Hauptunterschied – Lignin vs. Zellulose
Die pflanzliche Zellwand besteht aus Primär- und Sekundärwänden. Die primäre Zellwand besteht aus mehreren Zelluloseschichten, einem Glukosepolysaccharid. Zellulose ist die häufigste organische Verbindung auf der Erde. 33 % aller pflanzlichen Stoffe bestehen aus Zellulose. Es ist eine kommerziell wichtige Verbindung, die bei der Herstellung verschiedener Materialien wie Papier, Pharmazeutika und Textilien verwendet wird. Lignin ist die zweithäufigste Verbindung auf der Erde und wird nur von Zellulose übertroffen. es kommt hauptsächlich in holzigen Pflanzen vor. Der Hauptunterschied zwischen Lignin und Zellulose besteht darin, dass Zellulose ein Polymer aus Kohlenhydraten ist, während Lignin ein aromatisches Polymer ohne Kohlenhydrate ist.
Was ist Lignin?
Der allgemeine Begriff Lignin beschreibt eine große Gruppe aromatischer Polymere, die durch oxidative Kupplung von 4-Hydroxyphenylpropanoiden aufgebaut werden. Sie sind organische Polymere, die als strukturelle Verbindungen in Gefäßpflanzen und einigen Algen vorhanden sind. 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 Stammes Steifigkeit und verleiht Fäulnisresistenz, indem es Zellwand-Polysaccharide vor mikrobiellem Abbau schützt.
Lignin spielt eine wichtige Rolle bei der Wasserleitung in Gefäßpflanzenstämmen. Polysaccharidpolymere wie Zellulose, 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 Aufnahme von Wasser in die Zellwand dar, indem es Querverbindungen zwischen Polysacchariden bildet. Dies bietet dem Gefäßgewebe der Pflanze einen effizienten Weg, Wasser ungehindert zu leiten.
Abbildung 01: Ligninstruktur
Lignin ist nicht nur eine strukturelle Verbindung, sondern auch eine wichtige Verbindung, die den Kohlenstoffkreislauf antreibt und als Mittel zur langsamen Zersetzung abgestorbener Pflanzen wirkt. Es ist ein wesentlicher limitierender Faktor bei der Umwandlung von pflanzlicher Biomasse in Biokraftstoffe.
In kommerzieller Hinsicht ist die Entfernung von Lignin aus pflanzlicher Biomasse ein komplizierter und kostspieliger Prozess. Daher werden viele Forschungsstudien zu dieser Aussicht durchgeführt, um Pflanzen mit geringerer Ligninablagerung zu schaffen und eine Form von Lignin zu entwickeln, die für eine mühelose chemische Verdauung anfälliger ist.
Was ist Zellulose?
Zellulose ist ein Polymer aus β-Glukose und das am häufigsten vorkommende organische Molekül auf der Erde. Zellulose kommt hauptsächlich in Pflanzen vor, und 40 % der pflanzlichen Zellwand besteht aus Zellulose. Es ist in der pflanzlichen Zellwand in verschiedenen Schichten angeordnet, unterschieden in Primär- und Sekundärwände. Die Struktur von Zellulose besteht aus linearen β-Glukoseketten, die durch glyosidische β-1-4-Bindungen miteinander verbunden sind. Das Vorhandensein von Hydroxylgruppen (-OH), die aus jeder Kette in alle Richtungen herausragen, erhöht die Bindung zwischen benachbarten β-Glucoseketten. Durch diese Vernetzung erhöht sich 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 durch die Anordnung der Zellulosebündel bestimmt.
Abbildung 02: Chemische Struktur von Cellulose
Zellulose dient neben ihrer primären Funktion als Strukturverbindung auch als wichtige Nahrungsquelle für einige Tiere, Bakterien und Pilze. Cellulose wird durch das Enzym Cellulase zu Glucose katabolisiert. Obwohl Zellulose eine gute Glucosequelle ist, können Menschen sie nicht nutzen, da ihnen das Enzym Cellulase in ihrem System fehlt. Säugetiere wie Kühe verdauen Zellulose durch ihre Darmmikroorganismen, die die Fähigkeit haben, Zellulose abzubauen. Aus kommerzieller Sicht ist Zellulose eine wichtige Verbindung in der Papier-, Textil- und Pharmaindustrie.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Lignin und Zellulose?
- Lignin und Zellulose kommen in allen Pflanzen vor.
- Sie sind die Hauptbestandteile der Zellwand der Pflanzenzellen.
- Beide Verbindungen tragen dazu bei, der Pflanze strukturelle Steifigkeit zu verleihen.
- Das sind organische Verbindungen.
Was ist der Unterschied zwischen Lignin und Cellulose?
Lignin vs. Zellulose |
|
| Lignin ist ein nicht kohlenhydrath altiges aromatisches Polymer, das in Pflanzen vorkommt. | Cellulose ist ein Kohlenhydratpolymer (β-Glukose), das in Pflanzen vorkommt. |
| Standort | |
| Lignin ist im Wesentlichen in der sekundären Zellwand vorhanden, sobald die Pflanze auf sekundäre Verdickung trifft. | Cellulose ist in der primären Zellwand vorhanden. |
| Struktur | |
| Lignin ist dreidimensional. | Zellulose ist eine lineare Struktur mit linearen β-Glukoseketten. |
| Cross Linkage | |
| Lignin hat Querverbindungen zwischen phenolischen Polymeren. | Zellulose hat Querverbindungen zwischen benachbarten –OH-Gruppen von β-Glukoseketten. |
| Anleihen | |
| Lignin bildet Esterbindungen oder Etherbindungen. | Cellulose bildet Wasserstoffbrückenbindungen oder β 1-4 glykosidisch. |
| Interaktion mit Wasser | |
| Lignin ist hydrophob. | Zellulose ist hydrophil. |
Zusammenfassung – Lignin vs. Zellulose
Cellulose und Lignin sind wichtige Strukturbestandteile der pflanzlichen Zellwand. Zellulose ist ein Polymer von β-Glukose und ist in der primären Zellwand vorhanden. Lignin, ein aromatisches Polymer, unterstützt die sekundäre Verdickung und ist grundsätzlich in der sekundären Zellwand vorhanden. Das ist der Unterschied zwischen Lignin und Zellulose. Aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften sind sie an vielen verschiedenen Funktionen im System der Gefäßpflanzen beteiligt.
