Nøkkelforskjell – Lignin vs Cellulose
Plantens cellevegg er sammensatt av primære og sekundære vegger. Den primære celleveggen er sammensatt av flere lag med cellulose, et glukosepolysakkarid. Cellulose er den vanligste organiske forbindelsen på jorden. 33 % av alt plantemateriale består av cellulose. Det er en kommersielt viktig forbindelse som brukes i produksjon av forskjellige materialer som papir, legemidler og tekstiler. Lignin er den nest vanligste forbindelsen på jorden, kun overgått av cellulose; den er hovedsakelig til stede i treaktige planter. Den viktigste forskjellen mellom lignin og cellulose er at cellulose er en polymer av karbohydrat, mens lignin er en aromatisk polymer uten karbohydrater.
Hva er Lignin?
Den generelle termen lignin beskriver en stor gruppe aromatiske polymerer satt sammen som et resultat av den oksidative koblingen av 4-hydroksyfenylpropanoider. De er organiske polymerer som er tilstede som strukturelle forbindelser i karplanter og noen alger. I karplanter er lignin en viktig strukturell forbindelse under sekundær fortykning og dannelse av den sekundære celleveggen. Dette gir stivhet til barken og treet på stammen og gir motstand mot forfall ved å beskytte celleveggpolysakkarider mot mikrobiell nedbrytning.
Lignin spiller en viktig rolle i prosessen med å lede vann i karplantestengler. Polysakkaridpolymerer som cellulose som finnes i plantecelleveggen er gjennomtrengelige for vann på grunn av deres hydrofile natur. På grunn av sin aromatiske natur er lignin mer hydrofobt og skaper en hindring for absorpsjon av vann i celleveggen ved å danne tverrbindinger mellom polysakkarider. Dette gir en effektiv vei for vaskulært vev i planten til å lede vann uten noen hindringer.
Figur 01: Ligninstruktur
Bortsett fra å være en strukturell forbindelse, er lignin en viktig forbindelse som driver karbonkretsløpet og fungerer som et sakte nedbrytende middel for død vegetasjon. Det er en viktig begrensende faktor i omdannelsen av plantebiomasse til biodrivstoff.
I et kommersielt aspekt er fjerning av lignin fra plantebiomasse en komplisert og kostbar prosess. Derfor er det utført mange forskningsstudier på dette prospektet for å skape planter med mindre ligninavsetning og utvikle en form for lignin som er mer utsatt for uanstrengt kjemisk fordøyelse.
Hva er cellulose?
Cellulose er en polymer sammensatt av β-glukose og er det organiske molekylet som finnes mest på jorden. Cellulose finnes hovedsakelig i planter, og 40 % av plantecelleveggen består av cellulose. Den er arrangert i forskjellige lag i plantecelleveggen, differensiert i primære og sekundære vegger. Strukturen til cellulose er sammensatt av lineære β-glukosekjeder koblet sammen med β 1-4 glyosidbindinger. Tilstedeværelsen av hydroksylgrupper (-OH) som stikker ut fra hver kjede i alle retninger, øker koblingen mellom tilstøtende β-glukosekjeder. På grunn av denne tverrbindingen øker strekkstyrken til cellulosestrukturen. Denne høye strekkfastheten forhindrer at cellen sprekker når vann kommer inn i cellen gjennom osmose. Formen på cellen bestemmes i henhold til arrangementet av cellulosebunter.
Figur 02: Celluloses kjemiske struktur
Bortsett fra sin primære funksjon som en strukturell forbindelse, tjener cellulose som en viktig matkilde for noen dyr, bakterier og sopp. Cellulose kataboliseres til glukose av enzymet cellulase. Selv om cellulose er en god kilde til glukose, kan ikke mennesker utnytte den siden de mangler enzymet cellulase i systemene sine. Pattedyr som kyr fordøyer cellulose ved hjelp av tarmmikroorganismer som har evnen til å katabolisere cellulose. I et kommersielt aspekt er cellulose en viktig forbindelse i industrien for papir, tekstil og farmasøytiske produkter.
Hva er likhetene mellom lignin og cellulose?
- Lignin og cellulose finnes i alle planter.
- De er hovedkomponentene i celleveggen til plantecellene.
- Begge forbindelsene innebærer å gi anlegget strukturell stivhet.
- De er organiske forbindelser.
Hva er forskjellen mellom lignin og cellulose?
Lignin vs Cellulose |
|
| Lignin er en aromatisk polymer uten karbohydrater som finnes i planter. | Cellulose er en polymer av karbohydrater (β-glukose) som finnes i planter. |
| Location | |
| Lignin er hovedsakelig tilstede i den sekundære celleveggen når planten møter sekundær fortykning. | Cellulose er tilstede i den primære celleveggen. |
| Structure | |
| Lignin er tredimensjonal. | Cellulose er en lineær struktur med lineære β-glukosekjeder. |
| Cross Linkage | |
| Lignin har krysskoblinger mellom fenoliske polymerer. | Cellulose har kryssbindinger mellom tilstøtende –OH-grupper av β-glukosekjeder. |
| Obligasjoner | |
| Lignin danner esterbindinger eller eterbindinger. | Cellulose danner hydrogenbindinger eller β 1-4 glykosid. |
| Interaksjon med vann | |
| Lignin er hydrofobisk. | Cellulose er hydrofil. |
Sammendrag – Lignin vs Cellulose
Cellulose og lignin er viktige strukturelle komponenter i plantecelleveggen. Cellulose er en polymer av β-glukose og er tilstede i den primære celleveggen. Lignin, en aromatisk polymer, hjelper den sekundære fortykningen og er i utgangspunktet tilstede i den sekundære celleveggen. Dette er forskjellen mellom lignin og cellulose. På grunn av deres forskjellige kjemiske og fysiske egenskaper, er de involvert i mange forskjellige funksjoner inne i systemet til karplanter.
