تفاوت کلیدی – لیگنین در مقابل سلولز
دیواره سلولی گیاه از دیواره های اولیه و ثانویه تشکیل شده است. دیواره سلولی اولیه از چند لایه سلولز، یک پلی ساکارید گلوکز تشکیل شده است. سلولز رایج ترین ترکیب آلی روی زمین است. 33 درصد از کل مواد گیاهی از سلولز تشکیل شده است. این یک ترکیب تجاری مهم است که در تولید مواد مختلف مانند کاغذ، مواد دارویی و منسوجات استفاده می شود. لیگنین دومین ترکیب فراوان روی زمین است که فقط سلولز از آن پیشی گرفته است. عمدتاً در گیاهان چوبی وجود دارد. تفاوت اصلی بین لیگنین و سلولز این است که سلولز پلیمری از کربوهیدرات است در حالی که لیگنین یک پلیمر معطر غیر کربوهیدراتی است.
لیگنین چیست؟
اصطلاح عمومی لیگنین گروه بزرگی از پلیمرهای معطر را توصیف می کند که در نتیجه جفت شدن اکسیداتیو 4-هیدروکسی فنیل پروپانوئیدها جمع شده اند. آنها پلیمرهای آلی هستند که به عنوان ترکیبات ساختاری در گیاهان آوندی و برخی جلبک ها وجود دارند. در گیاهان آوندی، لیگنین یک ترکیب ساختاری مهم در طول ضخیم شدن ثانویه و تشکیل دیواره سلولی ثانویه است. این امر استحکامی به پوست و چوب ساقه می دهد و با محافظت از پلی ساکاریدهای دیواره سلولی در برابر تخریب میکروبی، مقاومت در برابر پوسیدگی ایجاد می کند.
لیگنین نقش مهمی در فرآیند هدایت آب در ساقه گیاهان آوندی دارد. پلیمرهای پلی ساکارید مانند سلولز موجود در دیواره سلولی گیاه به دلیل ماهیت آبدوست خود در برابر آب نفوذپذیر هستند. لیگنین به دلیل ماهیت معطر آن بیشتر آبگریز است و با ایجاد پیوندهای متقابل بین پلی ساکاریدها مانعی برای جذب آب به دیواره سلولی ایجاد می کند.این یک مسیر کارآمد برای بافت آوندی گیاه فراهم می کند تا آب را بدون هیچ مانعی هدایت کند.
شکل 01: ساختار لیگنین
لیگنین علاوه بر اینکه یک ترکیب ساختاری است، یک ترکیب مهم است که چرخه کربن را هدایت می کند و به عنوان یک عامل تجزیه آهسته پوشش گیاهی مرده عمل می کند. این یک عامل محدود کننده اصلی در تبدیل زیست توده گیاهی به سوخت های زیستی است.
در جنبه تجاری، حذف لیگنین از زیست توده گیاهی فرآیندی پیچیده و پرهزینه است. بنابراین، بسیاری از مطالعات تحقیقاتی در این زمینه به منظور ایجاد گیاهانی با رسوب لیگنین کمتر و ایجاد شکلی از لیگنین که بیشتر مستعد هضم شیمیایی بدون زحمت است، انجام می‌شود.
سلولز چیست؟
سلولز پلیمری است که از بتا گلوکز تشکیل شده است و فراوان ترین مولکول آلی روی زمین است.سلولز عمدتاً در گیاهان یافت می شود و 40 درصد دیواره سلولی گیاه از سلولز تشکیل شده است. در لایه‌های مختلفی در دیواره سلولی گیاه قرار گرفته و به دیواره‌های اولیه و ثانویه متمایز می‌شود. ساختار سلولز از زنجیره های گلوکز بتا تشکیل شده است که توسط پیوندهای گلیوزیدی β 1-4 به یکدیگر متصل شده اند. حضور گروه‌های هیدروکسیل (-OH) که از هر زنجیره در تمام جهات بیرون می‌آیند، پیوند بین زنجیره‌های گلوکز β مجاور را افزایش می‌دهد. به دلیل این پیوند متقابل، استحکام کششی ساختار سلولزی افزایش می یابد. این استحکام کششی بالا از ترکیدن سلول هنگام ورود آب از طریق اسمز به سلول جلوگیری می کند. شکل سلول با توجه به آرایش دسته های سلولز تعیین می شود.
شکل 02: ساختار شیمیایی سلولز
سلولز علاوه بر عملکرد اولیه خود به عنوان یک ترکیب ساختاری، به عنوان منبع مهمی از غذا برای برخی از حیوانات، باکتری ها و قارچ ها عمل می کند.سلولز توسط آنزیم سلولاز به گلوکز کاتابولیز می شود. حتی اگر سلولز منبع خوبی از گلوکز است، انسان نمی تواند از آن استفاده کند زیرا فاقد آنزیم سلولاز در سیستم خود است. پستاندارانی مانند گاوها سلولز را توسط میکروارگانیسم های روده خود هضم می کنند که توانایی کاتابولیزاسیون سلولز را دارند. از نظر تجاری، سلولز یک ترکیب مهم در صنایع کاغذ، نساجی و داروسازی است.
شباهت های بین لیگنین و سلولز چیست؟
- لیگنین و سلولز در همه گیاهان یافت می شود.
- آنها اجزای اصلی دیواره سلولی سلول های گیاهی هستند.
- هر دو ترکیب در ایجاد سفتی ساختاری برای گیاه نقش دارند.
- آنها ترکیبات آلی هستند.
تفاوت بین لیگنین و سلولز چیست؟
لیگنین در مقابل سلولز |
|
| لیگنین یک پلیمر معطر بدون کربوهیدرات است که در گیاهان یافت می شود. | سلولز پلیمری از کربوهیدرات (β گلوکز) است که در گیاهان یافت می شود. |
| مکان | |
| لیگنین اساساً در دیواره سلولی ثانویه هنگامی که گیاه با ضخیم شدن ثانویه مواجه می شود وجود دارد. | سلولز در دیواره سلولی اولیه وجود دارد. |
| ساختار | |
| لیگنین سه بعدی است. | سلولز یک ساختار خطی با زنجیره های گلوکز بتا خطی است. |
| پیوند متقابل | |
| لیگنین دارای پیوندهای متقابل بین پلیمرهای فنلی است. | سلولز دارای پیوندهای متقابل بین گروه های مجاور –OH زنجیره های گلوکز β است. |
| اوراق قرضه | |
| لیگنین پیوندهای استری یا پیوندهای اتری را تشکیل می دهد. | سلولز پیوندهای هیدروژنی یا گلیکوزید β 1-4 تشکیل می دهد. |
| تعامل با آب | |
| لیگنین آبگریز است. | سلولز آبدوست است. |
خلاصه - لیگنین در مقابل سلولز
سلولز و لیگنین اجزای ساختاری مهم دیواره سلولی گیاه هستند. سلولز یک پلیمر از بتا گلوکز است و در دیواره سلولی اولیه وجود دارد. لیگنین، یک پلیمر معطر، به ضخیم شدن ثانویه کمک می کند و اساساً در دیواره سلولی ثانویه وجود دارد. این تفاوت بین لیگنین و سلولز است. به دلیل خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوتی که دارند، در عملکردهای مختلفی در داخل سیستم گیاهان آوندی نقش دارند.
