Peamine erinevus – ligniin vs tselluloos
Taime rakusein koosneb primaarsetest ja sekundaarsetest seintest. Primaarne rakusein koosneb mitmest tselluloosi kihist, glükoospolüsahhariidist. Tselluloos on kõige levinum orgaaniline ühend maa peal. 33% kogu taimsest ainest koosneb tselluloosist. See on kaubanduslikult oluline ühend, mida kasutatakse erinevate materjalide, näiteks paberi, ravimite ja tekstiili tootmisel. Ligniin on suuruselt teine ühend maakeral, mida edestab ainult tselluloos; seda esineb peamiselt puittaimedel. Peamine erinevus ligniini ja tselluloosi vahel on see, et tselluloos on süsivesikute polümeer, samas kui ligniin on süsivesikuteta aromaatne polümeer.
Mis on ligniin?
Üldmõiste ligniin kirjeldab suurt rühma aromaatseid polümeere, mis on kokku pandud 4-hüdroksüfenüülpropanoidide oksüdatiivse sidestamise tulemusena. Need on orgaanilised polümeerid, mis esinevad struktuursete ühenditena soontaimedes ja mõnedes vetikates. Soontaimedes on ligniin oluline struktuurne ühend sekundaarse paksenemise ja sekundaarse rakuseina moodustumise ajal. See annab varre koorele ja puidule jäikuse ning kaitseb rakuseina polüsahhariide mikroobide lagunemise eest.
Ligniin mängib olulist rolli veejuhtimise protsessis soontaimede vartes. Taime rakuseinas olevad polüsahhariidpolümeerid, nagu tselluloos, on oma hüdrofiilse olemuse tõttu vett läbilaskvad. Oma aromaatse olemuse tõttu on ligniin hüdrofoobsem ja takistab vee imendumist rakuseinasse, moodustades polüsahhariidide vahel ristsidemeid. See tagab taime vaskulaarsele koele tõhusa tee vee takistusteta juhtimiseks.
Joonis 01: Ligniini struktuur
Lisaks sellele, et ligniin on struktuurne ühend, on see oluline ühend, mis juhib süsinikuringet ja toimib surnud taimestiku aeglase lagundajana. See on peamine piirav tegur taimse biomassi muundamisel biokütusteks.
Kaubanduslikus aspektis on ligniini eemaldamine taimede biomassist keeruline ja kulukas protsess. Seetõttu tehakse selle väljavaate kohta palju uuringuid, et luua vähem ligniini ladestuvaid taimi ja arendada välja ligniini vorm, mis on vastuvõtlikum pingutuseta keemilisele seedimisele.
Mis on tselluloos?
Tselluloos on β-glükoosist koosnev polümeer ja on maakeral kõige levinum orgaaniline molekul. Tselluloosi leidub peamiselt taimedes ja 40% taime rakuseinast koosneb tselluloosist. Taime rakuseinas on see paigutatud erinevatesse kihtidesse, eristatakse primaarseteks ja sekundaarseteks. Tselluloosi struktuur koosneb lineaarsetest β-glükoosiahelatest, mis on omavahel seotud β 1-4 glüosiidsidemetega. Igast ahelast kõigis suundades väljaulatuvate hüdroksüülrühmade (-OH) olemasolu suurendab sidet külgnevate β-glükoosiahelate vahel. Selle ristsideme tõttu suureneb tselluloosi struktuuri tõmbetugevus. See kõrge tõmbetugevus takistab raku lõhkemist, kui vesi osmoosi kaudu rakku siseneb. Lahtri kuju määratakse vastav alt tselluloosi kimpude paigutusele.
Joonis 02: Tselluloosi keemiline struktuur
Peale põhifunktsiooni struktuuriühendina on tselluloos mõnede loomade, bakterite ja seente jaoks oluline toiduallikas. Tselluloos kataboliseeritakse tsellulaasi ensüümi toimel glükoosiks. Kuigi tselluloos on hea glükoosiallikas, ei saa inimesed seda kasutada, kuna nende süsteemis puudub ensüüm tsellulaas. Imetajad, nagu lehmad, seedivad tselluloosi oma soolestiku mikroorganismide abil, millel on võime tselluloosi kataboliseerida. Kaubanduslikust aspektist on tselluloos oluline ühend paberi-, tekstiili- ja farmaatsiatööstuses.
Millised on ligniini ja tselluloosi sarnasused?
- Ligniini ja tselluloosi leidub kõigis taimedes.
- Need on taimerakkude rakuseina peamised komponendid.
- Mõlemad ühendid tagavad taime struktuurse jäikuse.
- Need on orgaanilised ühendid.
Mis vahe on ligniinil ja tselluloosil?
Ligniin vs tselluloos |
|
| Ligniin on süsivesikuteta aromaatne polümeer, mida leidub taimedes. | Tselluloos on taimedes leiduv süsivesikute (β-glükoosi) polümeer. |
| Asukoht | |
| Ligniin esineb põhiliselt sekundaarses rakuseinas, kui taim kogeb sekundaarset paksenemist. | Primaarses rakuseinas on tselluloos. |
| Struktuur | |
| Ligniin on kolmemõõtmeline. | Tselluloos on lineaarsete β-glükoosiahelatega lineaarne struktuur. |
| Ristühendus | |
| Ligniinil on fenoolpolümeeride vahel ristsidemed. | Tselluloosil on ristsidemed β-glükoosiahelate külgnevate –OH rühmade vahel. |
| Võlakirjad | |
| Ligniin moodustab ester- või eetersidemeid. | Tselluloos moodustab vesiniksidemeid või β 1-4 glükosiidseid sidemeid. |
| Suhtlemine veega | |
| Ligniin on hüdrofoobne. | Tselluloos on hüdrofiilne. |
Kokkuvõte – ligniin vs tselluloos
Tselluloos ja ligniin on taime rakuseina olulised struktuurikomponendid. Tselluloos on β-glükoosi polümeer ja seda leidub primaarses rakuseinas. Ligniin, aromaatne polümeer, aitab kaasa sekundaarsele paksenemisele ja esineb põhiliselt sekundaarses rakuseinas. See on erinevus ligniini ja tselluloosi vahel. Erinevate keemiliste ja füüsikaliste omaduste tõttu osalevad nad soontaimede süsteemis paljudes erinevates funktsioonides.
