Unterschied zwischen Lignin und Cellulose

Hauptunterschied - Lignin vs. Cellulose
 

Die Pflanzenzellwand besteht aus Primär- und Sekundärwänden. Die primäre Zellwand besteht aus mehreren Zelluloseschichten, einem Glukosepolysaccharid. Cellulose ist die häufigste organische Verbindung auf der Erde. 33% aller Pflanzenstoffe besteht aus Zellulose. Es ist eine wirtschaftlich wichtige Verbindung, die zur Herstellung verschiedener Materialien wie Papier, Pharmazeutika und Textilien verwendet wird. Lignin ist die zweithäufigste Verbindung auf der Erde und wird nur durch Cellulose übertroffen. Es ist hauptsächlich in Gehölzen vorhanden. Der Hauptunterschied zwischen Lignin und Cellulose ist das Cellulose ist ein Polymer aus Kohlenhydraten während Lignin ist ein aromatisches Polymer, das kein Kohlenhydrat ist.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Lignin?
3. Was ist Zellulose?
4. Ähnlichkeiten zwischen Lignin und Cellulose
5. Side-by-Side-Vergleich - Lignin gegen Cellulose in Tabellenform
6. Zusammenfassung

Was ist Lignin??

Der allgemeine Begriff Lignin beschreibt eine große Gruppe aromatischer Polymere, die als Ergebnis der oxidativen Kupplung von 4-Hydroxyphenylpropanoiden aufgebaut sind. Sie sind organische Polymere, die als strukturelle Verbindungen in Gefäßpflanzen und einigen Algen vorliegen. In Gefäßpflanzen ist Lignin eine wichtige strukturelle Verbindung während der sekundären Verdickung und Bildung der sekundären Zellwand. Dies verleiht der Rinde und dem Holz des Stiels Steifheit und verleiht dem Zerfallwiderstand Schutz, indem Zellwandpolysaccharide vor mikrobiellem Abbau geschützt werden.

Lignin spielt eine wichtige Rolle beim Durchleiten von Wasser in Gefäßpflanzenstängeln. Polysaccharidpolymere wie Cellulose, die in der Pflanzenzellwand vorhanden sind, sind aufgrund ihrer hydrophilen Natur wasserdurchlässig. Aufgrund seiner aromatischen Natur ist Lignin hydrophober und stellt ein Hindernis für die Absorption von Wasser in die Zellwand dar, indem es Querverbindungen zwischen Polysacchariden bildet. Dies bietet einen effizienten Weg für vaskuläres Gewebe der Pflanze, um Wasser ohne Hindernisse zu leiten.

Abbildung 01: Ligninstruktur

Lignin ist nicht nur eine strukturelle Verbindung, sondern auch eine wichtige Verbindung, die den Kohlenstoffkreislauf steuert und als langsames Zersetzungsagens der toten Vegetation wirkt. Dies ist ein wesentlicher limitierender Faktor bei der Umwandlung von Pflanzenbiomasse in Biokraftstoffe.

In einem kommerziellen Aspekt ist die Entfernung von Lignin aus pflanzlicher Biomasse ein komplizierter und kostspieliger Prozess. Daher werden viele Forschungsstudien zu diesem Prospekt durchgeführt, um Pflanzen mit weniger Ligninablagerung zu schaffen und eine Form von Lignin zu entwickeln, die für eine mühelose chemische Verdauung anfälliger ist.

Was ist Zellulose??

Cellulose ist ein Polymer aus β-Glukose und ist das am häufigsten vorkommende organische Molekül der Erde. Zellulose kommt hauptsächlich in Pflanzen vor und 40% der Pflanzenzellwand besteht aus Zellulose. Es ist in verschiedenen Schichten in der Pflanzenzellwand angeordnet, unterschieden in Primär- und Sekundärwände. Die Struktur von Cellulose besteht aus linearen β-Glucoseketten, die durch β-1-4-glyosidische Bindungen miteinander verbunden sind. Die Anwesenheit von Hydroxylgruppen (-OH), die aus jeder Kette in alle Richtungen herausragen, erhöht die Verbindung zwischen benachbarten β-Glucoseketten. Durch diese Vernetzung steigt die Zugfestigkeit der Zellulosestruktur. Diese hohe Zugfestigkeit verhindert, dass die Zelle platzt, wenn Wasser durch Osmose in die Zelle eindringt. Die Form der Zelle wird gemäß der Anordnung der Zellulosebündel bestimmt.

