un derivat al celulozei și va fi discutat pe scurt spre sfârșitul acestui articol. de asemenea, calciul joacă un rol important în formarea rețelei. Se încrucișează polizaharidele acide prezente în matricea polizaharidelor.

apariție

Celuloza este cel mai abundent produs biopolimer de pe pământ. Este prezent în peretele celular al tuturor celulelor vegetale. Celuloza este, de asemenea, prezentă în peretele celular al altor organisme, cum ar fi bacteriile și algele. cea mai pura forma de celuloza este bumbacul, care contine aproximativ 98% celuloza., În plus, celuloza este prezentă și în lemnul obținut din copaci. deși celulele animale nu au perete celular, celuloza se găsește și la unele specii de animale. Este prezent în cochilii de tunicate, animalele nevertebrate găsite în mare. procesul de degradare a celulozei se numește celuloliză. Acesta poate fi discutat în trei rubrici; în plante, animale, și la expunerea la căldură.

plante

celuloza nu este degradată în mod normal în plante, cu excepția condițiilor de boală., În majoritatea bolilor, agenții patogeni penetrează celula plantei după degradarea peretelui celular al plantei. Această degradare a peretelui celular este efectuată de enzimele celulolitice care perturbă sau scindează celuloza prezentă în microfibrili. diferitele enzime celulolitice sunt cunoscute colectiv sub numele de enzime celulazice. Aceste enzime sunt produse de diverse bacterii, ciuperci și alți paraziți ai plantelor. degradarea celulozei are loc în tractul digestiv al unora dintre mamifere., De obicei, este greu de digerat celuloza datorită reticulării extinse care iese printre fibrele sale din peretele celular al plantei. Cu toate acestea, digestia poate fi facilitată dacă este dizolvată în unii solvenți polari, cum ar fi soluțiile ionice etc. digestia celulozei este limitată la erbivore precum vaci, capre, oi etc. Aceste mamifere au bacterii care trăiesc într-o relație simbiotică în tractul digestiv al acestor mamifere. Acestea includ speciile bacteriene de Celulomonas și Ruminococcus. aceste bacterii produc enzimă de celulază care degradează celuloza prezentă în dieta acestor mamifere., Produsele de descompunere a degradării celulozei sunt utilizate de bacterii pentru propria lor creștere și proliferare.

bacteriile sunt ulterior digerate de enzimele tractului digestiv al mamiferului. În acest fel, celuloza prezentă în bacterii devine o parte a corpului mamiferelor.,

Două tipuri de enzime sunt implicate în acest proces;

• Celulaze, ei acționează pe resturi de glucoză prezentă în lanț și rupe beta 1-4 linages
• Glucosidases, ele acționează la capetele lanțului și scoateți borna resturi de glucoză prin ruperea glicozidice

Celuloza nu este digerat în sistemul digestiv uman, din cauza lipsei de enzime care descompun beta 1-4 legături glicozidice.

termoliza

termoliza înseamnă defalcarea celulozei atunci când este expusă la temperaturi ridicate sau căldură., termoliza celulozei are loc la 350 de grade, când se descompune în vapori de dioxid de carbon și alți aerosoli. Această temperatură se numește temperatură termolitică sau temperatură pirolitică. topirea celulozei la temperatura pirolitică conține lanțuri scurte formate din două până la șapte subunități. aerosolii care apar la această temperatură pirolitică conțin oligomeri de celuloză în formă anhidră. Aceste molecule anhidre sunt derivate din topitură.

importanță

celuloza are o importanță profundă în plante, animale, microorganisme, precum și în industrie.,

plante

celuloza oferă rigiditate celulelor plantelor. Rezistența ridicată la tracțiune a fibrelor de celuloză prezente în peretele celular al plantei este responsabilă pentru menținerea formei și rigidității celulelor vegetale. Se datorează unor astfel de fibre celulozice puternice din peretele celular, încât celulele vegetale nu izbucnesc ca celulele animale atunci când sunt plasate într-o soluție hipotonică.

microorganisme

Celuloza este o componentă a pereților celulari ai bacteriilor și algelor. Oferă rigiditate acestor celule, precum și își menține forma și structura.,

animale

este o sursă importantă de carbohidrați în erbivore, cum ar fi caprele și oile. la alte mamifere și oameni, nu poate fi digerat. Cu toate acestea, acționează ca o fibră voluminoasă necesară pentru sănătatea tractului gastro-intestinal.

Industrie

Celuloza este utilizată în diferite industrii pentru bunăstarea omenirii. Următoarele sunt câteva dintre utilizările sale:

• Celuloza este utilizată pentru fabricarea hârtiei, cartoanelor, cartoanelor, cartoanelor și a altor produse din hârtie.
• este folosit în industria textilă pentru a face haine., Diferite haine sunt realizate folosind bumbac și alte fibre de plante.
• este folosit pentru a face hârtie de izolație electrică în industria electrică.
• este folosit pentru a face biocombustibil.
• Celuloza este utilizată în praful de pușcă.
• se utilizează ca stabilizator în diferite medicamente.
• este utilizat în laboratoarele biologice ca fază staționară pentru cromatografie.

rezumat

1. Celuloza este cea mai importantă polizaharidă structurală prezentă în plante.
2. este alcătuit din lanțuri neramificate de molecule de glucoză legate prin legături glicozidice beta 1-4.,
3. fiecare moleculă alternativă de glucoză din lanțurile de celuloză este inversată. Aceste lanțuri sunt aranjate paralel unul cu celălalt pentru a forma microfibrili.
4. este sintetizat prin rozete speciale complexe transmembranare prezente în membrana plasmatică a celulelor vegetale.
5. microfibrilele de celuloză sunt reticulate prin molecule de hemiceluloză.
6. matricea polizaharidică cu polizaharidă acidă este de asemenea prezentă împreună cu microfibrilele de celuloză în peretele celular al plantelor.,
7. Celuloza este prezentă în peretele celular al plantelor, algelor și bacteriilor, precum și în coaja tunicatelor.
8. Celuloza este digerată numai în erbivore.
9. în plante, celuloza este degradată de enzimele patogene. De asemenea, suferă o degradare la temperatura de 350 de grade Celsius.
10. oferă rezistență și rigiditate celulelor vegetale și bacteriene, precum și algelor.
11. este o sursă de carbohidrați pentru erbivore.
12. celuloza face fibrele în vrac în dieta umană.,
13. este utilizat în industrie pentru următoarele scopuri;
    • Pentru a face hârtie și produse din hârtie
    • Pentru a face izolație de hârtie
    • Ca biocombustibil
    • Ca fază staționară în cromatografia
    • Pentru a face praf de pușcă