Nøgleforskel – Lignin vs Cellulose
Plantens cellevæg er sammensat af primære og sekundære vægge. Den primære cellevæg er sammensat af flere lag cellulose, et glucosepolysaccharid. Cellulose er den mest almindelige organiske forbindelse på jorden. 33% af alt plantemateriale består af cellulose. Det er en kommercielt vigtig forbindelse, der bruges til fremstilling af forskellige materialer såsom papir, lægemidler og tekstiler. Lignin er den anden mest udbredte forbindelse på jorden, kun overgået af cellulose; det er hovedsageligt til stede i træagtige planter. Den vigtigste forskel mellem lignin og cellulose er, at cellulose er en polymer af kulhydrat, mens lignin er en ikke-kulhydrat aromatisk polymer.
Hvad er lignin?
Det generelle udtryk lignin beskriver en stor gruppe af aromatiske polymerer, der er samlet som et resultat af den oxidative kobling af 4-hydroxyphenylpropanoider. De er organiske polymerer til stede som strukturelle forbindelser i karplanter og nogle alger. I karplanter er lignin en vigtig strukturel forbindelse under sekundær fortykkelse og dannelse af den sekundære cellevæg. Dette giver stivhed til barken og træet på stammen og giver henfaldsmodstand ved at beskytte cellevægspolysaccharider mod mikrobiel nedbrydning.
Lignin spiller en vigtig rolle i processen med at lede vand i karplantestængler. Polysaccharidpolymerer som cellulose til stede i plantecellevæggen er permeable for vand på grund af deres hydrofile natur. På grund af sin aromatiske natur er lignin mere hydrofobisk og skaber en hindring for absorption af vand i cellevæggen ved at danne tværbindinger mellem polysaccharider. Dette giver en effektiv vej for plantens vaskulære væv til at lede vand uden nogen forhindringer.
Figur 01: Ligninstruktur
Udover at være en strukturel forbindelse, er lignin en vigtig forbindelse, der driver kulstofkredsløbet og fungerer som et langsomt nedbrydende middel for død vegetation. Det er en væsentlig begrænsende faktor i omdannelsen af plantebiomasse til biobrændstoffer.
I et kommercielt aspekt er fjernelse af lignin fra plantebiomasse en kompliceret og dyr proces. Derfor udføres der mange forskningsundersøgelser af dette perspektiv for at skabe planter med mindre ligninaflejring og udvikle en form for lignin, der er mere modtagelig for ubesværet kemisk fordøjelse.
Hvad er Cellulose?
Cellulose er en polymer sammensat af β-glukose og er det mest udbredte organiske molekyle på jorden. Cellulose findes hovedsageligt i planter, og 40 % af plantecellevæggen består af cellulose. Det er arrangeret i forskellige lag i plantecellevæggen, differentieret i primære og sekundære vægge. Strukturen af cellulose er sammensat af lineære β-glucosekæder forbundet med β 1-4 glyosidbindinger. Tilstedeværelsen af hydroxylgrupper (-OH), der rager ud fra hver kæde i alle retninger, øger bindingen mellem tilstødende β-glucosekæder. På grund af denne tværbinding øges trækstyrken af cellulosestrukturen. Denne høje trækstyrke forhindrer cellen i at briste, når vand kommer ind i cellen gennem osmose. Cellens form bestemmes i henhold til arrangementet af cellulosebundter.
Figur 02: Celluloses kemiske struktur
Udover sin primære funktion som en strukturel forbindelse, tjener cellulose som en vigtig fødekilde for nogle dyr, bakterier og svampe. Cellulose kataboliseres til glucose af enzymet cellulase. Selvom cellulose er en god kilde til glukose, kan mennesker ikke udnytte det, da de mangler enzymet cellulase i deres systemer. Pattedyr som køer fordøjer cellulose af deres tarmmikroorganismer, som har evnen til at nedbryde cellulose. I et kommercielt aspekt er cellulose en vigtig forbindelse i papir-, tekstil- og farmaceutiske industrier.
Hvad er lighederne mellem lignin og cellulose?
- Lignin og cellulose findes i alle planter.
- De er hovedkomponenterne i plantecellernes cellevæg.
- Begge forbindelser involverer at give planten strukturel stivhed.
- De er organiske forbindelser.
Hvad er forskellen mellem lignin og cellulose?
Lignin vs Cellulose |
|
| Lignin er en aromatisk polymer uden kulhydrat, der findes i planter. | Cellulose er en polymer af kulhydrat (β-glukose), der findes i planter. |
| Location | |
| Lignin er grundlæggende til stede i den sekundære cellevæg, når planten støder på sekundær fortykkelse. | Cellulose er til stede i den primære cellevæg. |
| Structure | |
| Lignin er tredimensionel. | Cellulose er en lineær struktur med lineære β-glukosekæder. |
| Cross Linkage | |
| Lignin har krydsforbindelser mellem phenoliske polymerer. | Cellulose har krydsbindinger mellem tilstødende –OH-grupper af β-glucosekæder. |
| Obligationer | |
| Lignin danner esterbindinger eller etherbindinger. | Cellulose danner hydrogenbindinger eller β 1-4 glykosid. |
| Interaktion med vand | |
| Lignin er hydrofobisk. | Cellulose er hydrofil. |
Oversigt – Lignin vs Cellulose
Cellulose og lignin er vigtige strukturelle komponenter i plantecellevæggen. Cellulose er en polymer af β-glucose og er til stede i den primære cellevæg. Lignin, en aromatisk polymer, hjælper med den sekundære fortykkelse og er grundlæggende til stede i den sekundære cellevæg. Dette er forskellen mellem lignin og cellulose. På grund af deres forskellige kemiske og fysiske egenskaber er de involveret i mange forskellige funktioner inde i karplantesystemet.
