Cellulose und Lignocellulose

Zellwände

Zellwände sind eine harte Stütze außerhalb der Zellmembran. Sie sind etwas flexibel, verhindern jedoch, dass die Zelle aufgrund des Drucks von Wasser auf das Innere der Zelle platzt. Höhere Pflanzen, Bakterien, Pilze und Algen haben Zellwände, Tiere jedoch nicht.,
Die Zellwand besteht aus der Glucose-Polysaccharid-Cellulose. Die holzigen Teile von Bäumen und bestimmten anderen Pflanzen haben eine sekundäre Zellwand, die ein anderes Polymermaterial namens Lignin enthält.

Cellulose

Cellulose ist der Hauptteil der Pflanzenzellwände. Dieses Polysaccharid ähnelt der linearen (Amylose) Stärke, kann jedoch bis zu 10.000 Glucoseeinheiten enthaltender große Unterschied zwischen Amylose-Stärke und Cellulose besteht in der Ausrichtung der Bindung, die die Glucoseeinheiten verbindet. In beiden Strukturen gibt es eine Sauerstoffbrücke zwischen dem anomeren Kohlenstoff (C1) und C4.,
Wenn sich die Hydroxylgruppen auf dem anomeren Kohlenstoff und der am höchsten nummerierte Kohlenstoff mit einer Hydroxygruppe (C1 und C4 in Glucose) auf derselben Seite des Rings befinden (Alpha-Konfiguration), die Bildung einer Sauerstoffbrücke zwischen den beiden Kohlenstoffen führt zu einer Struktur, die sich an sich selbst krümmt. Sie können dies mit nur 4 Glukoseeinheiten in einer Kette unten sehen. Bei vielen Glukoseeinheiten bildet die Struktur Helices. Dies ist Amylose-Stärke.,

Wenn sich die Sauerstoffgruppen auf dem anomeren Kohlenstoff und der Kohlenstoff mit der höchsten Anzahl mit einer Hydroxygruppe (C1 und C4 in Glucose) auf den gegenüberliegenden Seiten des Rings befinden (Beta-Konfiguration), hat das Polysaccharid, das sich bildet, eine lineare Struktur. Dies ist die Struktur der cellulose.,

Obwohl sie die gleiche empirische Formel haben und aus denselben Monomer-Einheiten bestehen, unterscheiden sich die Eigenschaften von Stärke und Cellulose durch die Unterschiede in Form und Größe sehr.Stärke ist Nahrung, aber weder Menschen noch andere Säugetiere können Zellulose verdauen.

Lignin

Lignin ist ein sehr nicht regelmäßiges Polymer von Phenol-Untereinheiten. Phenol ist ein Derivat des sehr stabilen organischen Moleküls Benzol mit einer Alkoholfunktionsgruppe., Wenn Phenol ein Proton verliert, stabilisiert die Benzoleinheit die negative Ladung auf dem Sauerstoffatom. Dies macht Phenol zu einer stärkeren Säure als andere Alkohole.

Ein kleines Stück des Lignin-Polymers befindet sich unten. Können Sie die Phenoleinheiten finden?

Huminstoffe, Braunkohle und Kohle

Wenn holzige Pflanzen sich zersetzen, können Bakterien die Zellulose in den Zellwänden abbauen und diese für die Atmung verwenden., Das Lignin ist viel schwieriger zu zersetzen.
Stücke von Lignin werden Huminmaterial im Boden. Das Huminmaterial hat Grundgruppen und saure Gruppen. Es dient dazu, den Säuregehalt des Bodens auszugleichen und Mineralien zu binden, die für neues Pflanzenwachstum verwendet werden können. Die Huminstoffe werden durch Sauerstoff langsam zu CO2 und Wasser oxidiert.

Wenn Lignin vergraben ist, so dass es nicht mit Sauerstoff reagieren kann, können Wärme und Druck aus der Erde die Struktur kondensieren und Kohle bilden. Braunkohle ist eine Kohleart, die Lignin sehr ähnlich ist., Weitere Kondensation führt zu bituminöser, dann Anthrazitkohle. Die Kohle, die dem größten Teil des Bundesstaates Illinois zugrunde liegt, wurde aus Baumfarnen und anderen Pflanzen gewonnen, die vor 300 Millionen Jahren stammen. Zu dieser Zeit war der Wald abrupt vom Meer bedeckt (ja, Eigentum am Meer in Illinois) und in Sedimenten vergraben.

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