Cel·lulosa

De Viquipèdia

Cel·lulosa, un polímer linial de monòmers de D-glucosa units per enllaç glicosídic β(1→4).

Estructura tridimensional , amb 4 unitats de glucosa visibles. (Negre=carboni; vermell=oxigen; blanc=hidrogen.)

La cel·lulosa és un compost orgànic amb la fórmula (C 6 H 10 O 5) n, un polisacàrid constituït per una cadena lineal de centenars a més de deu mil β (1 → 4) vinculat D -glucosaunitats. La cel·lulosa és el component estructural de la principal paret cel·lular de les plantes verdes, moltes formes d'algues i la Oomycetes. Algunes espècies de bacteris que secreten per formar biopelículas. La cel·lulosa és el més comú de compostos orgànics a la Terra. Al voltant del 33 per cent de totes les plantes de cel·lulosa és assumpte (el contingut de cel·lulosa de cotó és de 90 per cent i la de la fusta és de 50 per cent). Per a ús industrial, principalment de cel·lulosa s'obté a partir de polpa de fusta i el cotó.S'utilitza principalment per produir cartró i paper;, en menor mesura, que es converteix en una gran varietat de productes derivats com el cel·lofana i raió. Alguns animals, especialment remugants i tèrmits, poden digerir la cel·lulosa amb l'ajuda desimbiòtica de microorganismes que viuen en les seves entranyes. La cel·lulosa no és digerible pels éssers humans i és sovint esmentat com "fibra dietètica" o "tosc", actuant com un hidròfil agent de càrrega dels excrements.

Història

Cel·lulosa va ser descobert en 1838 pel químic francès Anselm Payen, que és aïllat a partir de matèria vegetal i es va determinar la seva fórmula química. La cel·lulosa es va utilitzar per produir el primer èxit de polímer termoplàstic, el cel·luloide, per Hyatt Manufacturing Company en 1870. Hermann Staudingerdeterminat l'estructura de polímer de cel·lulosa 1920. El compost va ser sintetitzat químicament (sense l'ús de qualsevol biològicament derivats d'enzims) en 1992, per Kobayashi i • la Shodan.

Els productes comercials

La cel·lulosa és el principal constituent de paper i cartró i dels tèxtils de cotó, lli i altres fibers vegetals. La cel·lulosa pot convertir-se en cel·lofana, una prima pel·lícula transparent, i en raió, una fibra important que s'ha utilitzat per als productes tèxtils des de principis del segle 20. Tant el raió i el cel·lofana que es coneix com "fibers de cel·lulosa regenerada", que són idèntiques a les de cel·lulosa en l'estructura química i en general són fetes de viscosa, un viscós solució a partir de la cel·lulosa. Un fet més recent i el medi ambient mètode per produir raió és la Lyocell procés. La cel·lulosa és utilitzada en el laboratori com la fase estacionària de cromatografia en capa fina. És la matèria primera en la fabricació denitrocel·lulòsic (nitrat de cel·lulosa), que va ser històricament utilitzada en la pólvora sense fum, i com la base material de cel·luloideutilitzat per a la pel·lícula fotogràfica i pel·lícules fins a mitjans de la dècada de 1930. Aïllament de cel·lulosa a partir de reciclatge de paper premsa s'està convertint en un popular com ambientalment preferibles els materialsb d'aïllament d'edificis. La cel·lulosa es fa servir per fer hidròfil molt absorbent i esponges, així com soluble en aigua adhesius i aglutinants com ara metil cel·lulosa i carboximetil cel·lulosa que s'utilitzen en el paper tapís la pasta. Cel·lulosa microcristal (E460i) i cel·lulosa en pols (E460ii) s'utilitzen com a farciment inactiu en comprimits i com espessidors i estabilitzants en aliments processats.

Font de cel·lulosa i els cultius energètics

Els principals combustibles component de productes no alimentaris dels cultius energètics és la cel·lulosa, amb la lignina segon. No alimentaris cultius energètics són més eficients que els cultius energètics comestibles (que tenen un gran midó component), però encara competir amb els cultius alimentaris de terres agrícoles i els recursos hídrics, típica d'aliments no inclouen els cultius energètics cànem industrial, Mill, Miscanthus , Salix (salze), i Populus (álamos) espècies. Algunes bacteris poden convertir la cel·lulosa en etanol que pot ser utilitzat com a combustible, vegeu etanol cel·lulosa.

Estructura i propietats

La cel·lulosa no té sabor, és inodor, és hidròfil, és insoluble a l'aigua i la majoria dedissolvents orgànics, és quiral i és biodegradable. La cel·lulosa s'obté a partir de D-glucosa unitats, que es condensen a través d'β (1 → 4) -GLUCOSIDASE bons. Aquesta relació contrasta amb motiu que α (1 → 4)-GLUCOSIDASE bons present en el midó, glicogen, i altres hidrats de carboni. La cel·lulosa és un polímer de cadena recta: a diferència de midó, no es produeix l'espiral, i la molècula adopta una extensa i força dura-com vara de conformació. Els múltiples grups hidroxil a la glucosa a partir de residus d'una cadena de bons d'hidrogen amb molècules d'oxigen en una altra cadena, la celebració de les cadenes fermament junto al costat de l'altra i formant microfibrils amb altaresistència a la tracció. Aquesta força és important en les parets cel·lulars, on són de mallaen una matriu d'hidrats de carboni, que confereix rigidesa a les cèl·lules de les plantes. En comparació amb el midó, la cel·lulosa és també molt més cristal·lí. Atès que el midó se sotmet a una cristal·lina a amorfa de transició quan s'escalfa més enllà de 60-70 ° C a l'aigua (com en la cuina), cel·lulosa requereix una temperatura de 320 ° C i la pressió de 25MPa a ser amorf en l'aigua. Químicament, la cel·lulosa es poden desglossar en les seves unitats de glucosa pel tractament amb concentrats d'àcids a altes temperatures. Moltes propietats de la cel·lulosa depèn del seu grau de polimerització o la longitud de la cadena, el nombre d'unitats de glucosa que composen una molècula de polímer. Cel·lulosa de polpa de fusta típic de la cadena ha longituds d'entre 300 i 1700 unitats; cotó i altres fibers vegetals, així com la cel·lulosa bacteriana tenen longituds de cadena que van des de 800 a 10.000 unitats [5]. Molècules molt petites amb la longitud de la cadena resultant de trencar la cel·lulosa que es coneix com cellodextrins, en contrast amb la llarga cadena de cel·lulosa, cellodextrins solen ser soluble en aigua i en dissolvents orgànics. Planta de derivats de cel·lulosa és en general estan contaminats amb la hemicel·lulosa, lignina, pectina i altres substàncies, mentre que lacel·lulosa microbiana és molt pur, té un molt més gran contingut d'aigua, i es compon de llargues cadenes.

Assaig de cel·lulosa

Tenint en compte d'una cel·lulosa que contenen material, la part que no es dissol en un 17,5% de solució d'hidròxid de sodi a 20 ° C és α cel·lulosa, que és cel·lulosa. L'acidificació de l'extracte precipitats β cel·lulosa. La part que es dissol en base, però no precipitat amb àcid γ ésla cel·lulosa. La cel·lulosa pot analitzar utilitzant un mètode descrit per Updegraff el 1969, on la fibra es dissol en àcid acètic i àcid nítric per eliminar la lignina, hemicel·lulosa i xylosans. La cel·lulosa resultant se li permet reaccionar amb anthrone en àcid sulfúric. El compost resultant és de color analitzar per espectrofotometria en una longitud d'ona d'aproximadament 635 nm. A més, la cel·lulosa està representat per la diferència entre la fibra detergent àcid (FDA) i lignina detergent àcid (ADL).

Biosíntesi

En les plantes vasculars de cel·lulosa se sintetitza en la membrana plasmàtica per d'roseta terminal complexos (RTC's). El RTC es la hexameric estructures de proteïnes, aproximadament 25 nm de diàmetre, que contenen la cel·lulosa sintasa sintetitzar els enzims que la persona les cadenes de cel·lulosa. Cada RTC flotadors a la cel·la de la membrana plasmàtica i "spins" un microfibril a la paret de la cèl·lula. El RTC de contenir almenys tres diferents synthases cel·lulosa, codificades pels gens Cessa,a un desconegut estequiometria. Conjunts separats de Cessa gens estan implicats en l'ensenyament primari i secundari de la paret cel·lular biosíntesi. Cel·lulosa sintasa utilitzaUDP-D-glucosa per a generar precursors microcristal cel·lulosa. Síntesi de cel·lulosa requereix la cadena d'iniciació i de elongació, i els dos processos estan separats. Cessaglucosiltransferasa inicia la polimerització de cel·lulosa utilitzant un esteroides primer,sitosterol-beta-glucòsid, i UDP-glucosa. A cel.lulases pot funcionar a trencar la cartilla de la maduresa cadena.

Repartiment (cellulolysis)

Cellulolysis és el procés de trencar la cel·lulosa polisacàrids més petits anomenats cellodextrins completament o en unitats de glucosa, que és una hidròlisi de reacció. Donat que les molècules de cel·lulosa es fixen fortament l'un a l'altre, cellulolysis és relativament difícil en comparació amb el desglossament d'altres polisacàrids. Mamífers no tenen la capacitat de trencar la cel·lulosa directament. Alguns remugants com vaques i ovelles contenir certs simbiòticabacteris anaeròbies (com Cellulomonas) en la flora de la paret intestinal, i aquests bacteris produeixen enzims que descomponen la cel·lulosa, el desglossament de productes són després utilitzats pels mamífers. De la mateixa manera, la reducció de les tèrmits contenen en el seu hindguts determinats flagel·lats protozoarios que produeixen aquestes enzims; superior tèrmits contenen bacteris per al treball. Fongs, en la naturalesa que són responsables per al reciclatge de nutrients, també són capaços de descompondre la cel·lulosa. Els enzims s'utilitzen per trencar el vincle GLUCOSIDASE en cel·lulosa són glucòsid hydrolases incloent dament-actuant cel.lulases i EXO-actuant GLUCOSIDASE. Aquestes enzims són secretades en general com a part de multienzyme complexos que poden incloure dockerins i cel·lulosa vinculant mòduls, que són complexos, en alguns casos, a què es refereix com cellulosomes.

Hemicel·lulosa

Hemicel·lulosa és un polisacàrid relacionats amb la cel·lulosa que comprèn ca. 20% de la biomassa de la majoria de les plantes. En contrast amb la cel·lulosa, hemicel·lulosa es deriva de diversos sucres més de glucosa, especialment xilosa, sinó també mans, galactosa,ramnosa, i ARABINAN. Hemicel·lulosa consta de les cadenes més curt - al voltant de 200 unitats de sucre en lloc de 7000 a 15000 molècules de glucosa a la mitjana del polímer de cel·lulosa. A més, la hemicel·lulosa és ramificada, mentre que la cel·lulosa és unbranched.

Derivats

Els grups hidroxil de la cel·lulosa pot ser parcial o totalment reaccionat amb diferents reactius per a pagar productes derivats amb propietats útils. Cel·lulosa èsters i èters de cel·lulosa són els més importants materials comercials. En principi, encara que no siempre en les actuals pràctiques industrials, polímers de cel·lulosa, són recursos renovables. Entre els èsters són acetat de cel·lulosa i triacetato de cel·lulosa, que són el cinema i la fibra de formació dels materials que es troben una varietat d'usos. L'èster inorgànic de nitrocel·lulòsic va ser inicialment utilitzat com un explosiu i va ser una de les primeres pel·lícules que formen el material. Incloure els derivats de èter:

-Etilcelulosa, una insoluble en aigua comercial termoplàstic utilitzat en els revestiments, tintes, carpetes, i d'alliberament controlada de drogues comprimits

-Metilcelulosa

-Hidroxipropil cel·lulosa

-Carboximetil cel·lulosa

-Hidroxipropil metil cel·lulosa, E464, utilitzat com un modificador de la viscositat, agent gelificant, la formació d'escuma i agent aglutinant

-Hidroxietil cel·lulosa de metil, utilitzat en la producció de pel·lícules de cel·lulosa

Aquest article és un esborrany sobre ciència. Podeu ajudar la Viquipèdia ampliant-lo.