nyckelskillnad – lignin vs cellulosa
Växtens cellvägg består av primära och sekundära väggar. Den primära cellväggen är sammansatt av flera lager av cellulosa, en glukospolysackarid. Cellulosa är den vanligaste organiska föreningen på jorden. 33 % av allt växtmaterial består av cellulosa. Det är en kommersiellt viktig förening som används vid tillverkning av olika material som papper, läkemedel och textilier. Lignin är den näst vanligaste föreningen på jorden, endast överträffad av cellulosa; det finns huvudsakligen i vedartade växter. Den viktigaste skillnaden mellan lignin och cellulosa är att cellulosa är en kolhydratpolymer medan lignin är en aromatisk polymer som inte är kolhydrat.
Vad är Lignin?
Den allmänna termen lignin beskriver en stor grupp av aromatiska polymerer sammansatta som ett resultat av den oxidativa kopplingen av 4-hydroxifenylpropanoider. De är organiska polymerer som finns som strukturella föreningar i kärlväxter och vissa alger. I kärlväxter är lignin en viktig strukturell förening under sekundär förtjockning och bildning av den sekundära cellväggen. Detta ger styvhet till barken och träet på stammen och ger ruttningsmotstånd genom att skydda cellväggspolysackarider från mikrobiell nedbrytning.
Lignin spelar en viktig roll i processen att leda vatten i kärlväxtstammar. Polysackaridpolymerer som cellulosa som finns i växtcellväggen är genomsläppliga för vatten på grund av sin hydrofila natur. På grund av sin aromatiska natur är lignin mer hydrofobt och skapar ett hinder för absorption av vatten i cellväggen genom att bilda tvärbindningar mellan polysackarider. Detta ger en effektiv väg för växtens vaskulära vävnad att leda vatten utan några hinder.
Figur 01: Ligninstruktur
Förutom att det är en strukturell förening är lignin en viktig förening som driver kolets kretslopp och fungerar som ett långsamt nedbrytande medel för död vegetation. Det är en stor begränsande faktor vid omvandlingen av växtbiomassa till biobränslen.
I en kommersiell aspekt är borttagning av lignin från växtbiomassa en komplicerad och kostsam process. Därför genomförs många forskningsstudier på detta perspektiv för att skapa växter med mindre ligninavlagring och utveckla en form av lignin som är mer mottaglig för enkel kemisk nedbrytning.
Vad är cellulosa?
Cellulosa är en polymer som består av β-glukos och är den mest förekommande organiska molekylen på jorden. Cellulosa finns främst i växter, och 40 % av växtens cellvägg består av cellulosa. Den är anordnad i olika lager i växtcellväggen, differentierad i primära och sekundära väggar. Strukturen av cellulosa består av linjära β-glukoskedjor sammanlänkade av β 1-4 glyosidbindningar. Närvaron av hydroxylgrupper (-OH) som skjuter ut från varje kedja i alla riktningar ökar kopplingen mellan intilliggande β-glukoskedjor. På grund av denna tvärbindning ökar draghållfastheten hos cellulosastrukturen. Denna höga draghållfasthet förhindrar att cellen spricker när vatten kommer in i cellen genom osmos. Cellens form bestäms enligt arrangemanget av cellulosaknippen.
Figur 02: Cellulosas kemiska struktur
Förutom sin primära funktion som en strukturell förening, fungerar cellulosa som en viktig matkälla för vissa djur, bakterier och svampar. Cellulosa kataboliseras till glukos av enzymet cellulas. Även om cellulosa är en bra källa till glukos kan människor inte använda den eftersom de saknar enzymet cellulas i sina system. Däggdjur som kor smälter cellulosa genom sina tarmmikroorganismer som har förmågan att katabolisera cellulosa. I en kommersiell aspekt är cellulosa en viktig förening inom pappers-, textil- och läkemedelsindustrin.
Vilka är likheterna mellan lignin och cellulosa?
- Lignin och cellulosa finns i alla växter.
- De är huvudkomponenterna i växtcellernas cellvägg.
- Båda föreningarna är involverade i att tillhandahålla strukturell styvhet till anläggningen.
- De är organiska föreningar.
Vad är skillnaden mellan lignin och cellulosa?
Lignin vs Cellulose |
|
| Lignin är en aromatisk polymer utan kolhydrater som finns i växter. | Cellulosa är en polymer av kolhydrater (β-glukos) som finns i växter. |
| Location | |
| Lignin finns i princip i den sekundära cellväggen när växten stöter på sekundär förtjockning. | Cellulosa finns i den primära cellväggen. |
| Structure | |
| Lignin är tredimensionell. | Cellulosa är en linjär struktur med linjära β-glukoskedjor. |
| Cross Linkage | |
| Lignin har tvärbindningar mellan fenoliska polymerer. | Cellulosa har tvärbindningar mellan intilliggande –OH-grupper av β-glukoskedjor. |
| Bonds | |
| Lignin bildar esterbindningar eller eterbindningar. | Cellulosa bildar vätebindningar eller β 1-4 glykosid. |
| Interaktion med vatten | |
| Lignin är hydrofobt. | Cellulosa är hydrofilt. |
Sammanfattning – Lignin vs Cellulosa
Cellulosa och lignin är viktiga strukturella komponenter i växtcellväggen. Cellulosa är en polymer av β-glukos och finns i den primära cellväggen. Lignin, en aromatisk polymer, hjälper den sekundära förtjockningen och finns i princip i den sekundära cellväggen. Detta är skillnaden mellan lignin och cellulosa. På grund av deras olika kemiska och fysikaliska egenskaper är de involverade i många olika funktioner i kärlväxternas system.
