Verschil tussen lignine en cellulose

Belangrijkste verschil - Lignine versus cellulose
 

De plantencelwand is samengesteld uit primaire en secundaire wanden. De primaire celwand bestaat uit meerdere lagen cellulose, een glucosepolysaccharide. Cellulose is de meest voorkomende organische verbinding op aarde. 33% van alle plantaardig materiaal bestaat uit cellulose. Het is een commercieel belangrijke verbinding die wordt gebruikt bij de productie van ander materiaal zoals papier, farmaceutische producten en textiel. Lignine is de op een na meest voorkomende stof op aarde, alleen overtroffen door cellulose; het is voornamelijk aanwezig in houtachtige planten. Het belangrijkste verschil tussen lignine en cellulose is dat cellulose is een polymeer van koolhydraten terwijl lignine is een aromatisch polymeer zonder koolhydraten.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is Lignine
3. Wat is Cellulose
4. Overeenkomsten tussen lignine en cellulose
5. Vergelijking zij aan zij - Lignine versus cellulose in tabelvorm
6. Samenvatting

Wat is Lignine?

De algemene term lignine beschrijft een grote groep van aromatische polymeren geassembleerd als een resultaat van de oxidatieve koppeling van 4-hydroxyfenylpropanoïden. Het zijn organische polymeren die aanwezig zijn als structurele verbindingen in vaatplanten en sommige algen. In vasculaire planten is lignine een belangrijke structurele verbinding tijdens secundaire verdikking en vorming van de secundaire celwand. Dit zorgt voor stijfheid van de schors en het hout van de stengel en geeft weerstand tegen bederf door de celwandpolysacchariden te beschermen tegen microbiële afbraak.

Lignine speelt een belangrijke rol in het proces van het geleiden van water in vaatstelen. Polysaccharidepolymeren zoals cellulose aanwezig in de plantencelwand zijn permeabel voor water vanwege hun hydrofiele aard. Vanwege zijn aromatische aard is lignine hydrofober en vormt het een obstakel voor de absorptie van water in de celwand door dwarsverbindingen tussen polysacchariden te vormen. Dit biedt een efficiënte route voor vaatweefsel van de plant om zonder obstakels water te geleiden.

Figuur 01: Ligninestructuur

Afgezien van het feit dat het een structurele verbinding is, is lignine een belangrijke verbinding die de koolstofcyclus stimuleert en werkt als een langzaam afbreekmiddel van dode vegetatie. Het is een belangrijke beperkende factor bij de omzetting van plantaardige biomassa in biobrandstoffen.

In een commercieel aspect is de verwijdering van lignine uit plantaardige biomassa een gecompliceerd en kostbaar proces. Daarom worden veel onderzoeken uitgevoerd naar dit vooruitzicht om planten te creëren met minder lignine-afzetting en een vorm van lignine te ontwikkelen die gevoeliger is voor moeiteloze chemische spijsvertering.

Wat is Cellulose?

Cellulose is een polymeer dat bestaat uit β-glucose en het meest voorkomende organische molecuul op aarde is. Cellulose wordt voornamelijk aangetroffen in planten en 40% van de celwand van planten bestaat uit cellulose. Het is gerangschikt in verschillende lagen in de celwand van de plant, gedifferentieerd in primaire en secundaire muren. De structuur van cellulose bestaat uit lineaire β-glucoseketens die aan elkaar zijn gekoppeld door β-4-glycosidebindingen. De aanwezigheid van hydroxylgroepen (-OH) die uit elke keten in alle richtingen uitsteken, verhoogt de binding tussen aangrenzende (3-glucoseketens. Door deze dwarsverbinding neemt de treksterkte van de cellulosestructuur toe. Deze hoge treksterkte voorkomt dat de cel barst wanneer water door osmose de cel binnenkomt. De vorm van de cel wordt bepaald volgens de rangschikking van cellulosebundels.

Figuur 02: Chemische structuur van cellulose

Afgezien van zijn primaire functie als structurele verbinding, dient cellulose als een belangrijke voedselbron voor sommige dieren, bacteriën en schimmels. Cellulose wordt gekataboliseerd tot glucose door het enzymcellulase. Hoewel cellulose een goede bron van glucose is, kunnen mensen het niet gebruiken omdat ze het enzymcellulase in hun systemen missen. Zoogdieren zoals koeien verteren cellulose door hun darmmicro-organismen die het vermogen hebben om cellulose te kataboliseren. In een commercieel aspect is cellulose een belangrijke verbinding in de industrieën van papier, textiel en farmaceutica.

Wat zijn de overeenkomsten tussen lignine en cellulose?

• Lignine en cellulose zijn te vinden in alle planten.
• Ze zijn de belangrijkste componenten van de celwand van de plantencellen.
• Beide verbindingen omvatten het verschaffen van structurele rigiditeit aan de plant.
• Het zijn organische verbindingen.

Wat is het verschil tussen lignine en cellulose?

Lignine versus cellulose
Lignine is een aromatisch polymeer zonder koolhydraten dat in planten voorkomt.	Cellulose is een polymeer van koolhydraten (β-glucose) dat in planten wordt aangetroffen.
Plaats
Lignine is in principe aanwezig in de secundaire celwand zodra de plant secundaire verdikking ondervindt.	Cellulose is aanwezig in de primaire celwand.
Structuur
Lignine is driedimensionaal.	Cellulose is een lineaire structuur met lineaire β-glucoseketens.
Cross Linkage
Lignine heeft dwarsverbindingen tussen fenolische polymeren.	Cellulose heeft kruisverbindingen tussen naburige -OH-groepen van ß-glucoseketens.
Bonds
Lignine vormt esterbindingen of etherbindingen.	Cellulose vormt waterstofbruggen of P 1-4 glycoside.
Interactie met water
Lignine is hydrofoob.	Cellulose is hydrofiel.

Samenvatting - Lignine versus cellulose

Cellulose en lignine zijn belangrijke structurele componenten van de plantencelwand. Cellulose is een polymeer van β-glucose en is aanwezig in de primaire celwand. Lignine, een aromatisch polymeer, ondersteunt de secundaire verdikking en is in principe aanwezig in de secundaire celwand. Dit is het verschil tussen lignine en cellulose. Vanwege hun verschillende chemische en fysische eigenschappen, zijn ze betrokken bij veel verschillende functies binnen het systeem van vaatplanten.

Referenties:

1. "Cellulose in planten: functie en structuur". Study.com, n.d. Web. Beschikbaar Hier. 3 aug. 2017.
2. Vanholme, Ruben, Brecht Demedts, Kris Morreel, John Ralph en Wout Boerjan. "Lignine biosynthese en structuur." Plantenfysiologie. American Society of Plant Biologists, juli 2010. Web. Beschikbaar Hier. 3 aug. 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "Cellulosestreng" door Karol Głąbpl.- eigen werk van: Glazer, A.W., en Nikaido, H. (1995). Microbiële biotechnologie: grondbeginselen van toegepaste microbiologie. San Francisco: W.H. Freeman, p. 340. ISBN 0-71672608-4 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Ligninestructuur" door Laghi.l  (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia