Kľúčový rozdiel – lignín vs celulóza
Rastlinná bunková stena sa skladá z primárnych a sekundárnych stien. Primárna bunková stena sa skladá z viacerých vrstiev celulózy, polysacharidu glukózy. Celulóza je najbežnejšou organickou zlúčeninou na Zemi. 33 % všetkej rastlinnej hmoty tvorí celulóza. Je to komerčne dôležitá zlúčenina používaná pri výrobe rôznych materiálov, ako je papier, liečivá a textílie. Lignín je druhou najrozšírenejšou zlúčeninou na Zemi, prevyšuje ju iba celulóza; je prítomný najmä v drevinách. Kľúčový rozdiel medzi lignínom a celulózou je v tom, že celulóza je polymérom uhľohydrátov, zatiaľ čo lignín je aromatický polymér bez uhľohydrátov.
Čo je lignín?
Všeobecný termín lignín opisuje veľkú skupinu aromatických polymérov zostavených ako výsledok oxidačnej väzby 4-hydroxyfenylpropanoidov. Sú to organické polyméry prítomné ako štruktúrne zlúčeniny v cievnatých rastlinách a niektorých riasach. V cievnatých rastlinách je lignín dôležitou štruktúrnou zlúčeninou počas sekundárneho zhrubnutia a tvorby sekundárnej bunkovej steny. To poskytuje tuhosť kôre a drevu stonky a dodáva odolnosť proti rozkladu tým, že chráni polysacharidy bunkovej steny pred mikrobiálnou degradáciou.
Lignín hrá dôležitú úlohu v procese vedenia vody v stonkách cievnatých rastlín. Polysacharidové polyméry, ako je celulóza prítomná v stene rastlinnej bunky, sú priepustné pre vodu vďaka svojej hydrofilnej povahe. Kvôli svojej aromatickej povahe je lignín hydrofóbnejší a vytvára prekážku pre absorpciu vody do bunkovej steny vytváraním krížových väzieb medzi polysacharidmi. To poskytuje vaskulárnemu tkanivu rastliny účinnú cestu k vedeniu vody bez akýchkoľvek prekážok.
Obrázok 01: Štruktúra lignínu
Okrem toho, že je lignín štrukturálnou zlúčeninou, je dôležitou zlúčeninou, ktorá poháňa uhlíkový cyklus a pôsobí ako pomaly sa rozkladajúce činidlo odumretej vegetácie. Je to hlavný limitujúci faktor pri premene rastlinnej biomasy na biopalivá.
Z komerčného hľadiska je odstraňovanie lignínu z rastlinnej biomasy komplikovaný a nákladný proces. Preto sa o tejto perspektíve vykonáva mnoho výskumných štúdií s cieľom vytvoriť rastliny s menším ukladaním lignínu a vyvinúť formu lignínu, ktorá je náchylnejšia na ľahké chemické trávenie.
Čo je celulóza?
Celulóza je polymér zložený z β glukózy a je najrozšírenejšou organickou molekulou na Zemi. Celulóza sa nachádza najmä v rastlinách a 40 % bunkovej steny rastlín tvorí celulóza. Je usporiadaný v rôznych vrstvách v stene rastlinnej bunky, diferencovaný na primárne a sekundárne steny. Štruktúra celulózy je zložená z lineárnych β glukózových reťazcov spojených β 1-4 glykozidovými väzbami. Prítomnosť hydroxylových skupín (-OH) vyčnievajúcich z každého reťazca vo všetkých smeroch zvyšuje väzbu medzi susednými β glukózovými reťazcami. Vďaka tomuto krížovému prepojeniu sa zvyšuje pevnosť v ťahu celulózovej štruktúry. Táto vysoká pevnosť v ťahu zabraňuje prasknutiu bunky, keď voda vstúpi do bunky osmózou. Tvar bunky je určený podľa usporiadania celulózových zväzkov.
Obrázok 02: Chemická štruktúra celulózy
Popri svojej primárnej funkcii štruktúrnej zlúčeniny slúži celulóza ako dôležitý zdroj potravy pre niektoré živočíchy, baktérie a huby. Celulóza je katabolizovaná na glukózu enzýmom celuláza. Aj keď je celulóza dobrým zdrojom glukózy, ľudia ju nedokážu využiť, pretože v ich systémoch chýba enzým celuláza. Cicavce ako kravy trávia celulózu svojimi črevnými mikroorganizmami, ktoré majú schopnosť katabolizovať celulózu. Z komerčného hľadiska je celulóza dôležitou zlúčeninou v papierenskom, textilnom a farmaceutickom priemysle.
Aké sú podobnosti medzi lignínom a celulózou?
- Lignín a celulóza sa nachádzajú vo všetkých rastlinách.
- Sú hlavnými zložkami bunkovej steny rastlinných buniek.
- Obe zlúčeniny zaisťujú štrukturálnu tuhosť rastliny.
- Sú to organické zlúčeniny.
Aký je rozdiel medzi lignínom a celulózou?
Lignín vs celulóza |
|
| Lignín je neuhľohydrátový aromatický polymér nachádzajúci sa v rastlinách. | Celulóza je polymér uhľohydrátov (βglukóza), ktorý sa nachádza v rastlinách. |
| Umiestnenie | |
| Lignín je prítomný v podstate v sekundárnej bunkovej stene, keď rastlina narazí na sekundárne zhrubnutie. | Celulóza je prítomná v primárnej bunkovej stene. |
| Structure | |
| Lignín je trojrozmerný. | Celulóza je lineárna štruktúra s lineárnymi β glukózovými reťazcami. |
| Krížové prepojenie | |
| Lignín má krížové väzby medzi fenolickými polymérmi. | Celulóza má krížové väzby medzi susednými –OH skupinami β glukózových reťazcov. |
| Dluhopisy | |
| Lignín tvorí esterové alebo éterové väzby. | Celulóza tvorí vodíkové väzby alebo β 1-4 glykozidické. |
| Interakcia s vodou | |
| Lignín je hydrofóbny. | Celulóza je hydrofilná. |
Zhrnutie – Lignín vs celulóza
Celulóza a lignín sú dôležité štrukturálne zložky bunkovej steny rastlín. Celulóza je polymér β glukózy a je prítomná v primárnej bunkovej stene. Lignín, aromatický polymér, napomáha sekundárnemu zahusťovaniu a je v podstate prítomný v sekundárnej bunkovej stene. Toto je rozdiel medzi lignínom a celulózou. Vďaka svojim odlišným chemickým a fyzikálnym vlastnostiam sa podieľajú na mnohých rôznych funkciách vo vnútri systému cievnatých rastlín.
