Ключевая разница - лигнин против целлюлозы
Клеточная стенка растений состоит из первичной и вторичной стенок. Первичная клеточная стенка состоит из нескольких слоев целлюлозы, полисахарида глюкозы. Целлюлоза - самое распространенное органическое соединение на Земле. 33% всего растительного вещества состоит из целлюлозы. Это коммерчески важное соединение, используемое в производстве различных материалов, таких как бумага, фармацевтические препараты и текстиль. Лигнин является вторым наиболее распространенным соединением на Земле, уступая только целлюлозе; он присутствует в основном в древесных растениях. Ключевое различие между лигнином и целлюлозой заключается в том, что целлюлоза представляет собой полимер углевода, в то время как лигнин представляет собой неуглеводный ароматический полимер.
Что такое лигнин?
Общий термин лигнин описывает большую группу ароматических полимеров, собранных в результате окислительного сочетания 4-гидроксифенилпропаноидов. Это органические полимеры, присутствующие в виде структурных соединений в сосудистых растениях и некоторых водорослях. В сосудистых растениях лигнин является важным структурным соединением при вторичном утолщении и формировании вторичной клеточной стенки. Это придает жесткость коре и древесине стебля и придает устойчивость к гниению, защищая полисахариды клеточных стенок от микробной деградации.
Лигнин играет важную роль в процессе проведения воды в стеблях сосудистых растений. Полисахаридные полимеры, такие как целлюлоза, присутствующие в клеточной стенке растений, проницаемы для воды благодаря своей гидрофильной природе. Из-за своей ароматической природы лигнин является более гидрофобным и создает препятствие для поглощения воды клеточной стенкой, образуя поперечные связи между полисахаридами. Это обеспечивает эффективный путь для сосудистой ткани растения проводить воду без каких-либо препятствий.
Рисунок 01: Структура лигнина
Помимо того, что лигнин является структурным соединением, он является важным соединением, которое управляет углеродным циклом и действует как медленно разлагающийся агент мертвой растительности. Это главный ограничивающий фактор преобразования растительной биомассы в биотопливо.
В коммерческом аспекте удаление лигнина из растительной биомассы является сложным и дорогостоящим процессом. Поэтому в этой области проводится множество научных исследований с целью создания растений с меньшим отложением лигнина и разработки формы лигнина, которая более восприимчива к легкому химическому перевариванию..
Что такое целлюлоза?
Целлюлоза представляет собой полимер, состоящий из β-глюкозы, и является самой распространенной органической молекулой на Земле. Целлюлоза в основном содержится в растениях, и 40% клеточной стенки растений состоит из целлюлозы. Он расположен в разных слоях клеточной стенки растений, дифференцированных на первичную и вторичную стенки. Структура целлюлозы состоит из линейных цепей β-глюкозы, связанных между собой β 1-4 глиозидными связями. Наличие гидроксильных групп (-ОН), выступающих из каждой цепи во всех направлениях, увеличивает связь между соседними β-цепями глюкозы. За счет такой поперечной связи повышается прочность целлюлозной структуры на растяжение. Эта высокая прочность на растяжение предотвращает разрыв клетки, когда вода попадает в клетку через осмос. Форма клетки определяется по расположению пучков целлюлозы.
Рисунок 02: Химическая структура целлюлозы
Помимо своей основной функции в качестве структурного соединения, целлюлоза служит важным источником пищи для некоторых животных, бактерий и грибков. Целлюлоза катаболизируется в глюкозу ферментом целлюлазой. Несмотря на то, что целлюлоза является хорошим источником глюкозы, люди не могут ее использовать, так как в их системах отсутствует фермент целлюлаза. Млекопитающие, такие как коровы, переваривают целлюлозу кишечными микроорганизмами, которые способны катаболизировать целлюлозу. В коммерческом аспекте целлюлоза является важным соединением в бумажной, текстильной и фармацевтической промышленности.
Каковы сходства между лигнином и целлюлозой?
- Лигнин и целлюлоза содержатся во всех растениях.
- Они являются основными компонентами клеточной стенки растительных клеток.
- Оба соединения обеспечивают структурную жесткость растения.
- Это органические соединения.
В чем разница между лигнином и целлюлозой?
Лигнин против целлюлозы |
|
| Лигнин – это неуглеводный ароматический полимер, содержащийся в растениях. | Целлюлоза представляет собой полимер углевода (β-глюкозы), который содержится в растениях. |
| Расположение | |
| Лигнин присутствует в основном во вторичной клеточной стенке, как только растение встречает вторичное утолщение. | Целлюлоза присутствует в первичной клеточной стенке. |
| Структура | |
| Лигнин трехмерен. | Целлюлоза представляет собой линейную структуру с линейными β-цепями глюкозы. |
| Перекрестная связь | |
| Лигнин имеет поперечные связи между фенольными полимерами. | Целлюлоза имеет поперечные связи между соседними –ОН-группами β-цепей глюкозы. |
| Облигации | |
| Лигнин образует сложноэфирные связи или эфирные связи. | Целлюлоза образует водородные связи или β 1-4 гликозиды. |
| Взаимодействие с водой | |
| Лигнин является гидрофобным. | Целлюлоза гидрофильна. |
Резюме – Лигнин против Целлюлозы
Целлюлоза и лигнин являются важными структурными компонентами клеточной стенки растений. Целлюлоза представляет собой полимер β-глюкозы и присутствует в первичной клеточной стенке. Лигнин, ароматический полимер, способствует вторичному утолщению и в основном присутствует во вторичной клеточной стенке. В этом разница между лигнином и целлюлозой. Благодаря своим различным химическим и физическим свойствам они участвуют во многих различных функциях внутри системы сосудистых растений.