Abbildung 02: Chemische Struktur von Cellulose

Abgesehen von seiner primären Funktion als struktureller Bestandteil dient Cellulose für einige Tiere, Bakterien und Pilze als wichtige Nahrungsquelle. Cellulose wird durch das Enzym Cellulase in Glucose abgebaut. Obwohl Cellulose eine gute Quelle für Glukose ist, kann der Mensch sie nicht nutzen, da ihnen das Enzym Cellulase in ihren Systemen fehlt. Säugetiere wie Kühe verdauen Zellulose durch ihre Darmmikroorganismen, die die Fähigkeit besitzen, Zellulose abzubauen. In kommerzieller Hinsicht ist Cellulose eine wichtige Verbindung in den Branchen Papier, Textil und Pharmazie.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Lignin und Cellulose??

• Lignin und Cellulose kommen in allen Pflanzen vor.
• Sie sind die Hauptbestandteile der Zellwand der Pflanzenzellen.
• Bei beiden Verbindungen wird der Pflanze eine strukturelle Steifigkeit verliehen.
• Sie sind organische Verbindungen.

Was ist der Unterschied zwischen Lignin und Cellulose??

Lignin gegen Cellulose
Lignin ist ein nicht kohlenhydrataromatisches Polymer, das in Pflanzen vorkommt.	Cellulose ist ein Kohlenhydratpolymer (β-Glucose), das in Pflanzen vorkommt.
Ort
Lignin ist im Wesentlichen in der sekundären Zellwand vorhanden, sobald die Pflanze auf eine sekundäre Verdickung trifft.	Cellulose liegt in der primären Zellwand vor.
Struktur
Lignin ist dreidimensional.	Cellulose ist eine lineare Struktur mit linearen β-Glucoseketten.
Vernetzung
Lignin hat Querverbindungen zwischen phenolischen Polymeren.	Cellulose hat Querverbindungen zwischen benachbarten OH-Gruppen von β-Glucoseketten.
Fesseln
Lignin bildet Esterbindungen oder Etherbindungen.	Cellulose bildet Wasserstoffbrückenbindungen oder ß-glycosidisch.
Wechselwirkung mit Wasser
Lignin ist hydrophob.	Cellulose ist hydrophil.

Zusammenfassung - Lignin vs Cellulose

Zellulose und Lignin sind wichtige strukturelle Bestandteile der Pflanzenzellwand. Cellulose ist ein Polymer von β-Glucose und liegt in der primären Zellwand vor. Lignin, ein aromatisches Polymer, unterstützt die sekundäre Verdickung und ist grundsätzlich in der sekundären Zellwand vorhanden. Das ist der Unterschied zwischen Lignin und Cellulose. Aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften sind sie an vielen verschiedenen Funktionen innerhalb des Systems von Gefäßpflanzen beteiligt.

Verweise:

1. "Cellulose in Pflanzen: Funktion und Struktur". Study.com, n.d. Netz. Hier verfügbar. 03 Aug. 2017.
2. Vanholme, Ruben, Brecht Demedts, Kris Morreel, John Ralph und Wout Boerjan. "Lignin-Biosynthese und Struktur." Pflanzenphysiologie. Amerikanische Gesellschaft für Pflanzenbiologen, Juli 2010. Web. Hier verfügbar. 03 Aug. 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "Zellulosestrang" Von Karol Głąbpl.- eigene Arbeit von: Glazer, A.W. und Nikaido, H. (1995). Mikrobielle Biotechnologie: Grundlagen der angewandten Mikrobiologie. San Francisco: W. H. Freeman, p. 340. ISBN 0-71672608-4 (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. "Lignin-Struktur" Von Laghi.l  (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia