Ключова разлика – лигнин срещу целулоза
Клетъчната стена на растението се състои от първична и вторична стена. Първичната клетъчна стена е съставена от множество слоеве целулоза, глюкозен полизахарид. Целулозата е най-често срещаното органично съединение на земята. 33% от цялата растителна материя се състои от целулоза. Това е търговско важно съединение, използвано в производството на различни материали като хартия, фармацевтични продукти и текстил. Лигнинът е второто най-разпространено съединение на земята, надминато само от целулозата; присъства главно в дървесните растения. Ключовата разлика между лигнин и целулоза е, че целулозата е полимер на въглехидрати, докато лигнинът е невъглехидратен ароматен полимер.
Какво е лигнин?
Общият термин лигнин описва голяма група от ароматни полимери, събрани в резултат на окислителното свързване на 4-хидроксифенилпропаноиди. Те са органични полимери, присъстващи като структурни съединения в съдови растения и някои водорасли. В съдовите растения лигнинът е важно структурно съединение по време на вторичното удебеляване и образуването на вторичната клетъчна стена. Това осигурява твърдост на кората и дървесината на стъблото и придава устойчивост на гниене, като защитава полизахаридите на клетъчната стена от микробно разграждане.
Лигнинът играе важна роля в процеса на провеждане на водата в стъблата на съдовите растения. Полизахаридните полимери като целулозата, присъстващи в растителната клетъчна стена, са пропускливи за вода поради тяхната хидрофилна природа. Поради своята ароматна природа лигнинът е по-хидрофобен и създава пречка за абсорбцията на вода в клетъчната стена чрез образуване на напречни връзки между полизахаридите. Това осигурява ефективен път за васкуларната тъкан на растението да провежда водата без никакви препятствия.
Фигура 01: Структура на лигнин
Освен че е структурно съединение, лигнинът е важно съединение, което задвижва въглеродния цикъл и действа като бавно разлагащ агент на мъртвата растителност. Това е основен ограничаващ фактор при превръщането на растителната биомаса в биогорива.
От търговски аспект отстраняването на лигнин от растителна биомаса е сложен и скъп процес. Ето защо се провеждат много изследвания върху тази перспектива, за да се създадат растения с по-малко отлагане на лигнин и да се развие форма на лигнин, която е по-податлива на лесно химическо смилане.
Какво е целулоза?
Целулозата е полимер, съставен от β глюкоза и е най-разпространената органична молекула на земята. Целулозата се намира главно в растенията и 40% от клетъчната стена на растението е изградена от целулоза. Той е подреден в различни слоеве в клетъчната стена на растението, диференциран на първични и вторични стени. Структурата на целулозата се състои от линейни β глюкозни вериги, свързани заедно с β 1-4 глиозидни връзки. Наличието на хидроксилни групи (-OH), стърчащи от всяка верига във всички посоки, увеличава връзката между съседни β глюкозни вериги. Благодарение на тази кръстосана връзка, якостта на опън на целулозната структура се увеличава. Тази висока якост на опън предотвратява спукването на клетката, когато водата навлезе в клетката чрез осмоза. Формата на клетката се определя според разположението на целулозните снопчета.
Фигура 02: Химическа структура на целулозата
Освен основната си функция на структурно съединение, целулозата служи като важен източник на храна за някои животни, бактерии и гъбички. Целулозата се катаболизира до глюкоза от ензима целулаза. Въпреки че целулозата е добър източник на глюкоза, хората не могат да я използват, тъй като им липсва ензимът целулаза в техните системи. Бозайниците като кравите усвояват целулозата от чревните си микроорганизми, които имат способността да катаболизират целулозата. В търговски аспект целулозата е важно съединение в хартиената, текстилната и фармацевтичната промишленост.
Какви са приликите между лигнина и целулозата?
- Лигнин и целулоза се намират във всички растения.
- Те са основните компоненти на клетъчната стена на растителните клетки.
- И двете съединения участват в осигуряването на структурна твърдост на растението.
- Те са органични съединения.
Каква е разликата между лигнин и целулоза?
Лигнин срещу целулоза |
|
| Лигнинът е невъглехидратен ароматен полимер, открит в растенията. | Целулозата е полимер на въглехидрати (β глюкоза), открит в растенията. |
| Местоположение | |
| Лигнинът присъства основно във вторичната клетъчна стена, след като растението се натъкне на вторично удебеляване. | Целулозата присъства в първичната клетъчна стена. |
| Структура | |
| Лигнинът е триизмерен. | Целулозата е линейна структура с линейни β глюкозни вериги. |
| Кръстосано свързване | |
| Лигнинът има напречни връзки между фенолни полимери. | Целулозата има кръстосани връзки между съседни –OH групи на β глюкозни вериги. |
| Облигации | |
| Лигнинът образува естерни връзки или етерни връзки. | Целулозата образува водородни връзки или β 1-4 гликозиди. |
| Взаимодействие с вода | |
| Лигнинът е хидрофобен. | Целулозата е хидрофилна. |
Обобщение – лигнин срещу целулоза
Целулозата и лигнинът са важни структурни компоненти на растителната клетъчна стена. Целулозата е полимер на β глюкоза и присъства в първичната клетъчна стена. Лигнинът, ароматен полимер, подпомага вторичното удебеляване и основно присъства във вторичната клетъчна стена. Това е разликата между лигнин и целулоза. Поради техните различни химични и физични свойства, те участват в много различни функции в системата на васкуларните растения.
